Cách chống gỉ, ăn mòn kết cấu thép

Công trình kỹ thuật kết cấu thépĐược mệnh danh là công trình xanh của thế kỷ 21, kết cấu thép có nhiều ưu điểm như cường độ cao, khả năng chịu tải lớn, trọng lượng nhẹ, chiếm diện tích nhỏ, dễ sản xuất và lắp đặt linh kiện, tiết kiệm gỗ,… ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp và dân dụng. Tòa nhà khung thép và Kho kết cấu thép có ở khắp mọi nơi.

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp, khả năng chống ăn mòn của thép và khả năng chống rỉ sét, ăn mòn kém cùng các vấn đề khác dần xuất hiện, đặc biệt là ở các vùng ven biển và công nghiệp hóa chất đã trở thành một vấn đề nổi bật!

Ăn mòn kết cấu thép không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn cho kết cấu, tai nạn kỹ thuật do ăn mòn thép thường xuyên xảy ra nên việc xử lý chống ăn mòn kết cấu thép (đặc biệt là các cấu kiện thép có thành mỏng) là rất cần thiết. có ý nghĩa to lớn về mặt kinh tế - xã hội, sau đây là phần giới thiệu, thảo luận về những vấn đề nảy sinh trong quá trình thi công và một số biện pháp xử lý.

1. Nguyên nhân chính gây ăn mòn kết cấu thép

Ngăn ngừa ăn mòn thép bắt đầu bằng việc hiểu nguyên nhân gây ăn mòn thép.

1.1 Cơ chế ăn mòn thép ở nhiệt độ phòng (dưới 100°C)

Ăn mòn thép ở nhiệt độ phòng chủ yếu là ăn mòn điện hóa. Kết cấu thép được sử dụng trong khí quyển ở nhiệt độ phòng và thép bị ăn mòn do tác động của độ ẩm, oxy và các chất ô nhiễm khác (xỉ hàn không được làm sạch, lớp rỉ sét, bụi bẩn bề mặt) trong khí quyển. Độ ẩm tương đối của khí quyển dưới 60%, độ ăn mòn của thép rất nhẹ; nhưng khi độ ẩm tương đối tăng đến một giá trị nhất định, tốc độ ăn mòn của thép tăng đột ngột và giá trị này được gọi là độ ẩm tới hạn. Ở nhiệt độ phòng, độ ẩm tới hạn của thép nói chung là từ 60% đến 70%.

Khi không khí bị ô nhiễm hoặc có muối trong không khí ở vùng ven biển, độ ẩm tới hạn rất thấp, bề mặt thép dễ hình thành màng nước. Lúc này, xỉ hàn và lớp gỉ chưa được xử lý (oxit sắt) làm cực âm, các thành phần kết cấu thép (vật liệu cơ bản) làm cực dương trong màng nước ăn mòn điện hóa. Độ ẩm của khí quyển hấp phụ trên bề mặt thép tạo thành màng nước là yếu tố quyết định sự ăn mòn thép; Độ ẩm tương đối của khí quyển và hàm lượng chất ô nhiễm là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến mức độ ăn mòn của khí quyển.

1.2 Cơ chế ăn mòn thép ở nhiệt độ cao (trên 100oC)

Ăn mòn thép ở nhiệt độ cao chủ yếu là ăn mòn hóa học. Ở nhiệt độ cao, nước tồn tại ở trạng thái khí, hiệu ứng điện hóa rất nhỏ, giảm xuống chỉ còn là yếu tố thứ yếu. Tiếp xúc với kim loại và khí khô (như O2, H2S, SO2, Cl2, v.v.), tạo ra bề mặt của các hợp chất tương ứng (clorua, sunfua, oxit), hình thành ăn mòn hóa học của thép.

2 Phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép

Theo nguyên lý điện hóa của ăn mòn thép, chỉ cần ngăn ngừa hoặc phá hủy sự hình thành pin ăn mòn hoặc ngăn chặn mạnh mẽ các quá trình catốt và anốt thì có thể ngăn chặn được sự ăn mòn của thép. Việc sử dụng phương pháp lớp bảo vệ để chống ăn mòn kết cấu thép là phương pháp phổ biến hiện nay, lớp bảo vệ được sử dụng phổ biến có các loại sau:

2.1 Lớp bảo vệ kim loại: lớp bảo vệ kim loại là kim loại hoặc hợp kim có tác dụng bảo vệ catốt hoặc anốt, thông qua mạ điện, mạ phun, mạ hóa học, mạ nóng và mạ thấm và các phương pháp khác, cần bảo vệ bề mặt kim loại để tạo thành lớp bảo vệ kim loại (màng) để cách ly kim loại khỏi môi trường ăn mòn khi tiếp xúc với môi trường ăn mòn, hoặc sử dụng tác dụng bảo vệ điện hóa của bảo vệ kim loại, để chống ăn mòn.

2.2 Lớp bảo vệ: thông qua các phương pháp hóa học hoặc điện hóa để tạo ra bề mặt thép tạo ra màng hợp chất chống ăn mòn, nhằm cách ly môi trường ăn mòn và tiếp xúc với kim loại, để ngăn chặn sự ăn mòn kim loại.

2.3 Lớp bảo vệ phi kim loại: với sơn, nhựa, men và các vật liệu khác, thông qua sơn và phun và các phương pháp khác, để tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, để cách ly kim loại và môi trường ăn mòn, để ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại .

3. Xử lý bề mặt thép

Trước khi gia công thép đến nhà máy, bề mặt của các bộ phận chắc chắn sẽ bị dính dầu, hơi ẩm, bụi và các chất ô nhiễm khác, cũng như xuất hiện các gờ, oxit sắt, lớp rỉ sét và các khuyết tật bề mặt khác. Từ những nguyên nhân chính dẫn đến ăn mòn kết cấu thép trước đây, chúng ta biết rằng hàm lượng chất ô nhiễm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến mức độ ăn mòn trong khí quyển và các chất ô nhiễm bề mặt sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bám dính của lớp phủ trên bề mặt thép và tạo nên lớp sơn. màng dưới sự ăn mòn tiếp tục giãn nở, dẫn đến lớp phủ bị hỏng hoặc hư hỏng, không thể đạt được hiệu quả bảo vệ như mong muốn. Do đó, cần nhấn mạnh chất lượng xử lý bề mặt thép đối với tác dụng bảo vệ của lớp phủ và tuổi thọ của ảnh hưởng, đôi khi thậm chí còn hơn cả lớp phủ về sự khác biệt về hiệu suất trong tác động của các khía cạnh sau:

3.1. Đối với các bộ phận chịu tải khó sửa chữa trong thời gian sử dụng, mức độ tẩy cặn phải được tăng lên một cách thích hợp.

3.2. Trước và sau khi tẩy cặn, cần loại bỏ cẩn thận dầu mỡ, vệt, da thuốc, vết bắn và oxit sắt.

3.3. việc nghiệm thu chất lượng công tác tẩy cặn, sơn phủ thực hiện theo quy định.

4. Lớp phủ chống ăn mòn

Lớp phủ chống ăn mòn thường bao gồm lớp sơn lót và lớp phủ trên cùng. Sơn lót trong bột nhiều hơn, ít vật liệu nền hơn, màng thô, chức năng của sơn lót là làm cho màng sơn có mức độ cơ sở và sự kết hợp của lớp sơn phủ ngoài của chất rắn, nghĩa là có độ bám dính tốt; Sơn lót có các sắc tố ức chế ăn mòn, có thể ngăn chặn sự xuất hiện của sự ăn mòn, và một số cũng có thể thụ động hóa kim loại và bảo vệ điện hóa để ngăn kim loại bị rỉ sét. Lớp phủ trên ít bột hơn, nhiều chất nền hơn, sau khi màng bóng, chức năng chính là bảo vệ lớp sơn lót bên dưới nên không thấm khí quyển và độ ẩm, đồng thời có khả năng chống lại sự phân hủy vật lý và hóa học. do thời tiết gây ra. Xu hướng hiện nay là sử dụng nhựa tổng hợp để cải thiện khả năng chống chịu thời tiết của môi trường. Lớp phủ chống ăn mòn có khả năng chống chịu khí quyển thường chỉ có khả năng chống ăn mòn pha hơi trong khí quyển. Đối với những nơi bị ăn mòn bởi axit, kiềm và các phương tiện khác, phải sử dụng lớp phủ chống axit và kiềm.

Sơn chống ăn mòn theo chức năng bảo vệ có thể được chia thành sơn lót, sơn giữa và sơn phủ trên cùng, mỗi lớp sơn có những đặc điểm riêng, mỗi lớp chịu trách nhiệm riêng, sự kết hợp của các lớp, hình thành lớp phủ tổng hợp để cải thiện hiệu suất chống ăn mòn, kéo dài tuổi thọ.

4.1 mồi

Lớp sơn lót thường được sử dụng là sơn lót chống ăn mòn là sơn lót giàu kẽm và sơn lót epoxy đỏ sắt, sơn giàu kẽm được cấu tạo từ một lượng lớn bột kẽm siêu mịn và một lượng nhỏ vật liệu tạo màng. Tính chất điện hóa của kẽm cao hơn thép, khi bị ăn mòn có tác dụng “tự hy sinh” nên thép được bảo vệ. Sản phẩm ăn mòn kẽm oxit sẽ lấp đầy các lỗ rỗng và làm cho lớp phủ dày đặc hơn. Sơn lót giàu kẽm thường được sử dụng có 3 loại sau:

(1) Sơn lót giàu kẽm vô cơ thủy tinh, đó là thủy tinh làm vật liệu cơ bản, thêm bột kẽm, trộn và đánh răng, sau khi đóng rắn phải rửa sạch bằng nước, quy trình thi công phức tạp, điều kiện quy trình khắc nghiệt, xử lý bề mặt phải ở mức Sa2.5 trở lên, ngoài các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm xung quanh, sự hình thành màng phủ rất dễ bị nứt, bong tróc và hiếm khi được sử dụng.

(2) sơn lót giàu kẽm vô cơ hòa tan, sơn lót dựa trên ethyl orthosilicate, rượu làm dung môi, trùng hợp thủy phân một phần, thêm bột kẽm trộn đều màng phủ.

(3) Sơn lót giàu kẽm, dùng nhựa epoxy làm vật liệu nền tạo màng, thêm bột kẽm, đóng rắn để tạo thành lớp phủ. Sơn lót epoxy giàu kẽm không chỉ có đặc tính chống ăn mòn tuyệt vời, độ bám dính mạnh mẽ mà cùng với lớp phủ tiếp theo là sơn epoxy sắt đám mây là loại có độ bám dính tốt. Chủ yếu được sử dụng trong bầu không khí chung của kết cấu khung thép và ăn mòn thiết bị hóa dầu.

Sơn lót Epoxy sắt oxit đỏ được chia thành các hộp sơn hai thành phần, thành phần A (sơn) làm từ nhựa epoxy, oxit sắt đỏ và các chất làm cứng sắc tố chống gỉ khác, chất chống chìm, v.v., thành phần B là chất đóng rắn, việc xây dựng tỷ lệ triển khai. Oxit sắt màu đỏ là một loại sắc tố chống gỉ vật lý, tính chất ổn định, khả năng che phủ mạnh, hạt mịn, có tác dụng che chắn tốt trong màng sơn, có tác dụng chống gỉ tốt. Sơn lót Epoxy sắt oxit đỏ trên tấm thép và lớp sơn epoxy phía trên có độ bám dính tốt, khô nhanh ở nhiệt độ phòng, lớp sơn bề mặt phía trên không bị lem màu, được sử dụng phổ biến hơn trong các đường ống thép, bể chứa, các công trình chống ăn mòn kết cấu thép , như lớp sơn lót rỉ sét.

4.2 Lớp sơn giữa

Sơn lớp giữa nói chung là sơn epoxy mica và epoxy thủy tinh hoặc sơn epoxy dày. Sơn epoxy mica được làm từ nhựa epoxy làm vật liệu cơ bản bằng cách thêm oxit sắt mica, cấu trúc vi mô của oxit sắt mica giống như mica bong tróc, độ dày chỉ vài micromet và đường kính từ hàng chục micromet đến một trăm micromet. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng kiềm, kháng axit, không độc hại, cấu trúc vảy có thể ngăn chặn sự xâm nhập trung bình, nâng cao hiệu suất chống ăn mòn và độ co thấp, độ nhám bề mặt, là lớp sơn chống ăn mòn tuyệt vời ở giữa. Sơn vảy thủy tinh Epoxy là nhựa epoxy làm vật liệu cơ bản, với vảy thủy tinh bong tróc làm cốt liệu, cộng với nhiều loại phụ gia bao gồm sơn chống ăn mòn kiểu mái chèo dày. Độ dày của vảy kính chỉ từ 2 đến 5 micron. Khi các vảy được sắp xếp thành các lớp trên và dưới trong lớp phủ, một cấu trúc che chắn độc đáo sẽ được hình thành.

4.3 lớp phủ trên cùng

Sơn được sử dụng cho lớp phủ ngoài có thể được chia thành ba loại theo mức giá của chúng:

(1) Loại thông thường là sơn epoxy, sơn cao su clo hóa, polyetylen chlorosulphonat, v.v.;

(2) Loại trung bình là sơn polyurethane;

(3) Loại cao cấp hơn là sơn polyurethane biến tính silicone, sơn phủ acrylic biến tính silicon, sơn flo, v.v.

Sơn Epoxy sau khi đóng rắn bằng hóa chất, ổn định hóa học, lớp phủ dày đặc, độ bám dính mạnh, tính chất cơ học cao, có khả năng chống axit, kiềm, muối, có thể chống lại nhiều loại ăn mòn của môi trường hóa học.

5. Việc lựa chọn sơn chống ăn mòn cần cân nhắc một số điểm

5.1 Cần xem xét tính nhất quán của các điều kiện sử dụng kết cấu và phạm vi sơn được chọn, dựa trên môi trường ăn mòn (loại, nhiệt độ và nồng độ) pha khí hoặc pha lỏng, khu vực nóng ẩm hoặc khu vực khô và các khu vực khác. điều kiện để lựa chọn. Đối với môi trường axit có thể sử dụng sơn nhựa phenolic có khả năng kháng axit tốt hơn, còn đối với môi trường kiềm nên sử dụng sơn nhựa epoxy có khả năng kháng kiềm tốt hơn.

5.2 Phải xem xét khả năng của các điều kiện xây dựng. Một số thích hợp để chải, một số thích hợp để phun, một số thích hợp để khô tự nhiên để tạo thành màng, v.v. Đối với điều kiện chung, nên sử dụng sơn khô, dễ phun nguội.

5.3 Xem xét sự phù hợp chính xác của lớp phủ. Vì hầu hết sơn là vật liệu keo hữu cơ làm vật liệu cơ bản, sơn từng lớp màng nên chắc chắn có nhiều môi trường ăn mòn vi mô đặc biệt nhỏ vẫn có thể xuyên qua sự ăn mòn của thép. Vì vậy, việc thi công sơn hiện nay không phải sơn một lớp mà phủ nhiều lớp, mục đích là giảm thiểu các lỗ xốp siêu nhỏ. Cần có sự thích ứng tốt giữa lớp sơn lót và lớp phủ hoàn thiện. Chẳng hạn như sơn vinyl clorua và sơn lót phốt phát hoặc sơn lót alkyd sắt đỏ hỗ trợ sử dụng cho kết quả tốt và không thể sử dụng với sơn lót gốc dầu (như sơn đỏ gốc dầu) hỗ trợ sử dụng. Vì sơn perchloroethylene chứa dung môi mạnh sẽ phá hủy màng sơn lót.

Điều quan trọng là phải làm tốt công việc chống gỉ và chống ăn mòn để thúc đẩy sự phát triển của kết cấu thép, tiết kiệm vật liệu, kéo dài tuổi thọ của tòa nhà, đảm bảo sản xuất an toàn và giảm ô nhiễm môi trường.