结构油漆与钢结构防腐知识点

来源：钢结构设计

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轻质高强的钢是性能优越的建筑材料，可是它也有阿喀琉斯之踵，在缺乏有效防护措施的前提下易腐蚀，防火性能较差。最早的钢结构为铁质结构，防腐蚀设计较差，但得益于保守设计导致的较大截面，一大批铸铁结构有幸存留至今。在西方国家，第一个完全用铸铁建造的桥梁于1779年出现在英国科尔布鲁克代尔，仍存留至今。1889年，埃菲尔铁塔建成开放。自建成起，每隔7年的时间便会整体涂装一次，每次涂装平均需要使用70吨左右的涂料。2016年4月11日，港珠澳大桥青州航道桥顺利合龙。这座钢箱梁混凝土墩斜拉桥基于120年设计使用寿命进行耐久性设计，钢箱梁外表面采用“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆”体系，内表面采用“环氧富锌底漆+环氧厚浆漆+除湿系统体系”。如今，钢结构是轻巧结构的代名词，给她披上有效的防护外衣才是常葆青春的正道。本文对钢结构的防腐涂料（油漆）略作讨论，期待在这个我们既熟悉又陌生的领域抛砖引玉。

图1 英国科尔布鲁克代尔铸铁桥

图2 港珠澳大桥青州航道桥

钢结构的防腐方式有防腐蚀涂料；各种工艺形成的锌、铝等金属保护层；阴极保护措施；耐候钢；上述防腐方案的组合。

根据《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046-2018第3.3.3条，防护层的设计使用年限应符合下列规定：

1、低使用年限，使用年限应为2年~5年；

2、中使用年限，使用年限应为6年~10年；

3、长使用年限，使用年限应为11年~15年；

4、超长使用年限，使用年限应为15年以上。

在设计上，首先应采取以下方式控制钢结构腐蚀：

1、排水设计：不应在户外钢结构上出现可积水区域，否则积水区域一定会加快腐蚀速度。例如H型钢截面墙轴沿水平向放置的时候，就会有形成积水区域的隐患；闭口截面端头需设置端封板，杆件上开孔的时候需采取足够的措施。

2、边角设计：边角处不应出现利角，应将其打磨平滑，否则此处将最先出现锈蚀。

3、避免双金属设计：应尽量避免两种不同的金属直接接触，如铁管和铜连接器，此时由于电位差的存在，铁管会加速腐蚀。同样，应减少铆接，否则也会加速腐蚀。

4、焊接设计：焊接时应满焊，不应点焊，并且应将其表面打磨平滑，除去所有飞溅的焊渣，否则将不可避免地加速腐蚀。

在上述设计措施基础上，再使用防腐蚀涂料，就可以达到比较理想的防腐蚀效果。

防腐蚀涂料（油漆）是最常见的钢结构防腐方式。新建钢结构设计使用年限一般为50年，在其服役期内，需要更新几次防腐蚀涂层。在一般的钢结构设计设计总说明里面，都会写明底漆、中间漆及面漆三项要求。那究竟这“三漆”有何讲究？

底漆是指直接涂到物体表面作为面漆坚实基础的涂料，是油漆系统的第一层，用于提高面漆的附着力、增加面漆的丰满度、提供抗碱性、提供防腐功能等，同时可以保证面漆的均匀吸收，使油漆系统发挥最佳效果。底漆主要直接喷涂用于在表面抛丸或者其他方式处理过的钢材表面，主要是起到封闭钢材、增加附着力、填平这三种作用。中间漆主要起到增加涂层的总体厚度，提高整个涂层的防腐性能。涂层的防腐性能有时依赖于整个涂层系统的总体膜厚，有些功能性底漆不宜太厚，而面漆的成本又相对较高，所以合理使用中间漆，即可以保证整体膜厚又可以减少面漆的用量，降低配套成本。目前通常将中间漆制成高固体分厚膜型涂料，可以采用无气喷涂的方法，涂装一到两次就能达到所需要的厚膜效果。面漆的作用主要还是装饰和保护作用，一般面漆中成膜物质含量比较高，填料较少。

根据GB/T50046-2018第5.2.3条，钢结构的表面防护宜符合下表规定。

防腐蚀涂层最小厚度（μ m ）			防护层使用年限（年）
强腐蚀	中腐蚀	弱腐蚀
320	280	240	>15
280	240	200	11~15
240	200	160	6~10
200	160	120	2~5

国内外钢结构桥梁通常采用“底涂＋中涂＋面涂”的防腐体系，底涂材料分为金属喷涂和涂料重防腐。 而金属喷涂的材料又分为锌、铝、锌铝合金等。 重防腐底涂材料也分为无机富锌涂料和环氧富锌涂料等。 中涂多采用环氧云铁涂料，面涂材料分为苯烯酸聚氨酯涂料、硅氧烷涂料及氟碳涂料等。

钢结构常见的底漆有醇酸防锈漆（普通防锈漆）、无机富锌底漆、环氧富锌底漆、高氯化聚乙烯底漆（用于耐酸碱化工行业钢结构）、环氧煤沥青底漆（用于地下钢结构）。钢结构常见的中间漆有环氧云铁中间漆、高氯化聚乙烯中间漆、环氧煤沥青中间漆等。钢结构常见的面漆有丙烯酸漆和氟碳漆等。

醇酸防锈漆（普通防锈漆）就是我们常见的红通通的那种油漆，仅能够配套醇酸磁漆、调和漆等普通油漆，用于腐蚀不严重、外观及防腐要求不高的涂装领域，仅在普通大气环境下有着较好的防锈效果，不宜用于化工、海边、高耐候要求的涂装领域。它在涂装前对钢结构的表面处理要求较低，钢结构表面动力除锈、手工打磨至St2级别即可正常涂装。

无机富氧底漆（一般配套环氧云铁中间漆及各种高性能的双组份面漆），具有电化学防锈防腐、缓蚀等多重防锈效果，耐盐雾、耐溶剂、耐碱、耐油。该漆耐高温，可作为高温管道的防锈底漆使用。

环氧富锌底漆，作重防腐涂层的配套底漆，有阴极保护作用，适用于储罐、集装箱、钢结构、钢管、海洋平台、船舶、海港设施以及恶劣防腐蚀环境的底涂层等。

在钢结构、桥梁重防腐体系中，中间漆通常选用环氧云铁中间漆，尽管它也可以作为防锈底漆使用。环氧云铁中间漆（底漆）是以灰色云母氧化铁为颜料，以环氧树脂为基料，聚酰胺树脂为固化剂等组成二罐装冷固化环氧涂料。由于云母氧化铁及环氧树脂的优越性能，漆膜坚韧，具有良好的附着力、柔韧性、耐磨性和封闭性能等。环氧云铁漆一般作为中层漆使用，与环氧富锌底漆配套使用，可增强涂层之间的封闭性和防腐性能。在很多大型钢铁防锈防腐项目中都会见到环氧云铁中间漆的身影。不仅能够提高防锈效果，还能节约成本。环氧云铁中间漆是一款性价比非常高的油漆。

根据《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020，

第13.2.3条防腐涂料、涂装遍数、涂装间隔、涂层厚度均应满足设计文件、涂料产品标准的要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外不应小于150μm，室内不应小于125μm。

检查数量：按照构件数抽查10％，且同类构件不应少于3件。

检验方法：用干漆膜测厚仪检查。每个构件检测5处，每处的数值为3个相距50mm测点涂层干漆膜厚度的平均值。漆膜厚度的允许偏差应为-25μm。

 

5.1 防腐涂层厚度的检测：

可采用涂层测厚仪进行检测，最大量程不应小于1200μm，最小分辨率不应大于2μm，示值相对误差不应大于3％。同一构件应检测5处，每处的数值为3个相距50mm的测点涂层厚度的平均值。

5.2 防腐涂层厚度：

1）每处3个测点的涂层厚度平均值不应小于设计厚度的85％，同一构件上15个测点的涂层厚度平均值不应小于设计厚度；

2）设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差应为－25μm。

钢结构涂装现场检测

研究表明，P、Cu、Cr和Al等元素对钢的耐腐蚀性有利，Ni、Si、Mo、Co、Be等次之，而C、Mn、S等助长腐蚀。

根据学者在美国基尔海滨试验的钢桩5年后的腐蚀情况，计算得到的未经涂层保护的钢材腐蚀速率见下表。