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淺析鋼結構跨海大橋的腐蝕與防護

2019-02-13 11:53:13 作者：本網整理來源：七全友連納米科技分享至：

目前跨海工程日漸增多隨著社會的發(fā)展與需求，跨海大橋成為了必然的產物，我國目前已建和在建的跨海大橋數(shù)量很多，這些跨海大橋不僅緩解了交通壓力，還促進了所在區(qū)域的經濟發(fā)展。

由于鋼材的強度高、韌性好、易加工，因此一般跨海大橋為鋼結構橋梁，但是由于跨海大橋建在環(huán)境惡劣的海洋環(huán)境中，腐蝕嚴重影響了橋梁的使用壽命。因此海洋環(huán)境下的鹽霧腐蝕是跨海橋梁設計和建造過程中必須重視的問題，橋梁受海水腐蝕也是目前工程界面臨的一個難題。

海洋腐蝕環(huán)境分析

海洋腐蝕環(huán)境包括海洋大氣腐蝕環(huán)境和海水腐蝕環(huán)境，鋼材在海洋環(huán)境中的具體位置不同，其腐蝕機理和腐蝕類型也各不相同。包括海洋大氣腐蝕、海水腐蝕、潮差區(qū)腐蝕、飛濺區(qū)腐蝕和全浸區(qū)腐蝕等，為了研究不同區(qū)域的腐蝕必須從腐蝕介質入手。

海洋大氣腐蝕環(huán)境

海洋腐蝕破壞的主要形式

（1）全面腐蝕：全面腐蝕可視為均勻腐蝕，它是一種常見的腐蝕形態(tài)，其特征是與腐蝕環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同的速度進行的腐蝕。所謂均勻腐蝕或比較均勻腐蝕，都是相對于局部腐蝕而言的，而且這種腐蝕形態(tài)只有少數(shù)的碳鋼、低合金鋼在全浸腐蝕條件下出現(xiàn)。

（2）局部腐蝕：鋼鐵材料在海洋環(huán)境中的局部腐蝕，特別是小孔腐蝕，是影響鋼鐵材料強度及使用壽命的一個重要因素。介質中的金屬材料絕大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微，但表面上個別的點或微小區(qū)域出現(xiàn)蝕孔或麻點，并不斷縱深發(fā)展，形成小孔狀腐蝕坑的現(xiàn)象。在氯離子的溶液中，只要腐蝕電位達到或超過點蝕電位，就能產生點蝕。微生物腐蝕的一個重要特征是導致小孔腐蝕的發(fā)生。

（3）電偶腐蝕：由于電位不同，造成同一介質中一種金屬接觸處的局部腐蝕，就是電偶腐蝕，亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。兩種金屬構成宏電池，使電位較負的金屬溶解速度增加，電位較正的金屬溶解速度減小。海洋環(huán)境中，海水電阻率很小，是強電解質溶液，當兩種不同金屬如碳鋼和不銹鋼、不銹鋼和鈦金屬等共同使用時，要特別注意避免電偶腐蝕。

（4）應力腐蝕：鋼鐵在應力和特定環(huán)境的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強度極限的脆性開裂現(xiàn)象，致使其失去功能，這種現(xiàn)象稱為應力腐蝕開裂。在應力腐蝕開裂中存在因氫的滲入而脆化的現(xiàn)象，也存在裂紋尖端處溶液高度酸化的問題。

（5）腐蝕疲勞：波浪載荷下的腐蝕疲勞破環(huán)是鋼樁式結構的主要破壞形式之一。另外，由于海水腐蝕與疲勞載荷共同作用的結果，疲勞載荷加速腐蝕破壞的過程，而海水腐蝕進一步加速鋼結構的疲勞破壞，從而使其壽命縮短。

橋梁防護方法

常見的鋼樁防護方法有：腐蝕裕量法、耐海水低合金鋼、涂層保護、陰極保護、涂料加陰極保護，其中陰極保護與涂料同時使用可相互補充，提高防腐效果。

（1）腐蝕裕量法：設計時預加腐蝕富裕量對泥面以上區(qū)段或整個鋼樁加大其壁厚。以提高使用年限。此方法國內鋼樁碼頭基本上采用。以增加其安全系數(shù)。但這是一種消極方法，解決不了因局部腐蝕所帶來的危害。

（2）耐海水低合金鋼：耐海水鋼在大氣區(qū)、浪濺區(qū)具有比普通碳鋼明顯的耐蝕性，優(yōu)良的耐海水鋼較普通碳鋼于上述區(qū)域的耐蝕性可提高2～3倍；在海水全浸區(qū)雖亦有作用，但無上述區(qū)域那么明顯。當然耐海水鋼也有其局限性，某些耐海水鋼的焊接性能差，焊縫處易遭腐蝕破壞，且價格高昂。

（3）涂層保護：涂層主要指油漆涂料、環(huán)氧玻璃鋼護套和其它有機或無機覆蓋層。這對防止鋼樁大氣區(qū)和浪濺區(qū)的腐蝕是一種較為有效的方法（視不同的環(huán)境條件采用適宜的涂層），但對鋼樁水下區(qū)段防腐效果不佳。

（4）陰極保護：從50年代初至60年代末。世界各國相繼將陰極保護技術廣泛而又成功地應用于鋼樁水下區(qū)段的保護上。陰極保護是一有效的防腐方案，能防止因各種鋼表面狀態(tài)不均所引起的局部腐蝕和通常的全面腐蝕。尚可提高鋼樁于海水中的疲勞強度極限。無論鋼樁表面狀況的迥異，對新建或已建工程的鋼樁都很適用。還可用直接檢測鋼表面陰極極化電位的方法控制其保護效果。若設計、管理得當，則其保護效果可達90以上。