搜索
一、桥梁的腐蚀环境桥梁是横跨海湾或或江河的交通天堑，腐蚀环境非常复杂，包括了大气腐蚀、水的腐蚀和土壤腐蚀三种主要的腐蚀环境。由于桥梁所处的地理位置千差万别，使得每一座桥梁的腐蚀环境有着很大的差异。现代的桥梁越来越长，特别是悬索桥，跨度长1000米以上，那么桥梁所处的环境从一头到另一头，就会带来腐蚀性质的变化。比如，桥梁从乡村郊区一头扎到了繁闹的都市，两边的腐蚀环境就有很大的变化。大气腐蚀（一）根据大气腐蚀环境中污染物质，大气环境的类型大致可以分为农村大气、城市大气、工业大气、海洋大气和海洋工业大气。（1）农村大气农村大气中最洁净的大气环境，空气中不含强烈的化学污染，主要含有机物和无机物尘埃等。影响腐蚀的因素主要是相对湿度、温度和温差。（2）城市大气城市气中的污染物主要是指城市居民生活所造成的大气污染，如汽车尾气、锅炉排放的的二氧化硫等。实际上很多大城市往往又是工业城市，或者是海滨城市，所以大气环境的污染相当复杂。为了提高大气环境的质量，许多城市开始了治理大气的行动，如提倡使用汽车绿色能源，关停小锅炉，对火力发电厂进行FGD改造等。（3）工业大气工业生产区所排放的污染物中含有大量SO2、H2S等含硫化合物，所以工业大气环境最大特征是含有硫化物。它们易溶于水，形成的水膜成为强腐蚀介质，加速金属的腐蚀。随着大气相对湿度和温差的变化，这种腐蚀作用更强。很多石化企业和钢铁企业往往非常大，可以形成一个中等城市规模，大气质量相当差，对工业设备和居民生活造成的污染极其严重。（4）海洋大气其特点是空气湿度大，含盐份多。暴露在海洋大气中的金属表面有细小盐粒子的沉降。海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，引起腐蚀。在季节或昼夜变化气温达到露点时尤为明显。同时尘埃、微生物在金属表面的沉积，会增强环境的腐蚀性。所以海洋大气对金属结构的腐蚀比内陆大气，包括乡村大气和城市大气，要严重得多。海洋的风浪条件、离海面的高度等都会影响到海洋大气腐蚀性。风浪大时，大气中不分多含盐量高，腐蚀性增加。据研究，离海平面7－8米处的腐蚀性最强，在此之上越高腐蚀性越弱。降雨量的大小也会影响腐蚀。频繁的降雨会冲刷掉金属表面的沉积物，腐蚀会减轻。相对湿度升高使海洋大气腐蚀加剧。一般热带腐蚀性最强，温带次之，两极区最弱。（5）海洋工业大气处于海滨的工业大气环境，属于海洋性工业大气，这种大气中既含有化学污染的有害物质，又含有海洋环境的海盐粒子。两种腐蚀介质的相互作用对金属为害更重。（二）、水的腐蚀大桥是横跨江河湖海的，桥梁的墩梁等不可避免地会处于水的腐蚀环境之中。（1）淡水腐蚀淡水是的含盐量少，一般呈中性，如江河湖泊的水等。一般情况下，淡水的腐蚀性较弱。在淡水中的腐蚀是氧去极化腐蚀，即吸氧腐蚀。水中有着足够的溶解氧的存在是金属腐蚀的最根本原因。淡水中含盐量低，导电性差。电化学腐蚀的电阻比在海水中大。由于淡水的电阻大，淡水中的腐蚀主要以微电池腐蚀为主。但是随着工业排放物对淡水的污染，Cl－、SO42－，NO－3、ClO－都会加剧腐蚀的进行，这些因素对淡水腐蚀的影响不可忽视。（2）海水腐蚀海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3～3.5％的氯化钠为主盐，pH值为8左右，并溶有一量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都氧去极化腐蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大，因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小，腐蚀速度相当高；海浪、飞溅，流速等这些利于供氧的环境条件，都会促进氧的阴极去极化反应，促进金属的腐蚀。海水导电率很大，所以不仅腐蚀微电池活性大，宏电池的活也很大。海水中不同金属相接触时，很容易发生电偶腐蚀。即使两种金属相距数十米，只要存在电位差，并实现电联结，就可能发生电偶腐蚀。（三）、土壤腐蚀大桥的支撑梁柱必然要立足于土壤之中，土壤对钢铁或混凝土的腐蚀直接影响着大桥的安全。土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素很多，各因素又会相互作用。所以这是一个十分复杂的腐蚀问题。以下为影响土壤腐蚀的几个重要因素。（1）电阻率它是土壤腐蚀的综合性因素。土壤的含水量，含量盐量，土质，温度等都会影响土壤的电阻率。土壤含水率未饱和时，土壤电阻率随含水量的增加而减小。当达到饱和时，由于土壤孔隙中的空气被水所填满，含水量增加时，电阻率也增大。（2）含氧量土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度松紧度，土质结构有着密切关系。紧密的土壤中氧气的传递速度较慢，疏松的土壤中氧气的传递速度较快。在含氧量不同的土壤中，很容易形成氧浓差电池而引起腐蚀。（3）盐分土壤中的盐分除了对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外，还参与电化学反应，从而影响土壤的腐蚀性。它是电解液的主要成份。含盐量越高，电阻率越低，腐蚀性就越强。氯离子对土壤腐蚀有促进作用，所以在海边潮汐区或接近盐场的土壤，腐蚀更为严重。但碱土金属钙、镁等的离子在非酸性土壤中能形成难溶的氧化物和碳酸盐，在金属表面上形成保护层，能减轻腐蚀。富含钙镁离子的石灰质土壤，就是一个典型例子。（4）含水量水分使土壤成为电解质，是造成电化学腐蚀的先决条件。土壤中的含水量对金属材料的腐蚀率存在着一个最大值。当含水量低时，腐蚀率随着含水量的增加而增加。达到某一含水量时腐蚀率最大达时再增加含水量，其腐蚀性反而下降。（5）pH值即土壤的酸碱性强弱指标。它是土壤中所含盐份的综合反映。金属材料在酸性较强的土壤腐蚀最强。中性，碱性土壤中，腐蚀较小。（6）温度土壤温度通过影响土壤的物理化学性质来影响土壤的腐蚀性的。它可以影响土壤的含水量，电阻率，微生物等。温度低，电阻率增大，温度高，电阻率降低。温度的升高使微生物活跃起来，从而增大对金属材料的腐蚀。（7）微生物土壤中的微生物会促进金属材料的腐蚀过程，还能降低非金属材料的稳定性能。厌氧的硫酸盐还原菌趋向于在钢铁附近聚集，导致钢铁的腐蚀。好氧菌，如硫化菌的生长，能氧化厌氧菌的代谢产物，产生硫酸，破坏金属材料的保护膜，使之发生腐蚀。（8）杂散电流这是一种土壤介质中存在的一种大小，方向都不固定的电流。大部分是直流电杂散电流，它来源于电气化铁路，电车，地下电缆的漏电，电焊机等等。二、钢结构桥梁腐蚀机理和常见的腐蚀类型钢结构在水和空气中氧侵蚀的条件下产生电化学反应，在阳极，铁释放电子e：Fe→Fe2++2e-；在阴极，水中的溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子OH-，O2+2H2O+4e-→4OH_，电子由阳极不断流向阴极，产生腐蚀电流，在钢梁表面生成氢氧化亚铁薄膜，再与水、氧结合生成氢氧化铁，即铁锈22Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2，2Fe（OH）2+H2O+1/2O2→2Fe(OH)31均匀腐蚀现象在钢结构桥梁腐蚀现象中，均匀腐蚀是比较常见的一种腐蚀的形态，其主要的特征是腐蚀分布于整个的金属表面，并且以基本相同的速度使钢结构整体的厚度变薄。均与腐蚀会使钢结构造成大量的金属损失，但是由于其是按照均匀的速度进行，所以比较容易的进行预测和防护。对于均匀腐蚀只要设计合理，并且采取有效的防腐蚀措施，钢结构一般情况下就不会发生突然性的腐蚀事故。2点腐蚀现象钢结构桥梁在适宜的环境当中，虽然经过一段时间大部分表面没有受到腐蚀，但是在个别的点或是微区域当中，由于金属的选择性腐蚀，就会出现相应的蚀孔或者是麻点，发生此种情况，随着时间的推移，腐蚀孔就会向着纵深方向发展，进而对于钢结构造成比较严重的影响。3缝隙腐蚀现象造成钢结构桥梁缝隙腐蚀的主要的原因是因为金属与金属或金属与非金属相连接的过程中表面存在着缝隙，在有相应的腐蚀介质存在的时候发生的局部的腐蚀形态，此种现象主要的发生在金属衔接、螺栓的连接以及螺钉接头等部位三、钢结构的防腐蚀措施目前,钢结构的防腐蚀措施主要有以下五种:1.耐候钢耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢,一般含有磷、铜、镍、铬、钦等金属,使金属表面形成保护层,以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好,执行标准为《焊接结构用耐候钢》(GB4172一84)。2.热浸锌热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对snnll以下薄板不得小于65pm,对厚板不小于86pm,从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定.热浸锌的首道工序是酸洗除锈,然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患,应避免设计出具有相贴合面的构件,以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。对于管形构件应该让其两端开敞,两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂,造成安全事故;一端封闭则锌液流通不畅,易在管内积存。3.热喷铝(锌)复合涂层这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法.具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔一氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约SOp口~100,耐。最后用油漆等涂料封闭毛细孔,形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工,因而管状构件两端必须做气密性封闭,以使内壁不被腐蚀.这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。另一优点是这种工艺的热影响是局部的,受约束的,因而不会产生热变形。与热浸锌相比,这种方法缺点的工业化程度较低,喷砂喷铝(锌)的劳动强度大,质量易受操作者的情绪变化影响.4.漆涂层法涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法.它一次成本低,但维护相对成本较高。涂层法施工的第一步是除锈。优质的涂层依赖于彻底的除锈,要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈,露出金属的光泽,除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈.涂层的选择要考虑周围的环境,不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆、中间漆和面漆之分。底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材粘附力强,中间漆的作用是增加涂层的厚度以提高整个涂层系统的屏蔽性能,中间漆对于底漆和面漆要有很好的附着力。面漆则基料多,成膜有光泽,能保护底漆不受大气腐蚀,并能抗风化。选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度(5一38℃之间)和湿度(相对湿度不大于85%)。涂层的施工环境粉尘要少,构件表面不能有结露.涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4~5层,千漆膜总厚度可加厚为200~300微米。5.阴极保护法在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀,常用于水下或地下结构.涂层防护因其施工方便,防腐效果好而得到广泛应用。我国钢桥的防腐一般采用涂层保护法,并形成了铁路和公路行业各自的行业推荐标准。四、涂装前钢表面前处理钢桥构件在加工、运输、存放等过程中,表面往往会带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。要使涂层能牢固地附着在钢桥构件表面上,涂装前就必须进行表面清理,否则,不仅影响涂层与基体金属的结合力,还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀,使涂层剥落,影响钢桥构件的使用寿命。为提供良好的工件表面,涂装前对钢桥构件表面的处理有以下几点:(1)无油污及水分;(2)无锈迹及氧化物;(3)无粘附性杂质;(4)无酸碱等残留物;(5)表面有一定的粗糙度。常用的表面处理方法有（1）手工处理符号“St”。用手工和动力工具,如用铲刀、手工或动力钢丝刷、动力砂纸盘或砂轮等工具除锈,用手工可以除去钥桥构件表面的锈迹和氧化皮,但手工处理劳动强度大,生产效率低,质量差,清理不彻底。（2）化学处理符号“Be”.主要是利用酸性或碱性溶液与钢桥构件表面的氧化物及油污发生化学反应,使其溶解在酸性或碱性的溶液中,以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污的目的。化学处理适应于对薄板件清理,但缺点是,若时间控制不当,即使加缓蚀剂,也能使钢材产生过蚀现象。对于较复杂的结构件和有孔的零件,经酸性溶液酸洗后,浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除,处理不当,将成为工件以后腐蚀的隐患,且化学物易挥发,成本高,处理后的化学费液排放工作难度大,处理不当,将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高,该处理方法正被机械处理法取代.（3）机械