钢结构防腐系统设计

摘要：介绍了钢结构所处腐蚀环境的判断，根据使用年限要求，决定钢结构防腐涂装配套方案。

关键词：钢结构防腐,防腐,防腐工程,防腐涂料,防腐处理

一、引言

钢铁是现代建筑中重要的结构材料，因其强度高、性能稳定、韧性好、加工制作方便、适合于批量生产，且易于控制质量、安装迅速，所以钢结构在建筑结构中的使用越来越多，大型钢结构建筑如钢铁桥梁、铁塔、港机、体育场馆、储罐、气柜、管道等，以及电站、石油化工和钢铁冶炼等具有复杂钢结构特征的重工业，腐蚀环境恶劣，到目前为止，钢结构的腐蚀问题正在给世界各国的国民经济带来巨大的损失。所以钢结构防腐工程是十分必要的，据一些工业发达国家统计，每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%～4%。美国1974年因腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占当年国民生产总值的4.2%，1982年高达1260亿美元；英国1969年腐蚀损失为13.65亿英镑，占国民生产总值的1.8%；据我国1995年统计，腐蚀损失高达1500亿元人民币以上，约占国民生产总值的4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。若要长期使用而不进行大面积停工检修或者减少维修次数，就必须使用超长效防腐蚀涂层体系，采用重防腐涂料进行涂装保护是经济可行的方法，可以达到15a以上的使用寿命，如果采用金属热喷涂于重防腐涂料双重保护，可以达到25a以上的使用寿命。在钢结构建筑的涂装设计中，不仅要考虑重防腐涂料长期的使用寿命，同时还要考虑到环境保护。当今社会，作为系统工程，直接关系到钢结构的安全运行于寿命的长效防腐工程正受到工程使用方、设计方和工程施工方等多方面的重视。实践证明：加强钢结构制作与维护过程中的防腐施工管理与监督，采用国际先进经验对工程使用方、施工方和监理方来说，是至关重要的。ISO12944《色漆和清漆钢结构防腐涂层保护体系》是国际标准化组织为从事防腐蚀工作的业主、设计人员、咨询顾问、涂装承包商、涂料生产和施工企业等汇编的标准。ISO12944全面介绍了钢结构防护涂装中的所有要求，包括设计寿命、腐蚀环境、结构防腐设计、表面处理、防腐涂层体系、防腐涂料产品性能、施工监理以及新建维修配套方案的制订等内容。在钢结构防腐蚀涂料系统设计时，ISO12944主要由3个步骤来完成。首先是判断钢结构防腐蚀环境；其次是确定钢结构防腐涂层要求的使用年限；最后是确定防腐涂层配套方案，包括产品类型和漆膜厚度。

二、钢结构防腐蚀环境的确定

根据标准样品的质量损失（或厚度损失）来确定腐蚀环境种类（见表1），ISO12944描述了钢结构暴露的典型的自然大气环境，对这些环境的腐蚀的价给出了建议。

三、钢结构防腐使用年限

在ISO12944中，对防腐涂料系统的使用寿命划分了3个耐久性范围，见表2。腐蚀环境、使用寿命和涂膜厚度的关系见表3。表2涂料系统耐久性范围

序号耐久性设计寿命

1

2

3

低耐久性

中耐久性

高耐久性

5a以下

5～15a

15a以上

表3钢结构防腐蚀环境、使用寿命和涂膜厚度的关系

腐蚀环境使用寿命干膜厚度/m

C2

低80

高

中150

200

低

中

高

120

200

160C3

低

中

高

160

200

240(含锌粉)

280(不含锌粉)

C4

低

280

320

200

C5-I.C5-M中

高

四、钢结构防腐涂层配套方案

（一）钢结构防腐底漆的选用

钢结构防腐涂装体系中，防锈底漆的用至关重要，它要对钢结构有良好的附着力，并能起到优异的防锈用。常用的防锈底漆有环氧富锌底漆、无机富锌底漆和厚浆型改性环氧涂料等。富锌底漆由于富含锌粉，对钢材基底有阴极保表1大气腐蚀种类和典型环境实例

外部腐蚀种类单位面积质量损失/厚度损失（1a暴晒）温和气候下典型环境实例（仅供参考）

低碳钢锌

质量损失

/(g/㎡)

厚度损失

/m

质量损失

/(g/㎡)

厚度损失

/m

内部

C1

很低

≤10≤1.3≤0.7

10～200

≤0.1—

加热的建筑物内部、空气洁净，

如办公室、商店、学校和宾馆等

C2

低

1.3～250.7～50.1～0.7

污染水平较低。大

部分是乡村地区

加热的建筑物内部、空气洁净，

如办公室、商店、学校和宾馆等

C3

中等200～40025～505～150.7～2.1

城市和工业大气，

中等二氧化硫污

染。低盐度沿海区

具高湿度和一些空气污染的

生产车间，如食品加工厂、洗衣

店、酿酒厂、牛奶场

400～650

C4

高

C5-Ⅰ

很高（工业）

C5-M

很高（海洋）

50～8015～302.1～4.2

80～200

80～200

中等盐度的工业区

和沿海区

化工厂、游泳池、沿海船舶和造

船厂

650～150030～604.2～8.4

高湿度和恶劣气氛

的工业区

总是有冷凝和高污染的建筑和

地区

650～150030～604.2～8.4

总是有冷凝和高污染的建筑和

地区

高盐度的沿海和近

岸区域

护用，因此是首选的防锈底漆。富锌底漆在钢结构防腐方面，目前主要有3个重要类型：环氧富锌底漆、醇溶性无机富锌底漆和水溶性无机富锌底漆。

（二）钢结构防腐中间漆的选用

在重防腐蚀涂料系统中，中间漆的主要用是增加涂层的厚度以提高整个涂层系统的屏蔽性能。最常用的中间漆是环氧云铁中间漆，含有云铁的涂层表面粗糙。这样在中间漆完成涂装后，就能把钢结构发运到安装现场，然后在安装完毕后再涂覆面漆。对于云母氧化铁在环氧云铁中间漆内的含量，也有一定的要求，根据英国标准BS4652，要达到颜料总比例的80%以上。达到一定比例的云母氧化铁进一步加强了涂料的封闭用，相比与含很少云母氧化铁一般配方的环氧云铁中间漆，防腐蚀用明显得到了加强。早期使用的环氧云铁中间漆的固体含量在50%左右，现在新推出的环氧云铁中间漆都在65%左右，甚至80%以上，这样溶剂含量比原来减少了15%～30%。高固体分环氧云铁中间漆在施工时，单道涂层可以达到100-200m的干膜厚度，而原先的低固体含量的环氧云铁中间漆，单道涂层只能达到50m的干膜厚度。

（三）钢结构防腐面漆的选用

钢结构表面高耐候性的防腐蚀面漆，目前使用的主要有丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆以及有机改性聚硅氧涂料等。面漆的主要用是遮蔽太阳紫外线以及污染大气对涂层的破坏用，抵挡风雪雨水，并且要有很好的美观装饰性。

（四）钢结构防腐配套举例

在ISO12944腐蚀环境分类和推荐涂料防护系统的基础上，立足于重防腐蚀领域高端市场（涂层耐久性大于15a），针对国内不同地区大气和工业腐蚀环境，考虑防腐涂层体系防腐蚀耐候性、实用性、经济性，选择底漆、封闭漆、中涂漆、面漆，介绍3套防腐配套涂层体系。见表4。

表4配套钢结构防腐体系设计配套方案

配套方案腐蚀环境

无机硅酸富锌底漆

环氧铁红封闭漆

环氧云铁厚浆中涂漆

氟碳面漆

总干膜厚度/m使用寿命/a典型腐蚀环境

C1-C2

中低腐蚀

1

2

3

150～200

环氧富锌底漆

环氧云铁厚浆中涂漆

氟碳面漆

大气污染较低；

大部分乡村地带；未加热的地

方，如库房、体育馆等

＞20

C3-C4

中高腐蚀

200～280＞20

城市和工业大气等污染；高

盐度工业区和沿海区域等

C5-I

C5-M

高度腐蚀

电弧喷铝

环氧铁红封闭漆

环氧云铁厚浆中涂漆

氟碳面漆

320～400＞25

适用于腐蚀环境十分恶劣的

钢结构防腐

五、结语

目前国内钢结构防腐涂层体系设计普遍采用ISO12944作为指导性标准，普遍参考的内容是腐蚀环境分级和涂层厚度设计部分。目前，富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨

酯面漆(或氟碳面漆以及有机改性聚硅氧涂料)组成的涂层系统是钢结构最佳的防腐涂装体系。

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