（华电郑州机械设计研究院有限公司 河南郑州 450046）
摘要：随着国民经济的快速发展，钢结构因具有强度大、自重轻、抗震优良、造型美观、施工快捷、能够实现批量化生产的特点，已在工业建筑、民用建筑、公共建筑和桥梁建设等领域得到广泛应用，但从安全角度看，耐火性、抗腐蚀性差是钢结构的致命伤，每年由于钢结构锈蚀、失火引起的工程事故也屡见不鲜，如何消除钢结构这方面带来的安全隐患，其防腐、防火处理措施具有重要的经济和社会意义。
关键词：钢网壳 防腐 等级 措施
1 引言
随着我国经济的大发展，社会对能源、基础建设需求的日益增加，钢结构因具有强度大、自重轻、抗震优良、施工快捷、能够实现批量化生产、空间利用率高、综合效益高等优点，钢结构得到迅速的发展，大量的工业建筑、民用建筑、公共建筑和桥梁建设，特别是煤场封闭、奥运会、亚运会等大型钢结构大量涌现。
目前大跨度、外观奇特的建筑多由钢结构来完成的，鉴于此，其工程施工程序也较为复杂，故出现问题后，难以进行质量问题的分析、判断和处理，如简单的焊接裂缝，就可能出现多种原因，让人无法判断；再次是加工，安装细节不够完善，技术上、加工工艺上，设备上虽然与国际相差不多，但在细节上不够仔细认真，特别是观念上，还是有一定的差异；最后是钢结构的防腐和防火能力较差，近年来，钢结构由于锈蚀和火灾引起的事故较多，
2 防腐性等级
钢结构在环境中腐蚀的主要因素有湿度、温度及环境中所含的介质。钢铁的临界湿度一般在60~70%之间，低于临界湿度时，钢材表面受到的是化学腐蚀，其腐蚀速度不大；当高于临界湿度时，其腐蚀类型由化学腐蚀转变为电化学腐蚀，腐蚀速度突然增加，腐蚀影响很大。
根据《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046-2008，环境中的腐蚀性介质分为气态介质、液态介质和固态介质；各种介质对建筑材料的长期作用下的腐蚀性，可分为强腐蚀、中腐蚀、弱腐蚀、微腐蚀四个等级；同一形态的多种介质同时作用时，腐蚀性等级取高者。
3钢结构防腐
3.1防腐蚀必要性
钢材主要由较活泼的铁元素组成，当其和周围环境中的侵蚀性介质接触时很容易氧化而生成铁锈，即被腐蚀。钢材腐蚀是一种不均匀的破坏，其表面一旦出现腐蚀坑，由坑底向纵深发展很快，从而引起应力集中，而应力集中又会加速腐蚀过程。钢材在这种应力腐蚀的作用下抗冷脆性能不断下降，导致承重构件在无明显的变形征兆下突然发生脆性断裂，造成建筑物倒塌并危及人身安全。结构在冲击荷载作用下，腐蚀介质会促成钢材发生脆性断裂并影响疲劳强度，危害尤为严重。因为腐蚀问题造成的经济损失是巨大的，但其中的1/4可通过采取适当的防腐措施来避免，因此钢结构防腐对结构的安全和经济发展显得尤为重要。
3.2防腐措施
钢结构在各种大气环境下使用，产生腐蚀是一种自然现象。为防止或减少结构物的腐蚀、延长其使用寿命，需采取一定的措施。钢结构防腐蚀方法大致可分为四类：涂层法、长效法、电化学保护法、采用耐候钢。
3.2.１涂层法
涂层一次成本低，但用于户外维护成本较高，需要定期进行维护性重涂。选择时要考虑周围的环境，不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性，一般有底漆和面漆之分。油漆中的基料是涂料中的不挥发部分，能形成涂膜，并能黏结颜料，是涂料的主要成膜物质。底漆含基料少，成膜粗糙，与钢材粘附力强，与面漆结合性好；面漆基料多，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。
工程中除锈等级为Sa2.5的钢材，常用的防腐涂料做法为：环氧富锌底漆2道80um+环氧云铁中间漆1道80um+聚氨酯面漆2道80um，共240um厚，防腐年限为10~15年。根据市场询价，上述防腐涂料价格约为870元/T。
3.2.2长效法
长效法即采用热镀锌、热镀铝（锌）复合涂料进行钢结构表面处理，防腐年限为20~30年，甚至更长。
热镀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5mm以下薄板不得小于65um，对厚板不小于86um，从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生活工业化程度高，质量稳定，因此被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，如维护结构中的压型钢板等。
热镀铝（锌）复合涂层是先对钢构件表面做喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛，再用乙炔-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）涂层（厚度约80um~100um），最后用环氧树脂或氯丁橡胶等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。这种方法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，并且这种工艺的热影响是局部的，受约束的，不会产生热变形。
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3.2.3电化学保护法
电化学保护法即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。
3.2.4耐候钢
耐候钢是本身的耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材，一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。
耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢，初期同普通碳钢一样也会锈蚀，后期则情况不同。耐候钢初期锈蚀一段时间后由于钢表面铜、磷等微量元素富集，形成一层致密的非晶态锈层组织，并与基体结合得非常牢固，这层稳定化锈层能够在一定程度上抵御大气中水气及有害离子的侵入，防止基体金属进一步腐蚀。
耐候钢在使用时，可以涂装、裸用或进行稳定化处理，涂装时的要求与普通碳钢相同。在无严重大气污染或非特别潮湿的地区，耐候钢可以不用涂装，直接裸露于大气中，一般经过几年时间后，锈层逐渐稳定，腐蚀不再发展，外观呈美丽的巧克力色。常用于铁道、桥梁、车辆和塔架结构中。
4防腐做法及比较
4.1彩钢板做法防腐
本工程维护构件采用0.7mm厚的彩钢板，由于彩钢板厚度较薄，在雨水侵蚀等作用下，较易腐蚀，而腐蚀后，一般不能重复利用，传统的涂料方法（一般是5～10年的设计周期），非常不经济。所以市场上一般采用长效法（镀锌+烤漆）进行防腐，这种方法优势是防腐蚀的时间长，美观，也较经济。因此工程中常采用长效法防腐，即对压型钢板镀锌（镀铝锌）+烤漆。
彩板的设计年期主要取决于钢材、镀锌量、烤漆量。按照50年的设计基准期。其经济比较如下：
做法一：宝钢热镀锌（含锌量180g/m2）+SMP硅改聚酯烤漆， 50年的价格450元/平方；做法二：博思格热镀铝锌钢材（含铝锌量150g/m2）+无机陶瓷，50年的价格290元/平方；
4.2檩条防腐蚀
对于本工程中的檩条，属于室内结构，受腐蚀的环境属于一般区域。对于冷弯薄壁型檩条，其厚度较薄，檩条一旦锈蚀，腐蚀的速度非常快，从而破坏封闭结构，鉴于此，市场上出售的一般都是镀锌檩条。
工程中檩条镀锌防腐是常用的方法，镀锌防腐方法主要分为两种：电镀锌法和热镀锌法，电镀锌由于防腐性能不佳，常采用热镀锌。
价格：热浸锌冷弯薄壁檩条Q450，9000元/吨，安装费2800元/平方，设计年限50年。
4.3主体钢结构的防腐
镀锌的钢结构一般是用于室外，因雨水等诸多因素会使钢结构快速腐蚀的环境。而对于钢网架等室内主结构来说，因构件壁厚（4mm～16mm）较大且在使用过程中不能拆除，传统的除锈、涂料粉刷相对简单，人工成本不高等原因，主体结构一般采用涂料防腐蚀的处理方法。
5结论
经上所述，本工程中的钢材建议采用下面防腐做法：
彩钢板：采用设计年限为30年的镀锌（铝）钢板+烤漆。
主体结构：采用焊接钢管杆件+防腐涂料的做法，钢材表面的防腐采用防腐涂料（环氧富锌底漆2道80um+环氧云铁中间漆1道80um+聚氨酯面漆2道80um）进行处理。
冷弯薄壁钢檩条：采用热浸锌檩条，防腐年限满足设计要求。
参考文献 大跨度储煤结构-设计与施工 罗尧治著 北京 中国电力出版社出版
空间结构 浙江大学 北京 中国计划出版社出版
钢结构设计规范GB50017-2003北京 中国计划出版社
工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50046-2008北京 建筑工业出版社
作者简介：
张涛（1979～） 男 工程师 身份证：41302219791205xxxx
史慧（1981～） 女 工程师 身份证：41232319811122xxxx
论文作者:张涛,史慧
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：钢结构论文; 檩条论文; 钢材论文; 结构论文; 介质论文; 镀锌论文; 镀铝论文; 《电力设备》2017年第9期论文;