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关键词:建筑工程 防腐技术 施工 材料
夜上海论坛 中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2012)08-0188-01
防腐技术专业性强且系统学科,包括环境分析、材料选用、施工工艺改进、设计优化、使用与维护等内容,在应用过程中需要结合具体情况采取适当的防腐蚀措施。
一、建筑工程防腐技术的一般思路
夜上海论坛 做好防腐工作,一般要考虑以下几点因素。第一,认真检测工程中腐蚀性介质的化学成分、浓度、温度以及作用范围,并根据其腐蚀特点,选择合适的建筑结构形式以及防腐做法。第二,防腐材料的选择要因地制宜,不但要满足工程耐腐蚀要求,而且要充分考虑紫外线、高低温等自然因素造成的老化、变形等。第三,防腐方案应有整体性,注意细部构造,避免局部处理薄弱造成结构腐蚀。第四,防腐技术讲究美观性,一个没有美的建筑是无法想象的,因此在整理好工程防腐技术方案后,一定要把美这个元素考虑在内。
二、建筑工程防腐蚀技术的一般内容
夜上海论坛 任何工程结构的最佳使用寿命是与合理的防腐蚀措施相对应的,而良好的防腐蚀措施是诸多因素综合完成的。因此,当今工程结构的防腐蚀技术工作都是从以下几个方面考虑和完成的:创造良好的工况环境,缓解腐蚀因素;合理选用相关工况条件下的防腐蚀材料,选择经济合理的防腐蚀方案;从防腐蚀角度考虑,合理技术结构;从防腐蚀角度,正确制定施工建造工艺,合理使用与维修保养。
夜上海论坛 三、建筑工程技术与施工中防腐策略
1.良好工程环境的创设。有效的防腐蚀技术需要建立在充分了解建筑物所处周边环境的基础上,全面分析能够引起结构腐蚀的因素和引起腐蚀的基本原理。技术人员应充分了解生产工艺资料,周密考虑防腐蚀技术方案,才能有效地防止腐蚀损失。一般评定环境因素有化学物质、土壤、气候、湿度等。设备和设施的正常运行与良好的工况环境也是分不开的,也是工程项目设计之初就应当考虑的问题,可以说防腐的好坏,很大程度上影响了设备和设施的使用寿命。然而人们很少事先考虑工况环境的好坏,即使考虑了,也因为工程造价较高,不能得以实现。建筑的腐蚀是一个漫长的过程,当人们看到它造成危害时,才进行改良工作已经晚了,从而造成许多不必要的浪费,这是我们在今后的项目工作中需要改进与避免的。
2.选择合适的防腐蚀材料。(1)防腐蚀工程技术,首要是选用合适的耐腐蚀材料,耐腐蚀材料以经济适用为基本原则,同时考虑耐腐蚀性能以及材料在施工过程中的可操作性,对于使用环境较恶劣的建筑物在选材时,通常采取物理、化学手段对材料进行处理,以达到最好的防腐蚀效果。(2)选用的材料要进行一些物理及力学性能的测试,看其是否达到要求。熔点、密度、热导率、线膨胀系数、导电性、绝缘性和抗拉强度、屈服强度、冲击强度、伸长率、蠕变极限等都是我们进一步筛选防腐材料的考虑因素。(3)材料在性能上满足防腐的要求同时,还要遵从经济廉价的原则,对于施工比较困难或造价昂贵的材料,如果能替换的情况下,可以考虑不予使用。一般防腐材料选择标准有以下几点:1)选择耐腐蚀性能好的,不加或稍微进行防腐蚀处理即可满足使用要求。2)不耐腐蚀材料经过特殊的防腐蚀处理可以达到防腐蚀要求。3)使用容易更换的零部件,用廉价不耐腐蚀材料制造,短期使用后进行更换。
3.选择合理的防腐蚀方案防腐蚀措施有多种,在具体项目中,应根据实际的建筑物的使用环境、施工难易程度、建筑物结构、服役寿命等进行选择决定。对于防腐蚀要求不高的建筑物,一般采取表面隔离措施的物理防腐蚀技术,因为该种方法最简单、成本低。对于防腐蚀技术要求较高的建筑物,除了采取电化学保护外,还辅以表面隔离措施,甚至对结构材料本身进行处理。合理选择防腐蚀方案还需要从经济计量学角度做出经济评价,诸如在工艺流程设计中、设备技术经济评价中等方面,均要把防腐蚀方案考虑其中,反复对比计算来做出选择。
夜上海论坛 4.结构合理性设计。在进行结构设计时,设计人员往往以经济、美观、重力学性能等方面为考虑点,忽略了建筑物的防腐蚀技术。一项好的防腐蚀工程结构设计除了应该满足力学性能、美学要求以及经济要求以外,还应充分利用结构的合理设计降低或者排除腐蚀发生。在结构设计和工艺建造过程中不注意防腐蚀要求,往往会引起或加速构建的腐蚀,特别容易引起局部腐蚀,例如,冲击腐蚀、磨蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。因此在设计时应遵从以下原则:一是预留腐蚀裕量。二是结构力求简单。三是简化主体,集中设计附件。四是避免死角。五是避免缝隙。六是避免冲刷。七是避免异种金属接触。八是避免温差、氧浓差和气差效应。九是避免应力集中。
夜上海论坛 5.择高质量的施工队伍。“强将手下无弱兵”一个优秀的工程设计背后应该有一个高质量的施工队伍,否则前期工作做的再好,施工队无法达到设计的目的,一切都成为空谈。不正确的操作可以使构件受力不当而破坏,同样,不正确的维修和保养,也会加速构件的腐蚀破坏。人们在工程建造施工中,很少注意腐蚀问题,甚至不知道从防腐蚀角度去考虑应该如何考虑施工建造。工程建造完成后,还应有合理的使用要求和良好的维修保养。因此,工程防腐要有一个优秀设计的同时,还要有一个高质量的施工队伍将想法转化到实际。
四、结束语
建筑工程基础设施结构主要是钢结构、钢筋混凝土结构,并以后者为主体,但是钢筋混凝土结构并不能够达到所有的期望值。建筑工程的设计人员应该重视腐蚀导致的危害,在建筑设计中结合具体情况采取适当的防腐蚀技术措施来避免腐蚀。本论文探讨了环境、选材、防腐蚀措施等对于建筑防腐的重要性及具体的应用。
参考文献:
[1]郑维才.建筑防腐技术探讨[J].山东建材,2001,(02).
[2]孙立雷.浅谈工业建筑防腐设计与施工[J].山西建筑,2009,(18).
1.建筑工程防腐技术的一般思路
夜上海论坛 做好防腐工作,一般要考虑以下几点因素。 第一,认真检测工程中腐蚀性介质的化学成分、浓度、温度以及作用范围,并根据其腐蚀特点,选择合适的建筑结构形式以及防腐做法。 第二,防腐材料的选择要因地制宜, 不但要满足工程耐腐蚀要求, 而且要充分考虑紫外线、高低温等自然因素造成的老化、变形等。 第三,防腐方案应有整体性, 注意细部构造, 避免局部处理薄弱造成结构腐蚀。 第四, 防腐技术讲究美观性, 一个没有美的建筑是无法想象的, 因此在整理好工程防腐技术方案后, 一定要把美这个元素考虑在内。
夜上海论坛 2.建筑工程防腐蚀技术的一般内容
任何工程结构的最佳使用寿命是与合理的防腐蚀措施相对应的,而良好的防腐蚀措施是诸多因素综合完成的。 因此,当今工程结构的防腐蚀技术工作都是从以下几个方面考虑和完成的:创造良好的工况环境,缓解腐蚀因素;合理选用相关工况条件下的防腐蚀材料,选择经济合理的防腐蚀方案;从防腐蚀角度考虑,合理技术结构;从防腐蚀角度,正确制定施工建造工艺,合理使用与维修保养。
3.建筑工程技术与施工中防腐策略
3.1 良好工程环境的创设
夜上海论坛 有效的防腐蚀技术需要建立在充分了解建筑物所处周边环境的基础上, 全面分析能够引起结构腐蚀的因素和引起腐蚀的基本原理。技术人员应充分了解生产工艺资料,周密考虑防腐蚀技术方案,才能有效地防止腐蚀损失。 一般评定环境因素有化学物质、土壤、气候、湿度等。 设备和设施的正常运行与良好的工况环境也是分不开的,也是工程项目设计之初就应当考虑的问题,可以说防腐的好坏,很大程度上影响了设备和设施的使用寿命。然而人们很少事先考虑工况环境的好坏,即使考虑了,也因为工程造价较高,不能得以实现。 建筑的腐蚀是一个漫长的过程,当人们看到它造成危害时,才进行改良工作已经晚了,从而造成许多不必要的浪费,这是我们在今后的项目工作中需要改进与避免的。
3.2 选择合适的防腐蚀材料
(1)防腐蚀工程技术 ,首要是选用合适的耐腐蚀材料 ,它是建筑工程防腐技术的一个重要环节,关系到整个工程防腐技术的成功与否。 耐腐蚀材料以经济适用为基本原则,同时考虑耐腐蚀性能以及材料在施工过程中的可操作性,对于使用环境较恶劣的建筑物在选材时,通常采取物理、化学手段对材料进行处理,以达到最好的防腐蚀效果。(2)在防腐工程中,由于选材不当造成的工程事故屡见不鲜,设计人员应予以重视。 选用的材料要进行一些物理及力学性能的测试,看其是否达到要求。 熔点、密度、热导率、线膨胀系数、导电性、绝缘性和抗拉强度、屈服强度、冲击强度、伸长率、蠕变极限等都是我们进一步筛选防腐材料的考虑因素。很多设计者由于经验丰富而忽略了对以上因素的测试,导致材料用对了,但所用材料达不到理想效果。任何材料都会产生腐蚀,并对材料的力学性能和使用性能造成影响,只不过材料的敏感性反应不一样而己。(3)材料在性能上满足防腐的要求同时 ,还要遵从经济廉价的原则,对于施工比较困难或造价昂贵的材料,如果能替换的情况下,可以考虑不予使用。 一般防腐材料选择标准有以下几点:1)选择耐腐蚀性能好的,不加或稍微进行防腐蚀处理即可满足使用要求。 2)不耐腐蚀材料经过特殊的防腐蚀处理可以达到防腐蚀要求。3)使用容易更换的零部件,用廉价不耐腐蚀材料制造,短期使用后进行更换。可用材料的性能与经济的综合比较。将候选的各种材料从经济角度作进一步综合分析比较,选出既经济又耐用的材料[2]。
夜上海论坛 3.3 选择合理的防腐蚀方案
防腐蚀措施有多种,在具体项目中,应根据实际的建筑物的使用环境、施工难易程度、建筑物结构、服役寿命等进行选择决定。 对于防腐蚀要求不高的建筑物, 一般采取表面隔离措施的物理防腐蚀技术,因为该种方法最简单、成本低。对于防腐蚀技术要求较高的建筑物,除了采取电化学保护外,还辅以表面隔离措施,甚至对结构材料本身进行处理。 合理选择防腐蚀方案还需要从经济计量学角度做出经济评价,诸如在工艺流程设计中、设备技术经济评价中等方面,均要把防腐蚀方案考虑其中,反复对比计算来做出选择。
夜上海论坛 3.4 结构合理性设计
在进行结构设计时,设计人员往往以经济、美观、重力学性能等方面为考虑点,忽略了建筑物的防腐蚀技术。 一项好的防腐蚀工程结构设计除了应该满足力学性能、美学要求以及经济要求以外,还应充分利用结构的合理设计降低或者排除腐蚀发生。在结构设计和工艺建造过程中不注意防腐蚀要求,往往会引起或加速构建的腐蚀,特别容易引起局部腐蚀,例如,冲击腐蚀、磨蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等[3]。 因此在设计时应遵从以下原则:一是预留腐蚀裕量。 二是结构力求简单。 三是简化主体,集中设计附件。 四是避免死角。 五是避免缝隙。 六是避免冲刷。 七是避免异种金属接触。 八是避免温差、氧浓差和气差效应。 九是避免应力集中。
3.5 选择高质量的施工队伍
夜上海论坛 “强将手下无弱兵” 一个优秀的工程设计背后应该有一个高质量的施工队伍,否则前期工作做的再好,施工队无法达到设计的目的,一切都成为空谈。不正确的操作可以使构件受力不当而破坏,同样,不正确的维修和保养,也会加速构件的腐蚀破坏。人们在工程建造施工中,很少注意腐蚀问题,甚至不知道从防腐蚀角度去考虑应该如何考虑施工建造。工程建造完成后,还应有合理的使用要求和良好的维修保养。因此,工程防腐要有一个优秀设计的同时,还要有一个高质量的施工队伍将想法转化到实际。
关键词:腐蚀,材料腐蚀,腐蚀控制
一般而言,金属、混凝土、木材等材料受周围环境介质的影响而发生的化学、电化学和物理等反应,而引起的变质和破坏统称为腐蚀,其中也包括上述因素与机械因素、生物因素等的共同作用。金属腐蚀的主要对象,其中尤以钢铁的腐蚀最为常见,危害、损害性极大。
夜上海论坛 一、腐蚀的概念及分类
夜上海论坛 (一)腐蚀的概念
腐蚀是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化,如铁的生锈是金属腐蚀的普遍形式,又如氢氧化钠破坏肌肉和植物纤维。材料的腐蚀是包括材料本身和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系,腐蚀反应的场所,首先是材料和腐蚀性介质之间相界面处。材料包括金属和非金属材料,如碳钢及其合金、有色金属、塑料、混凝土和木材等,在一个腐蚀系统中,对材料行为起决定性作用的是化学成分、组织结构和表面形态。材料的周围环境介质包括与其接触的气体、液体和固体以及周围环境条件,如温度、压力、速度、光照、辐射、生物条件等。这个作用包括化学的、电化学的、机械的、生物的以及物理的作用。
采用科学的方法防止或者控制腐蚀的危害作用的工程,称为腐蚀工程。
夜上海论坛 (二)材料腐蚀的分类及特征
夜上海论坛 材料腐蚀的现象和机理比较复杂,材料腐蚀的分类方法也有许多,根据不同的起因、机理和破坏形式而有各种方法。以下介绍几种常用的分类方法。
1.按腐蚀机理分类
通常材料腐蚀按照腐蚀机理可以分为金属化学腐蚀、金属电化学腐蚀、结晶腐蚀、物理化学复合腐蚀。
(1)化学腐蚀:是指金属表面与非电解质直接发生纯化学反应而引起的破坏、其特点是在反应过程中没有电流产生。如铝在四氯化碳、三氯甲烷或乙醇中的腐蚀,镁或钛在甲醇中的腐蚀、物理化学复合腐蚀。
夜上海论坛 (2)电化学腐蚀:是指金属表面与离子导电的介质发生化学反应而产生的破坏。在反应过程中有电流产生,腐蚀金属表面上存在着阴极和阳极。阳极的反应是金属原失去电子而成为离子状态转移到介质中,成为阳极氧化反应。阴极反应是介质中的去极化剂吸收来自阳极的电子,成为阴极还原过程。这两个反应是相互独立而又同时进行的,称之为一对共轭反应。有阴阳极组成了短路电流,腐蚀过程中有电流产生。如金属在潮湿大气、海水、土壤及酸、碱、盐溶液中的腐蚀均属这一类。电化学腐蚀比较普遍,对金属结构的危害比较严重。
(3)结晶腐蚀:是指因酸、碱、盐等腐蚀介质侵入到建筑物或材料内部生成结晶盐,由于结晶盐的体积膨胀作用使建筑物或材料内部产生应力而引起的破坏现象。结晶腐蚀是工业厂房、非金属设备常见的腐蚀类型。
(4)物理化学复合腐蚀:是指因机械与化学复合作用而引起的破坏现象。如火炮发射引起炮身管的腐蚀等。
2.按腐蚀破坏形式分类
按腐蚀破坏形式可分为全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀又可细化为小孔腐蚀(即点蚀)、应力腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀等。
(1)全面腐蚀:又叫均匀腐蚀,指腐蚀遍布于材料结构的整个表面上,其特征表现为金属质量减少,壁厚减小,非金属体积膨胀,韧或脆性能减退或失去。腐蚀虽然同样发生在整个材料便面上,但各部分的微观腐蚀速度实际上并不均等。
夜上海论坛 (2)小孔腐蚀:又称为点蚀,在金属表面上腐蚀成一些小而深的孔,蚀孔的深度大于直径,严重的可将设备腐蚀穿透,蚀孔上部往往被腐蚀产物覆盖。不锈钢和铝合金在海水中受到的破坏就是小孔腐蚀的典型实例。
夜上海论坛 (3)应力腐蚀:是指在机械应力(外载荷或内部残余应力)和腐蚀介质的共同作用下,金属材料发生的腐蚀破坏。如应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
(4)电偶腐蚀:电位不同的金属或合金互相接触,并在一定介质中所发生的的电化学腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀造成负电位的金属或合金部件加速腐蚀破坏,破坏一般集中在连接部位附近。
夜上海论坛 (5)缝隙腐蚀:由于金属表面的缝隙内滞留介质引起的电化学腐蚀破坏称为缝隙腐蚀。
夜上海论坛 (6)选择性腐蚀:多元合金在腐蚀介质中,较活泼的先溶解,因而造成材料强度而大大下降,这称之为选择性腐蚀。如黄铜脱锌等属此类腐蚀。
夜上海论坛 (7)晶间腐蚀:是指腐蚀破坏沿着晶粒边界进行,使晶粒之间失去合力,使材料丧失强度。
夜上海论坛 (8)磨损腐蚀:是由于机械因素(湍流、漩涡、流体冲击、空化作用、微振摩檫等)和腐蚀介质共同作用造成的腐蚀破坏,其特征是形成密集的凹坑或沟槽。免费论文,腐蚀控制。。
(9)氢损伤:是指氢进入金属内部造成的腐蚀破坏,它包括氢脆、氢鼓泡、氢破裂、氢腐蚀等。免费论文,腐蚀控制。。
3.按环境状态分类 按产生腐蚀的环境状态,可以将腐蚀分为自生环境中的腐蚀和工业环境介质中的腐蚀,其中自生环境中的腐蚀又可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、淡水腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀;工业环境介质中的腐蚀分为酸性溶液腐蚀、碱性溶液腐蚀、熔盐腐蚀、液态金属腐蚀、特殊工业介质腐蚀等。
事实上,在工业设备或建筑的实际腐蚀行为中,普遍存在的是两种或多种腐蚀类型共同作用,所采用的控制方法也往往不局限于单一方法措施,而是包括选材、选型、表面控制、环境介质控制等综合防腐蚀体系。
(三)腐蚀因素
材料的腐蚀是一个复杂的物理化学过程,所涉及的影响因素也很多,总结起来,可以分为内部因素、外部因素、内外结合因素三大类,内部因素指涉及到材料自身的材质、结构、性能等因素;外部因素指环境因素,如溶液酸碱度、介质温度、压力、速度、应力、杂散电流、土壤含水量、溶液杂质等;内外结合因素指涉及到材料和环境相互作用影响的因素,如埋地管道的管地电位等。
二、金属腐蚀控制方法
腐蚀控制技术涉及面广,内容也十分丰富。材料防腐蚀的基本原则是:针对腐蚀产生的原因和影响腐蚀的各种因素,从实际出发,以预防为主和进行重点保护,防止或减少腐蚀而造成的经济损失。在生产实践中应用最多的腐蚀控制技术可归纳为以下几类。
夜上海论坛 (1)合理选材。根据不同介质、操作条件、材料的性质等,选用合适的金属或非金属代用材料。
夜上海论坛 (2)表面覆盖层。表面覆盖层是在金属表面采用涂刷、喷涂、贴衬、参透、施镀等方法覆盖上耐腐蚀性较好的金属或非金属层,将金属表面与介质隔离以减缓金属的腐蚀。这是多数防腐蚀工程施工中使用的方法,因其简便实用,喷涂或刷涂防腐涂料是工业设备、设施在线不停产进行防腐施工的主要措施。
(3)电化学保护。电化学保护是利用电化学原理来减缓金属的腐蚀速度。电化学保护分为阴极保护和阳极保护。阴极保护就是将被保护金属进行外加阴极极化以减缓或防止金属腐蚀,它分为牺牲阳极法和外加电源法。阳极保护是对被保护金属进行阳极极化以减缓或防止金属腐蚀。
(4)添加缓蚀剂。添加缓蚀剂是向介质中添加少量能够阻止或减缓金属腐蚀的物质以保护金属材料。缓蚀剂不改变介质的性质,往往用量很小,大多在1%左右,但效果显著,缓蚀剂根据存在状态可分为液态缓蚀剂、气态缓蚀剂、固态缓蚀剂。免费论文,腐蚀控制。。
(5)金属表面转化。金属表面转化是用化学和电化学的方法将金属表面进行氧化、磷化、钝化转化等,在金属表面形成一层保护层,隔离金属基体与腐蚀介质,以减缓金属的腐蚀。
参考文献
1、张清学、吕今强主编,腐蚀施工管理及施工技术.北京:化学工业出版社,2005
2、吴涛主编,施工项目经理工作手册.北京:地震出版社,1999
夜上海论坛 3、胡士信主编,阴极保护工程手册.北京:化学工业出版社