วิธีป้องกันสนิมและการกัดกร่อนบนโครงสร้างเหล็ก

อาคารวิศวกรรมโครงสร้างเหล็กเรียกได้ว่าเป็นโครงการสีเขียวแห่งศตวรรษที่ 21 โครงสร้างเหล็กมีข้อดีหลายประการ เช่น มีความแข็งแรงสูง ความสามารถในการรับน้ำหนักที่แข็งแกร่ง น้ำหนักเบา พื้นที่ครอบครองน้อย ผลิตและติดตั้งส่วนประกอบได้ง่าย ประหยัดไม้ เป็นต้น ดังนั้นจึงเป็น ใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอาคารอุตสาหกรรมและโยธา อาคารโครงเหล็กและคลังสินค้าโครงสร้างเหล็กมีอยู่ทั่วไป

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กและความต้านทานต่อสนิมและการกัดกร่อนที่ไม่ดี รวมถึงปัญหาอื่น ๆ ค่อยๆปรากฏขึ้นโดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งทะเลและอุตสาหกรรมเคมีกลายเป็นปัญหาสำคัญ!

การกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจเท่านั้น แต่ยังนำอันตรายที่ซ่อนอยู่มาสู่ความปลอดภัยของโครงสร้างด้วย และอุบัติเหตุทางวิศวกรรมที่เกิดจากการกัดกร่อนของเหล็กเป็นเรื่องปกติ ดังนั้นการป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก (โดยเฉพาะส่วนประกอบเหล็กที่มีผนังบาง) ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและสังคมอย่างมาก และต่อไปนี้เป็นการแนะนำและการอภิปรายเกี่ยวกับปัญหาที่พบในกระบวนการก่อสร้างและวิธีการบำบัดบางอย่างต่อไปนี้

1. สาเหตุหลักของการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก

การป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจสาเหตุของการกัดกร่อนของเหล็ก

1.1 กลไกการกัดกร่อนของเหล็กที่อุณหภูมิห้อง (ต่ำกว่า 100°C)

การกัดกร่อนของเหล็กที่อุณหภูมิห้องส่วนใหญ่เป็นการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี โครงสร้างเหล็กถูกนำมาใช้ในบรรยากาศที่อุณหภูมิห้อง และเหล็กถูกสึกกร่อนโดยการกระทำของความชื้น ออกซิเจน และมลพิษอื่นๆ (ตะกรันจากการเชื่อมที่ไม่สะอาด ชั้นสนิม สิ่งสกปรกบนพื้นผิว) ในบรรยากาศ ความชื้นสัมพัทธ์ของบรรยากาศต่ำกว่า 60% การกัดกร่อนของเหล็กมีน้อยมาก แต่เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้นถึงค่าหนึ่ง อัตราการกัดกร่อนของเหล็กก็เพิ่มขึ้นทันที และค่านี้เรียกว่าความชื้นวิกฤต ที่อุณหภูมิห้อง ความชื้นวิกฤตของเหล็กทั่วไปอยู่ที่ 60% ถึง 70%

เมื่ออากาศมีมลพิษหรือมีเกลือในอากาศบริเวณชายฝั่งทะเล ความชื้นวิกฤติต่ำมาก ผิวเหล็กจะเกิดเป็นฟิล์มน้ำได้ง่าย ในเวลานี้ตะกรันเชื่อมและชั้นสนิมที่ไม่ผ่านการบำบัด (เหล็กออกไซด์) เป็นแคโทด ส่วนประกอบโครงสร้างเหล็ก (วัสดุฐาน) เป็นขั้วบวกในการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของฟิล์มน้ำ ความชื้นในบรรยากาศที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวเหล็กเพื่อสร้างฟิล์มน้ำเป็นปัจจัยกำหนดการกัดกร่อนของเหล็ก ความชื้นสัมพัทธ์ของบรรยากาศและปริมาณสารมลพิษเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระดับการกัดกร่อนของชั้นบรรยากาศ

1.2 กลไกการกัดกร่อนของเหล็กที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 100°C)

การกัดกร่อนของเหล็กที่อุณหภูมิสูงส่วนใหญ่เป็นการกัดกร่อนทางเคมี ที่อุณหภูมิสูง น้ำจะอยู่ในสถานะก๊าซ และผลกระทบทางเคมีไฟฟ้าจะมีน้อยมาก โดยลดลงเหลือปัจจัยรอง โลหะและก๊าซแห้ง (เช่น O2, H2S, SO2, Cl2 ฯลฯ) สัมผัสกัน การสร้างพื้นผิวของสารประกอบที่เกี่ยวข้อง (คลอไรด์ ซัลไฟด์ ออกไซด์) การก่อตัวของการกัดกร่อนทางเคมีของเหล็ก

2 วิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก

ตามหลักเคมีไฟฟ้าของการกัดกร่อนของเหล็ก ตราบใดที่การก่อตัวของแบตเตอรี่การกัดกร่อนถูกป้องกันหรือถูกทำลาย หรือกระบวนการแคโทดและขั้วบวกถูกปิดกั้นอย่างแรง ก็สามารถป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กได้ การใช้วิธีชั้นป้องกันเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กเป็นวิธีการทั่วไปในปัจจุบัน โดยชั้นป้องกันที่นิยมใช้กันมีดังนี้

2.1 ชั้นป้องกันโลหะ: ชั้นป้องกันโลหะเป็นโลหะหรือโลหะผสมที่มีผลป้องกันแคโทดหรือขั้วบวกผ่านการชุบด้วยไฟฟ้า, การชุบสเปรย์, การชุบเคมี, การชุบร้อนและการชุบซึมและวิธีการอื่น ๆ ความจำเป็นในการปกป้องพื้นผิวโลหะเพื่อสร้างชั้นป้องกันโลหะ (ฟิล์ม) เพื่อแยกโลหะออกจากตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือการใช้ผลป้องกันไฟฟ้าเคมีในการป้องกันโลหะเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

2.2 ชั้นป้องกัน: โดยวิธีทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีเพื่อทำให้พื้นผิวเหล็กเกิดเป็นฟิล์มผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนเพื่อแยกตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและหน้าสัมผัสโลหะเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ

2.3 ชั้นป้องกันที่ไม่ใช่โลหะ: ด้วยสี พลาสติก เคลือบฟัน และวัสดุอื่นๆ โดยผ่านการพ่นสี พ่น และวิธีอื่นๆ เพื่อสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะเพื่อให้โลหะและสารกัดกร่อนแยกตัวออกมาเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ .

3. การรักษาพื้นผิวเหล็ก

การแปรรูปเหล็กไปยังโรงงานก่อนหน้านี้ พื้นผิวของส่วนประกอบจะถูกเปื้อนด้วยน้ำมัน ความชื้น ฝุ่น และมลพิษอื่น ๆ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่นเดียวกับการปรากฏตัวของเสี้ยน เหล็กออกไซด์ ชั้นสนิม และข้อบกพร่องพื้นผิวอื่น ๆ จากสาเหตุหลักก่อนหน้านี้สำหรับการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก เรารู้ว่าเนื้อหาของสารมลพิษเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระดับการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ และการปนเปื้อนบนพื้นผิวจะส่งผลร้ายแรงต่อการยึดเกาะของสารเคลือบบนพื้นผิวของเหล็ก และทำให้สี ฟิล์มภายใต้การกัดกร่อนยังคงขยายตัว ส่งผลให้การเคลือบล้มเหลวหรือเสียหาย ไม่สามารถให้ผลการป้องกันที่ต้องการได้ ดังนั้นควรเน้นคุณภาพของการรักษาพื้นผิวเหล็กต่อผลการป้องกันของสารเคลือบและอายุการใช้งานของสารเคลือบซึ่งบางครั้งอาจมากกว่าตัวสารเคลือบด้วยความแตกต่างของประสิทธิภาพในด้านผลกระทบของด้านต่อไปนี้:

3.1. สำหรับส่วนประกอบรับน้ำหนักที่ซ่อมแซมได้ยากในระหว่างอายุการใช้งาน ควรเพิ่มเกรดการขจัดตะกรันอย่างเหมาะสม

3.2. ก่อนและหลังการขจัดตะกรัน ควรกำจัดจาระบี เสี้ยน ผิวยา รอยกระเด็น และเหล็กออกไซด์อย่างระมัดระวัง

3.3. การยอมรับคุณภาพของงานขจัดตะกรันและทาสีให้เป็นไปตามระเบียบข้อบังคับ

4.เคลือบป้องกันการกัดกร่อน

สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนโดยทั่วไปประกอบด้วยสีรองพื้นและสีทับหน้า ไพรเมอร์ชนิดผงมากกว่าวัสดุฐานน้อย ฟิล์มหยาบ หน้าที่ของไพรเมอร์คือการทำให้ฟิล์มสีมีระดับรากหญ้าและสีทับหน้าผสมของแข็ง กล่าวคือ ให้มีการยึดเกาะที่ดี ไพรเมอร์มีเม็ดสีที่ยับยั้งการกัดกร่อน สามารถป้องกันการเกิดการกัดกร่อนได้ และบางชนิดยังสามารถเป็นฟิล์มทู่ของโลหะและป้องกันไฟฟ้าเคมีเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะเกิดสนิม สีทับหน้าเป็นผงน้อยกว่าวัสดุฐานมากขึ้นหลังจากที่ฟิล์มมีความมันวาวหน้าที่หลักคือการปกป้องชั้นล่างของไพรเมอร์ดังนั้นจึงควรซึมผ่านบรรยากาศและความชื้นได้และควรต้านทานการสลายตัวทางกายภาพและทางเคมีได้ เกิดจากการผุกร่อน แนวโน้มปัจจุบันคือการใช้เรซินสังเคราะห์เพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อสภาพอากาศของตัวกลาง สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่มีความต้านทานต่อบรรยากาศโดยทั่วไปจะทนทานต่อการกัดกร่อนของเฟสไอในบรรยากาศเท่านั้น สำหรับสถานที่ที่ถูกกัดกร่อนด้วยกรดและด่างและตัวกลางอื่น ๆ ต้องใช้สารเคลือบทนกรดและด่าง

สีป้องกันการกัดกร่อนตามฟังก์ชันการป้องกันสามารถแบ่งออกเป็นสีรองพื้น สีกลาง และสีเคลือบด้านบน แต่ละชั้นของสีมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง แต่ละสีรับผิดชอบในความรับผิดชอบของตนเอง การรวมกันของชั้น การก่อตัวของการเคลือบคอมโพสิตเพื่อ ปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนยืดอายุการใช้งาน

4.1ไพรเมอร์

ชั้นรองพื้นเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่ใช้กันทั่วไปคือไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสีและไพรเมอร์สีแดงอีพ็อกซี่เหล็ก สีที่อุดมด้วยสังกะสีประกอบด้วยผงสังกะสีขนาดเล็กละเอียดจำนวนมากและวัสดุสร้างฟิล์มจำนวนเล็กน้อย สังกะสีมีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าสูงกว่าเหล็กกล้า และเมื่อถูกการกัดกร่อนจะมีผล "เสียสละตัวเอง" เพื่อปกป้องเหล็ก ซิงค์ออกไซด์ของผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเติมเต็มรูขุมขนและทำให้การเคลือบมีความหนาแน่นมากขึ้น ไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสีที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภทดังต่อไปนี้:

(1) ไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสีอนินทรีย์แก้วน้ำเป็นแก้วน้ำเป็นวัสดุฐานเพิ่มผงสังกะสีผสมและการแปรงหลังจากการบ่มเพื่อล้างด้วยน้ำขั้นตอนการก่อสร้างมีความซับซ้อนเงื่อนไขกระบวนการที่รุนแรงการรักษาพื้นผิวจะต้อง อยู่ใน Sa2.5 ขึ้นไป นอกเหนือจากความต้องการอุณหภูมิ ความชื้น การก่อตัวของฟิล์มเคลือบจะแตกง่าย ลอกง่าย และไม่ค่อยได้ใช้งาน

(2) ไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสีอนินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ ไพรเมอร์จะขึ้นอยู่กับเอทิลออร์โธซิลิเกต แอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลาย โพลีเมอไรเซชันไฮโดรไลซ์บางส่วน เพิ่มผงสังกะสีผสมฟิล์มเคลือบอย่างสม่ำเสมอ

(3) ไพรเมอร์ที่อุดมด้วยสังกะสี เป็นอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุฐานขึ้นรูปฟิล์ม เพิ่มผงสังกะสี บ่มเพื่อสร้างการเคลือบ สีรองพื้นอีพ็อกซี่ที่อุดมด้วยสังกะสีไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม แต่ยังมีการยึดเกาะที่แข็งแรงอีกด้วย และเมื่อเคลือบครั้งต่อไปด้วยสีอีพ็อกซีไอรอนคลาวด์ก็เป็นประเภทการยึดเกาะที่ดี ส่วนใหญ่ใช้ในบรรยากาศทั่วไปของโครงสร้างโครงเหล็กและการกัดกร่อนของอุปกรณ์ปิโตรเคมี

ไพรเมอร์สีแดงอีพ็อกซี่เหล็กออกไซด์แบ่งออกเป็นกระป๋องสีสององค์ประกอบ ส่วนประกอบ A (สี) ทำจากอีพอกซีเรซิน เหล็กออกไซด์สีแดง และสารทำให้แข็งตัวของเม็ดสี antirust อื่น ๆ สารป้องกันการจม ฯลฯ ส่วนประกอบ B เป็นตัวแทนการบ่ม การก่อสร้างตามสัดส่วนการใช้งาน เหล็กออกไซด์สีแดงเป็นเม็ดสีป้องกันสนิมทางกายภาพชนิดหนึ่ง โดยธรรมชาติมีความเสถียร พลังการปกปิดที่แข็งแกร่ง อนุภาคละเอียด สามารถเล่นผลการป้องกันที่ดีในฟิล์มสี มีประสิทธิภาพป้องกันสนิมที่ดี สีรองพื้นอีพ็อกซี่เหล็กออกไซด์สีแดงบนแผ่นเหล็กและชั้นบนของสีอีพ็อกซี่มีการยึดเกาะที่ดี แห้งเร็วที่อุณหภูมิห้อง ชั้นบนของสีพื้นผิวไม่มีสีตก มักใช้ในท่อเหล็ก ถัง โครงการป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก เป็นสีรองพื้นกันสนิม

4.2 สีชั้นกลาง

สีชั้นกลางโดยทั่วไปจะเป็นสีอีพอกซีไมกาและสีระดับแก้วอีพอกซีหรือสีผสมสารละลายอีพอกซีหนา สีไมกาอีพ็อกซีทำจากอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุฐานโดยการเติมไมกาเหล็กออกไซด์ โครงสร้างจุลภาคของไมกาเหล็กออกไซด์มีลักษณะเหมือนไมกาที่เป็นขุย มีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตร และเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นสิบไมโครเมตรถึงหนึ่งร้อยไมโครเมตร ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อด่าง ทนกรด ปลอดสารพิษ โครงสร้างเกล็ดสามารถป้องกันการแทรกซึมของสื่อ เพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อน และการหดตัวต่ำ ความหยาบของพื้นผิว เป็นชั้นกลางของสีป้องกันการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม สีอีพ็อกซี่แก้วเป็นอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุฐาน โดยมีเกล็ดแก้วเป็นขุยเป็นส่วนผสม บวกกับสารเติมแต่งหลากหลายชนิดที่ประกอบด้วยสีป้องกันการกัดกร่อนแบบพายชนิดหนา ความหนาของเกล็ดแก้วเพียง 2 ถึง 5 ไมครอน เนื่องจากชั้นเคลือบถูกจัดเรียงเป็นชั้นด้านบนและด้านล่าง จึงเกิดโครงสร้างป้องกันที่เป็นเอกลักษณ์ขึ้นมา

4.3 เคลือบด้านบน

สีที่ใช้เคลือบทับหน้าสามารถแบ่งได้เป็น 3 เกรดตามราคา:

(1) เกรดสามัญคือสีอีพ็อกซี่, สียางคลอรีน, โพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนตและอื่น ๆ

(2) เกรดกลางคือสีโพลียูรีเทน

(3) เกรดที่สูงกว่าคือสีโพลียูรีเทนที่ดัดแปลงด้วยซิลิโคน สีเคลือบอะคริลิกที่ดัดแปลงด้วยซิลิโคน สีฟลูออรีนและอื่น ๆ

สีอีพ็อกซี่หลังจากการบ่มด้วยสารเคมี ความเสถียรทางเคมี การเคลือบหนาแน่น การยึดเกาะที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติทางกลสูง ทนต่อกรด ด่าง เกลือ สามารถต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมีได้หลากหลาย

5. การเลือกสีป้องกันการกัดกร่อนควรพิจารณาหลายจุด

5.1 ควรคำนึงถึงความสม่ำเสมอของเงื่อนไขการใช้โครงสร้างและช่วงของสีที่เลือก โดยพิจารณาจากสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (ชนิด อุณหภูมิ และความเข้มข้น) เฟสก๊าซหรือของเหลว พื้นที่ร้อนและชื้น หรือพื้นที่แห้ง และอื่นๆ เงื่อนไขในการคัดเลือก สำหรับตัวกลางที่เป็นกรด สามารถใช้สีฟีนอลเรซินที่มีความต้านทานต่อกรดได้ดีกว่า ในขณะที่สำหรับตัวกลางที่เป็นด่าง ควรใช้สีอีพอกซีเรซินที่มีความต้านทานด่างดีกว่า

5.2 พิจารณาความเป็นไปได้ของเงื่อนไขการก่อสร้าง บางชนิดเหมาะสำหรับการแปรงฟัน บางชนิดเหมาะสำหรับการพ่น บางชนิดเหมาะสำหรับการทำให้แห้งตามธรรมชาติเพื่อสร้างเป็นฟิล์ม เป็นต้น สำหรับสภาวะทั่วไป ขอแนะนำให้ใช้สีที่แห้งและพ่นเย็นได้ง่าย

5.3 พิจารณาการจับคู่การเคลือบที่ถูกต้อง เนื่องจากสีส่วนใหญ่เป็นวัสดุคอลลอยด์อินทรีย์เป็นวัสดุฐาน ทาทุกชั้นของฟิล์ม จึงมีสื่อที่มีรูพรุนขนาดเล็กเป็นพิเศษจำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และมีฤทธิ์กัดกร่อนอาจยังคงทะลุการกัดเซาะของเหล็กได้ ดังนั้นการก่อสร้างสีในปัจจุบันจึงไม่ได้เคลือบชั้นเดียวแต่เคลือบหลายชั้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อลดรูพรุนให้เหลือน้อยที่สุด ควรมีความสามารถในการปรับตัวที่ดีระหว่างสีรองพื้นและสีทับหน้า เช่นสีไวนิลคลอไรด์และสีรองพื้นฟอสเฟตหรือสีรองพื้นอัลคิดสีแดงเหล็กที่รองรับการใช้งานให้ผลลัพธ์ที่ดีและไม่สามารถใช้กับสีรองพื้นสูตรน้ำมันได้ (เช่นสีแดงสูตรน้ำมัน) ที่รองรับการใช้งาน เนื่องจากสีเปอร์คลอโรเอทิลีนมีตัวทำละลายเข้มข้นจะทำลายฟิล์มไพรเมอร์ได้

การทำงานที่ดีในการป้องกันสนิมและการกัดกร่อนเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพื่อส่งเสริมการพัฒนาอาคารโครงสร้างเหล็ก ประหยัดวัสดุ ยืดอายุการใช้งานของอาคาร รับประกันการผลิตที่ปลอดภัย และลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม