芻議水工鋼結構防腐涂料發展趨勢

張永宏 張勇軍 孫佑祥 高德應

摘 要：隨著現代建筑施工技術的不斷發展和進步，人們開始意識到施工期間環保的重要性，并且國內外各個領域開始加大對碳排放的重視程度，在環保法規逐漸完善的影響下，有機溶劑型涂料產品開始逐漸被淘汰，水性涂料產品開始成為建筑施工領域運用較為普遍的一種材料。本文主要分析水工鋼結構腐蝕環境，并概述淡水環境和海水環境所選擇的防腐涂料、配套要點等。

關鍵詞：水工鋼結構；防腐涂料；發展趨勢；研究

隨著海洋工程的逐漸啟動和實施，水利水電工程鋼結構的防腐蝕逐漸受到專家學者和一線工作人員的普遍重視，而這類工程開展的主要目的就是盡可能降低鋼結構在使用過程中出現的腐蝕損失，讓其使用性能和使用壽命得到延長，利用涂層所具有的色彩和環境的積極配合，進一步凸顯水利工程的標志性和裝飾性。本文通過概述水工鋼結構防腐涂料發展趨勢來為相關工作提供有效的指導和參考。

一、水工鋼結構腐蝕環境分析

水利水電鋼結構包括各種攔污柵、閘門、升船機、啟閉機、清污機、壓力鋼管等，這些統稱為水工鋼結構，水工鋼結構的腐蝕環境則包括地理位置的結構運行工況和自然條件。其都會對水工金屬結構的腐蝕過程產生直接影響，也是涂裝設計的重要參數和依據。

（一）自然環境

所謂的自然環境主要包括和金屬腐蝕相關的條件，例如氣候、氣象、水溫、氣溫、水質、相對濕度、含沙量、露、霧、風。不難發現不同的地點、不同的地區以及不同的自然環境對于金屬結構的腐蝕也不同。所以，在涂裝設計之前、設計過程中都要對施工環境進行有效清晰的調查。

其中金屬作為大氣腐蝕相對普遍的電化學腐蝕狀況，其并非是在大量電解質溶液中發生，而是在金屬表層薄弱的水膜下發生的電化學反應，這層水膜或者是因為水分的沉降、濕度變化或者氣溫變化凝結。在水分的凝聚、沉降影響下，會融入個別污染性成分，包括CO2、O2、H2S等塵埃，這些污染性物質將會從根本上提升水膜的導電新能，讓金屬更快出現電化學腐蝕。結合當前水利水電工程特點來分析，水工鋼結構大氣腐蝕因素相對較多，但是，最為明顯的就是大氣相對濕度，相對濕度超過某一個臨界點時，金屬的腐蝕速率會增加，也就是腐蝕臨界相對濕度，常規來分析，鋼鐵生銹 臨界相對濕度為75%，導致鋼鐵在不同環境下腐蝕速率增加的臨界相對濕度如下所示：

其次，空氣中所具有的污染性雜質對金屬大氣腐蝕速率影響相對較大，例如和干凈大氣相比較，被濃度為0.1%的SO2所污染的大氣會讓鋼鐵腐蝕速率增加5倍。

我國現階段水利水電工程大都處在西北、西南地區，空氣相對干凈，但是因為水氣政法、地理位置的影響，或者因為晝夜溫差較大，容易出現凝露現象。所以，要重視水工鋼結構的防腐性能，選擇涂裝技術和防腐涂料，保證工程竣工投產后的使用壽命不受到影響。

二、水工鋼結構建筑物防腐蝕措施

現場選擇的原則和實驗狀況類似，但是，不同的是現場實施期間還要對不同方式、配套條件、具體閘門面積進行考慮。在進行系統科學的現場勘查時，選擇三個不同的實施點，首先，選擇某一海水區域作為研究對象，經過測量發現該地水閘所處海水水質情況如下：

（一）除污除銹表面處理

用清水或者高壓水來涂抹鋼結構表面的塵垢或者油污，對銹蝕較為嚴重鋼結構可以利用敲銹錘打脫，并利用特制的合金鏟掉老化的漆層，讓其變白，并通過空壓機噴砂除銹，達到規定的標準。表面利用高壓空氣機吹凈灰塵之后，利用干凈的棉紗進行清除，并對閘門破損銹蝕的部位進行打磨，控制打磨標準在規定的Sa2.5級。

（二）防腐材料涂刷

水工鋼結構建筑的除銹等級、表面清潔達到規定的標準之后，環境溫度在5到38℃的相對濕度85%以下時，才能夠開展刷涂工作，鋼結構外表面結露時濕度在85%以上時，不得進行涂裝，涂裝之后4h后進行保護，不得出現淋雨現象。根據材料要求進行刷涂，涂層間隔時間為4h，保證每次涂層都干爽衛生。

三、水工鋼結構建筑物防腐蝕材料發展

（一）水性無機富鋅涂料

當前應用在防腐領域的富鋅涂料包括溶劑型無機富新涂料、溶劑型環氧富鋅涂料以及水性無機富鋅涂料，從以上應用較為廣泛的富鋅涂料來分析，當前技術相對成熟，原理都是涂膜成膜之后形成相應的保護作用，也就是涂膜在水汽下轉變為原電池，鋅在原電池中負電位，從而釋放出電子來犧牲陽極，鐵電極電位和鋅相比更高，從而接收電子成為陰極，并受到有效保護。

（二）水性聚氨酯涂料

聚氨酯涂料表示成膜后再漆膜中含有一定的聚氨基甲酸酯涂料，早起的聚氨酯涂料為油性，產品較多，有著廣泛的用途，在涂料產品中低位重要，當前市場上應用水工鋼結構防腐領域的涂料大豆是氟碳聚氨酯涂料。

（三）其他防腐涂料

鋼結構防腐領域還有很多相對重要的水性涂料正在研發或者使用，例如水性氟碳涂料、水性丙烯涂料等，因為產品在利用期間存在較大的局限，所以，還有待改進和完善。

結語

在復雜防腐蝕性工業污水、廢水以及海水的環境影響下，選擇合適的水工建筑物防腐蝕處理材料十分重要，我國海水水利工程數量相對較多，通過分析和研究后不難發現，只有積極探索適合中小型水利工程的建筑物的施工工藝和防腐材料，才能夠創造出更大的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]楊耀輝，李玲杰，張彥軍，林竹，王志濤.海洋復雜鋼結構防腐修復材料的研制及性能研究[J].表面技術，2017，46（12）：34-38.

[2].我國石墨烯重防腐涂料首次應用于鋼結構橋梁[J].涂料技術與文摘，2017，38（11）：5.

作者簡介

張永宏，男，江蘇省灌云縣人，本科文化，從事工作：水利工程管理。

（作者單位：1灌云縣善南閘管理所；2連云港市市區水工程管理處）