鋼結(jié)構(gòu)跨海大橋的腐蝕分析與防護措施
隨著社會的發(fā)展與需求,跨海大橋成為了必然的產(chǎn)物,我國目前已建和在建的跨海大橋數(shù)量很多,這些跨海大橋不僅緩解了交通壓力,還促進了所在區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展。由于鋼材的強度高、韌性好、易加工,因此一般跨海大橋為鋼結(jié)構(gòu)橋梁,但是由于跨海大橋建在環(huán)境惡劣的海洋環(huán)境中,腐蝕嚴重影響了橋梁的使用壽命。因此海洋環(huán)境下的鹽霧腐蝕是跨海橋梁設(shè)計和建造過程中必須重視的問題,也是橋梁受海水腐蝕是目前工程界面臨的一個難題。
海洋腐蝕環(huán)境包括海洋大氣腐蝕環(huán)境和海水腐蝕環(huán)境,鋼材在海洋環(huán)境中的具體位置不同其腐蝕機理和腐蝕類型也各不相同。包括海洋大氣腐蝕、海水腐蝕、潮差區(qū)腐蝕、飛濺區(qū)腐蝕、全浸區(qū)腐蝕等,為了研究不同區(qū)域的腐蝕必須從腐蝕介質(zhì)入手。
一、海洋大氣腐蝕環(huán)境
海洋環(huán)境對金屬的影響因素包括:鹽度、含氧量、CO2、碳酸鹽、溫度、海水流速、海洋生物、光照條件。
二、海洋腐蝕破壞的主要形式
(1)全面腐蝕
全面腐蝕可視為均勻腐蝕,它是一種常見的腐蝕形態(tài),其特征是與腐蝕環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同的速度進行的腐蝕。所謂均勻腐蝕活比較均勻腐蝕,都是相對于局部腐蝕而言的,而且這種腐蝕形態(tài)只有少數(shù)的碳鋼、低合金鋼在全浸腐蝕條件下出現(xiàn)。
(2)局部腐蝕
鋼鐵材料在海洋環(huán)境中的局部腐蝕,特別是小孔腐蝕,是影響鋼鐵材料強度及使用壽命的一個重要因素。介質(zhì)中的金屬材料絕大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微,但表面上個別的點或微小區(qū)域出現(xiàn)蝕孔或麻點,并不斷縱深發(fā)展,形成小孔狀腐蝕坑的現(xiàn)象。在氯離子的溶液中,只要腐蝕電位達到或超過點蝕電位,就能產(chǎn)生點蝕。微生物腐蝕的一個重要特征是導致小孔腐蝕的發(fā)生。
(3)電偶腐蝕
由于電位電位不同,造成同一介質(zhì)中一種金屬接觸處的局部腐蝕,就是電偶腐蝕,亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。兩種金屬構(gòu)成宏電池,使電位較負的金屬溶解速度增加,電位較正的金屬溶解速度減小。海洋環(huán)境中,海水電阻率很小,是強電解質(zhì)溶液,當兩種不同金屬如碳鋼和不銹鋼,不銹鋼和鈦金屬等共同使用時,要特別注意避免電偶腐蝕。
(4)應(yīng)力腐蝕
鋼鐵在應(yīng)力和特定環(huán)境的聯(lián)合作用下,將出現(xiàn)低于材料強度極限的脆性開裂現(xiàn)象,致使其失去功能,這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開裂。在應(yīng)力腐蝕開裂中存在因氫的滲入而脆化的現(xiàn)象,也存在裂紋尖端處溶液高度酸化的問題。
(5)腐蝕疲勞
波浪載荷下的腐蝕疲勞破環(huán)是鋼樁式結(jié)構(gòu)的主要破壞形式之一。另外,由于海水腐蝕與疲勞載荷共同作用的結(jié)果,疲勞載荷加速度腐蝕破壞的過程,而海水腐蝕進一步加速鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞,從而使其壽命縮短。
三、橋梁防護方法
常見的鋼樁防護方法有腐蝕裕量法、耐海水低合金鋼、涂層保護、陰極保護、涂料加陰極保護,其中陰極保護與涂料同時使用可相互補充,提高防腐效果。
(1)腐蝕裕量法
設(shè)計時預(yù)加腐蝕富裕量對泥面以上區(qū)段或整個鋼樁加大其壁厚。以提高使用年限。此方法國內(nèi)鋼樁碼頭基本上采用。以增加其安全系數(shù)。但這是一種消極方法,解決不了因局部腐蝕所帶來的危害。
(2)耐海水低合金鋼
耐海水鋼在大氣區(qū)、浪濺區(qū)具有比普碳鋼明顯的耐蝕性,優(yōu)良的耐海水鋼較普碳鋼于上述區(qū)域的耐蝕性可提高2~3倍;在海水全浸區(qū)雖亦有作用,但無上述區(qū)域那么明顯。當然耐海水鋼也有其局限性,某些耐海水鋼的焊接性能差,焊縫處易遭腐蝕破壞,且價格高昂。
(3)涂層保護
涂層主要指油漆涂料、環(huán)氧玻璃鋼護套和其它有機或無機覆蓋層。這對防止鋼樁大氣區(qū)和浪濺區(qū)的腐蝕是一較為有效的方法(視不同的環(huán)境條件采用適宜的涂層),但對鋼樁水下區(qū)段防腐效果不佳
(4)陰極保護
從50年代初至60年代末。世界各國相繼將陰極保護技術(shù)廣泛而又成功地應(yīng)用于鋼樁水下區(qū)段的保護上。陰極保護是一有效的防腐方案,能防止因各種鋼表面狀態(tài)不均所引起的局部腐蝕和通常的全面腐蝕。尚可提高鋼樁于海水中的疲勞強度極限。無論鋼樁表面狀況的迥異,對新建或已建工程的鋼樁都很適用。還可用直接檢測鋼表面陰極極化電位的方法控制其保護效果。若設(shè)計、管理得當,則其保護效果可達90以上。
(5)涂料加陰極保護
涂料同陰極保護匹配,可互相補充。使保護效果更佳。固有涂料的鋼表面,所需保護電流密度小,保護電位易趨于均勻,可減少陰極保護措施于始建時一時跟不上所帶來的腐蝕,鋼橋的加固補強及表面處理可以有效減少腐蝕的發(fā)生;復(fù)涂施工工藝為采用局部除銹加涂面漆的一種適用于舊鋼結(jié)構(gòu)的涂裝施工工藝,采用局部除銹加涂面漆,可延長底漆的使用年限,減少除銹,節(jié)省資金;橋面系防水改造和涂裝配套的選擇也是提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)生腐蝕的有效方法。
重防腐涂裝系統(tǒng)在國外已有成功使用的例子,在我國已開始在大型橋梁上使用重防腐涂裝系統(tǒng)來進行防腐保護。為增強面漆抗周圍腐蝕介質(zhì)的性能和耐堿性,采用以富鋅涂料為防銹底漆的、氟碳面漆等合成樹脂涂料的涂裝系統(tǒng),具有長達20- 30年的耐候有效期。
四、夢能科技
夢能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計、涂裝施工為一體的科技公司,夢能科技專長于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場施工技術(shù)指導與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。