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摘要:本文综述了钢结构腐蚀与防护发展现状,重点阐述了钢结构大气腐蚀,局部腐蚀,应力腐蚀的类型和机理,以及钢结构防腐蚀措施,指出了钢结构腐蚀防护的发展方向.关键词:钢结构,腐蚀,防护AReviewonCorrosionandProtectionofSteelConstructionsZhangQifuHaoXiaodong(CentralIron&,SteelResearchInstitute,Beijing100081,China)Abstract:Thispapersummarizescorrosionandprotectionofsteelconstructions,stressingonprinciplesofatmosphericcorrosion,selectivecorrosionandstresscorrosion,alsomethodsofcorrosionprotectionandfuturedevelopmentofit.Keywords:steelconstruction,corrosion,protection1前言据统计,每年由于腐蚀原因使全球大约损失10%～20%的金属,约合7000多亿美金[1].若以我国2005年产粗钢3.494亿吨计算,则一年的最低腐蚀量为0.3494亿吨,相当于我国一家大型钢铁企业的年产量.同时,我国钢材消费主要集中在建筑,机械,汽车三大领域,占全部消费量的78%左右,其中建筑业用钢量占我国钢材消费总量的59%以上,2005年的消费量达到1.3924亿吨,预计2016年的消费量将会达到1.664亿吨,如图1,2所示.因此建筑用钢材的金属腐蚀造成的经济损失尤为巨大.钢结构作为建筑业用钢量最大的一种施工方式,具有自重轻,抗震性能好,节能效果好,工业化程度高等一系列优点[2-3],随着我国政府对钢结构行业的政策从过去限制用钢到鼓励合理用钢的转变,钢结构取代钢筋混凝土或砖混结构作为当代建筑业的发展趋势,具有广阔的应用空间,钢结构的防腐蚀问题也随之变得愈加突出.因此,从节约有限资源和能源的角度出发,钢结构防腐蚀对国民经济的发展显得尤为重要.本文从介绍钢结构的腐蚀类型,腐蚀机理和影响因素出发,重点讨论了腐蚀防护技术,并对钢结构的腐蚀与防护发展及应用进行了总结.

2钢结构的类型按目前通常的分类,钢结构行业包括高层钢结构,轻型钢结构,空间钢结构,住宅钢结构,桥梁钢结构,公共设施用钢结构6大子类[2-5].2.1高层钢结构高层钢结构一般指10层以上或18m以上,主要采用型钢,钢板连接或焊接成构件,再经连接,焊接而成的结构体系.有专家测算,小高层钢结构用钢量可控制在每平方米50公斤以下,其工程造价增幅即可控制在10%左右,但综合效益十分可观,并将推进住宅生产经营方式的变革,拉动住宅产业的发展.而随着体系化,产业化水平的提高,性能价格比也会提高,成本将会有所降低.同样超高层钢结构体系也具有明显的经济优势,符合未来建筑业的发展方向.2.2轻钢结构轻型钢结构是指以彩涂钢板作为屋面和墙面,以薄壁型钢作檩条和圈梁,柱与梁以焊接H型钢为原料,现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑体系.这种体系由工厂制作,现场按要求拼装形成,具有以下优点:①轻质高强,抗震性能好,有利于环保,其回收率接近100%,材料性能

关于钢结构论文范文集好,结构质量有保证,工业化程度高,施工快,有利于实现产业化,不可燃,不助燃,不开裂,不生霉菌,不蠕变,少维护,防火性能好.2.3空间钢结构空间钢结构主要是指网架,网壳结构及其组合结构和杂交结构.这是一类受力合理,刚度大,重量轻,杆件单一,制作安装方便的空间结构体系,在近一二十年来获得蓬勃发展,并在大跨度,大柱网的公共和工业建筑中得到广泛应用,例如我国国家体育馆,北京农展馆等.2.4住宅钢结构近5年以来,以轻型框架和冷弯型钢骨架为主要承力构件的住宅钢结构逐渐在国内得到认可,由于其易于实现工业化生产,标准化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能,环保的新型材料,属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略,具有综合经济优势,因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展,直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途[4].2.5桥梁钢结构研究表明,结构跨度越大,自动在全部载荷中所占比重也就越大,减轻自重可以获得明显的经济效果.因此,钢结构强度高而且质量轻的优点对于大跨桥梁特别突出[5].近十年以来,我国建设的大跨度钢结构桥梁约20余座,用钢量很大.随着人们对于环保和钢铁资源循环利用等战略问题重要性越来越准确的认识,钢结构在桥梁建设方面会有非常广阔的空间.2.6城市交通,环保等公共设施用钢结构在"八五","九五"期间,公路建设迅速,每年增长约3000km,大量的城市交通立交桥,护栏得到广泛采用,年消耗钢材约20万-30万t.另外,我国内地近年来大量建造机场,会展中心,体育中心,文化中心等大型公共建筑,广泛采用各种形式的支承钢结构.例如浦东新区陆家嘴开发区的世界广场就是一座高标准,现代化的综合商办楼.其建筑面积约8万平方米,主体采用全钢骨结构,并采用轻钢龙骨石膏板作为内隔墙,外墙选用单元体式玻璃幕墙.3钢结构腐蚀类型和机理虽然钢结构具有多种类型,不同类型又处于不同的腐蚀介质中,但是腐蚀类型归纳起来主要有大气腐蚀,局部腐蚀和应力腐蚀三种.3.1大气腐蚀钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的,是一种常见的腐蚀现象[1].大气中水汽形成金属表层的电解液层,而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂,二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池.当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后,腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应.3.2局部腐蚀局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态,主要包括电偶腐蚀,缝隙腐蚀.电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处,其中电位较负的金属腐蚀速度较大,而电位较正的金属受到保护,两种金属构成了腐蚀原电池.研究表明,接触金属的电位差为电偶腐蚀的驱动力,两种金属的电极电位差愈大,电偶腐蚀愈严重.当钢结构的不同结构件之间,钢构件与非金属的表面间存在缝隙,并有介质存在的时候就会发生局部腐蚀.所以腐蚀发生的条件:首先应存在一定具备腐蚀条件的缝隙,缝隙中必须有一定的液体,其次构件的缝隙宽度必须窄到可以使得液体在缝内停滞,钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025-0.1mm.钢结构最常见的缝隙腐蚀形式有铆接,衬垫和颗粒沉积等,由于这些连接中的缝隙在工程中是不可避免的,所以钢结构的缝隙腐蚀也是不可完全避免的,它的发生会导致钢结构整体强度降低,减少吻合程度.3.3应力腐蚀由于钢结构既要承受拉伸,压缩,弯曲和扭转等各种应力的作用,又要受到腐蚀介质的作用,所以其采用的低碳钢,低合金钢,高强钢等在水介质,CO-CO2-H2O中极易发生应力腐蚀.在腐蚀环境中,钢结构受力作用会使腐蚀加速,即在某一特定的介质中,钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微,但是受到拉伸应力后,经过一段时间构件会发生突然断裂.由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆,所以往往造成灾难性后果,如桥梁坍塌,管道泄漏,建筑物倒塌等,带来巨大的经济和人员伤亡.钢结构应力腐蚀主要受到力学,电化学,构件材料三个方面的影响.环境因素和构件材料通过影响钢结构腐蚀的电化学行为决定了裂纹的形核,长大,并在应力的作用下导致构件失稳断裂.同时力学行为也受到构件材料和应力因素的影响,其对于裂纹的不同成长阶段都具有一定作用,并最终与电化学行为一同决定了构件的失稳断裂.4钢结构防腐蚀措施在深入研究钢结构类型的基础上,针对钢结构腐蚀的类型和机理,腐蚀保护的措施主要包括三个方面:提高基材的耐蚀性能,使用有机,无机涂层和金属镀层,外加电流.4.1耐候钢耐腐蚀性能优于一般结构用钢௚

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