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建筑结构中的腐蚀

为什么要高度重视现场的腐蚀?

全世界每年约五分之一的钢铁产量被用于替换因腐蚀损坏的部件。 这造成了相当大的经济损失,同时更大的问题在于安全风险,因为腐蚀可能导致紧固系统失效。

建筑中的腐蚀对成本和安全有很大影响,尤其是污染严重的室外沿海地区。

防腐蚀措施是应对此类风险的最佳方式。

主动防腐蚀保护是直接影响钢材与腐蚀环境之间反应的措施,例如电偶分离,耐腐蚀材料,或阴极保护。

被动防腐蚀保护则是通过采用金属或非金属保护涂层,将金属材料与腐蚀物质隔离,从而减缓腐蚀进程。

为什么要关心腐蚀问题?

旧金山金门大桥

据美国电镀工协会估计,假如金门大桥完全由热浸锌钢材制成 - 尽管会使建设成本上涨约15% - 但以自大桥开通以来计算,节省的维护修理费用将高达10亿美元。

这是一个很极端的例子,但是从长远看,在初期就为腐蚀保护投入是值得的。

与其寄希望于未来的检修维护,不如在设计阶段就考虑适当的防腐蚀措施。

无效的腐蚀防护不仅会缩短结构的寿命,而且(在最坏的情况下)可能导致昂贵的返工甚至结构失效。

资料来源:https://galvanizeit.org/about-aga/news/article/how-much-money-if-the-golden-gate-bridge-had-been-galvanized

什么是腐蚀?

钢组件腐蚀

腐蚀是金属与其所处环境之间的物理化学反应,会使金属性质发生变化,并可能导致金属本身,金属所处环境,或由其所组成的技术系统功能严重受损(见ISO 8044:2010)。 

对于工程中常用的金属 - 例如碳钢、不锈钢、锌、铜和铝 - 典型的腐蚀会使其随着时间的推移而退化至更稳定的(加工前)状态。

影响因素

如需评估腐蚀风险,则须评估环境条件、材料特性、材料组合和设计特征之间的相互作用。以下是需要考虑的最常见的影响因素(注意,除此之外还有许多其他与特定应用和环境相关的非常见因素):

电解质: 所有大气腐蚀反应的必要因素 (例如湿度、含水量等)。

温度:温度越高,腐蚀侵蚀速率越高

化学物质: 例如海洋空气中的盐份,用于冬季除冰的盐,或游泳池中的氯等都会加速腐蚀

工业污染: 二氧化硫和其他污染物可能加速腐蚀

不同金属: 不同金属间直接接触(如其中一种金属不如另一种稳定)也会增加腐蚀风险

腐蚀类型

电化学反应的图表

电化学反应

最常见的腐蚀反应是自然中的电化学反应。 在这种反应中,电交换是通过金属中的电子和导电电解质(如水)中的离子进行的。

这类腐蚀的典型例子:

  • 均匀腐蚀
  • 裂隙腐蚀
  • 点装腐蚀
  • 电化腐蚀
对氢辅助开裂影响的图表

机械应力的综合影响

这种腐蚀是机械腐蚀和电化学腐蚀相结合的过程,最终导致某些材料开裂。 材料中的内应力足以引发此过程。

这是高强度或硬化碳钢在压力下变脆并突然失效的过程。

在一些具体应用中,这种腐蚀形式会限制某些材料的使用。

这类腐蚀的典型例子:

  • 应力腐蚀开裂(SCC)
  • 氢辅助开裂(或二次氢脆) 

环境类别

建筑结构中的腐蚀对成本和安全性有很大影响,特殊应用需要特别注意降低腐蚀风险。 环境类别是需要考虑的一个重要方面。

考虑到上文所讨论的常见影响因素,它们通常按环境的一般腐蚀情况进行分类。

室内应用图标

室内应用

  • 干燥室内环境,无冷凝水(加热或空调区域)如办公楼和学校;
  • 有临时冷凝的室内环境(无污染物的未加热区域),如仓储区域
室外应用图标

室外应用

  • 低污染的室外、乡村或城市环境。 远离海洋(> 10 km)
  • 污染物和/或海洋盐分浓度适中的室外、乡村或城市环境。 离海1-10 km的沿海地区。
  • 近海环境,距离海洋<1 km的
  • 工业污染严重的室外区域。 年平均大气SO2浓度>10μ g/m3(例如,靠近污染源工厂)
  • 靠近用除冰盐处理的道路。 距离道路<10 m
特殊应用图标

特殊应用

具有特殊腐蚀条件的区域,如使用了除冰盐的公路隧道,室内游泳池、化学工业中的特殊应用(可能有例外)。

如何防腐蚀?

腐蚀的发生无法被阻挡。 相反,防腐蚀目的是在产品或总成的预期使用寿命内保持结构完整性(在某些情况下保持外观的完整性)。 被动保护措施包括选择适合环境条件的材料和/或保护涂层。 

选择正确的防腐措施

喜利得螺旋锚HUS3-C10

锚栓、直接紧固件和螺丝

为提高紧固件在整个使用寿命期间的性能和可靠性,在选择合适的紧固件之前,必须确定所有影响因素。

单击表格链接(第5页),该表格为紧固件的最常见应用提供了一般性指南。

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喜利得 GX 90-WF瓦斯钉枪,用于木质框架

木工钉

木材因含有有机酸或添加化学物质(如防腐剂或阻燃剂)而具有腐蚀性。 除大气条件外,在选择木钉的腐蚀防护类型时,还必须考虑木材本身的腐蚀。

单击表格链接(第6页),该表格为使用木钉的常见应用提供了一般性指南。

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"喜利得模块化支架系统的MQ-41-L安装槽, 适用于中重型应用"

模块化支架系统

初始涂层的额定寿命取决于大气的腐蚀性,这在世界各地的差异很大。 从实用角度出发,喜利得就腐蚀性划分了不同的区域。

单击表格链接(第7页),该表格提供了喜利得支架系统(如管道系统和管道紧固件)预期寿命的一般性指南。

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为何信任喜利得防腐保护

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喜利得有全面的实验室和现场腐蚀测试,以评估产品的防腐性能。 喜利得可为各种环境条件提供适当的防腐解决方案。

无论您所处的具体情况如何,无论您有哪些抗腐蚀要求,喜利得都能为您提供解决方案。

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