浅析钢材的腐蚀原理及防腐方法 -内参

浅析钢材的腐蚀原理及防腐方法

来源:专家库 作者: 叶丹 2024-08-30 08:47

随着城市化进程的加速和科技的发展,人们对于建筑的需求已经从单纯的实用性转向了审美性和文化性。建筑不仅需要满足人们的功能需求,同时也需要传达出人类的精神追求和文化价值。保温装饰板作为建筑外围护结构中的主流材料之一,特别是金属类材料表现出了较高的美学性能,为我国的建筑美学的提升提供了较多的帮助。近几年,越来越多的大众群体钟爱金属类材料做外墙装饰材料,主流材料以铝板和钢板为主,铝板由于其优异的耐腐蚀性和可加工性能,在外装饰领域占据很大一部分市场;但是,由于其价格很高,导致大部分受众无法接受,转而选择使用性价比较高的钢板材料用于外围护结构。但是钢板的腐蚀问题成为客户关注的重要问题,今天主要聊一聊钢板类材料腐蚀和防腐的一些情况。

钢板腐蚀原理

Principle of Steel Plate Corrosion

主要涉及化学和电化学过程,这些过程通常发生在钢板与周围环境的相互作用中。

化学腐蚀

化学腐蚀是钢板直接与周围介质(如氧气、水、酸、碱等)发生化学反应而产生的锈蚀。这种腐蚀过程多数是氧化作用,导致钢板表面形成疏松的氧化物。例如,在常温下,钢板表面会形成一层薄而弱的氧化保护膜(如FeO),但这层膜疏松且易破裂,使得有害介质能进一步渗入钢板内部并与其发生反应,从而加剧腐蚀。

电化学腐蚀

电化学腐蚀是钢板在电解质溶液(如水膜、盐溶液等)中由于形成原电池而产生的锈蚀。这种腐蚀过程更为复杂,涉及电子的转移和电流的产生。

1、微电池形成:

钢板本身含有铁、碳等多种成分,这些成分的电极电位不同,因此在钢板表面容易形成许多微小的原电池(即微电池)。

2、阳极反应:

在阳极区(通常是铁元素富集的区域),铁被氧化成Fe²⁺离子进入水膜。同时,水膜中溶解的氧气在阳极区被还原为OH?离子。

3、阴极反应:

在阴极区(通常是碳元素或其他电位较高的区域),氧气得到电子并与水膜中的H⁺离子结合生成OH?离子。

4、腐蚀产物生成:

阳极区产生的Fe²⁺离子与阴极区产生的OH?离子结合,首先形成不溶于水的Fe(OH)?,随后进一步氧化成为疏松而易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)?。

盐雾腐蚀

盐雾腐蚀是一种常见且具有破坏性的大气腐蚀形式。盐雾中的氯离子具有很强的穿透能力,能够穿透钢板表面的氧化层进入钢板内部,破坏其钝态。同时,氯离子还容易被吸附在钢板表面,取代保护性的氧化层中的氧,从而加速钢板的腐蚀过程。

其他因素

钢板腐蚀过程受到多种因素的影响,包括环境湿度、温度、污染物的种类和浓度、钢板表面的状态(如粗糙度、氧化膜的存在与否)以及钢板本身的化学成分等。

钢板防腐方法

钢板防腐蚀的方法多种多样,每种方法都有其特定的应用场景和优势。

1、耐候钢:

耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢,一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属,在工业和农村大气环境中,耐候钢因在其基体表面形成一层致密而稳定的氧化保护膜,阻碍了腐蚀介质的进入,具有优异的抗大气腐蚀性能。裸露的耐候钢呈现出别具一格的锈色外观,因散发着工业气息,承载着历史的厚重感,使其成为外墙装饰、景观雕塑的特色选材。

2、热浸锌:

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65μm,对厚板不小于86μm。此种材料优点:耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定。


3、热喷涂铝(锌)复合涂层:

先对钢构件表面作喷砂除锈,再用热喷涂设备的热源(如乙炔-氧燃烧火焰)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,形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80~100μm)。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔,形成复合涂层。

4、镀铝锌镁板:

又可以称作是锌铝镁镀层钢板,它是在已经有了热镀锌镀层当中加了Al以及Mg。在锌镀层当中加了Mg的镀层钢板,它有高切边的保护性能以及高腐蚀性的特点。镀层加了Al以及Mg之后耐腐蚀性会提高十几倍。而镀层当中加了Mg之后,它的切边耐腐蚀的性能也是很高的。而且含有Mg的基腐蚀产物可以在切口的表面对切口产生一定的保护。耐腐蚀性是热浸锌镀钢板的10~20倍左右。

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来源:卧牛山节能

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