Xử lý chống ăn mòn cho kết cấu thép như thế nào? So sánh ba phương pháp phổ biến

Trong các lĩnh vực như xây dựng, cầu đường, thiết bị công nghiệp, kết cấu thép được sử dụng rộng rãi do có độ bền cao và dễ thi công. Tuy nhiên, thép dễ bị ăn mòn do hơi ẩm, oxy và các chất axit, kiềm trong môi trường dẫn đến rỉ sét. Điều này không chỉ làm giảm khả năng chịu tải của kết cấu-và rút ngắn tuổi thọ sử dụng của nó mà còn có thể gây ra các mối nguy hiểm về an toàn. Do đó, việc xử lý-chống ăn mòn hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo kết cấu thép-hoạt động ổn định lâu dài. Hiện nay, sơn phủ, mạ kẽm nhúng nóng-và phun kim loại là ba giải pháp chống-ăn mòn thường được sử dụng phổ biến cho kết cấu thép. Mỗi loại đều có những đặc điểm riêng và các kịch bản áp dụng, sẽ được phân tích chi tiết dưới đây.

 

Lớp phủ sơn: Giải pháp chống ăn mòn cơ bản{0}}được sử dụng rộng rãi

• Nguyên tắc chống ăn mòn-

Lớp phủ sơn bao gồm việc phủ nhiều lớp sơn chống ăn mòn-lên bề mặt của kết cấu thép, tạo thành một lớp màng bảo vệ liên tục giúp cách ly thép khỏi môi trường ăn mòn trong môi trường, nhờ đó đạt được mục đích chống ăn mòn. Sơn chống ăn mòn-chủ yếu bao gồm các chất tạo màng-, chất màu, dung môi và chất phụ gia. Các chất tạo màng-tạo thành màng sơn bền sau khi khô, mang lại sự bảo vệ; sắc tố tăng cường khả năng chống mài mòn, chống chịu thời tiết và độ mờ của màng sơn; dung môi giúp sơn được phủ đều; và các chất phụ gia cải thiện hiệu suất ứng dụng cũng như tác dụng chống{6}}ăn mòn của sơn.

• Quy trình xây dựng

Xử lý sơ bộ bề mặt: Đây là bước quan trọng trong quá trình phủ sơn, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bám dính của lớp phủ. Các phương pháp cơ học như phun cát và phun bi thường được sử dụng để loại bỏ rỉ sét, cặn nhà máy, vết dầu và các tạp chất khác trên bề mặt thép, đạt được độ nhám nhất định (thường yêu cầu độ nhám 40-75 μm) để tăng diện tích tiếp xúc giữa lớp phủ và thép.

Lớp sơn lót: Lớp sơn lót tiếp xúc trực tiếp với thép và chức năng chính là chống rỉ sét và tăng cường độ bám dính. Lớp sơn lót thích hợp được chọn dựa trên môi trường sử dụng của thép và các yêu cầu về-chống ăn mòn, chẳng hạn như lớp sơn lót giàu epoxy-kẽm hoặc lớp sơn lót giàu kẽm vô cơ-. Lớp sơn lót được thi công đồng đều bằng phương pháp phun, quét hoặc sơn lăn, thường là 1-2 lớp, với độ dày màng sơn khô được kiểm soát ở mức 50-80 μm.

Ứng dụng lớp phủ trung gian: Lớp phủ trung gian đóng vai trò kết nối, tăng độ dày lớp phủ và cải thiện tính chất cơ học và chống ăn mòn. Lớp phủ trung gian thường được sử dụng bao gồm sơn trung gian oxit sắt mica epoxy, được thi công 1-2 lớp, với độ dày màng khô được kiểm soát ở mức 80-150 μm.

Ứng dụng sơn phủ: Lớp sơn phủ ngoài chủ yếu có tác dụng trang trí và bảo vệ, chống xói mòn do tia cực tím, nước mưa và các chất hóa học. Lớp sơn phủ phù hợp được lựa chọn dựa trên môi trường sử dụng, chẳng hạn như lớp phủ acrylic hoặc lớp phủ polyurethane, được thi công thành 1-2 lớp, với độ dày màng khô được kiểm soát ở mức 60-100 μm.

• Ưu điểm và kịch bản áp dụng

Ưu điểm: Thi công linh hoạt và đơn giản, có thể thực hiện-tại chỗ; có sẵn nhiều loại lớp phủ khác nhau, cho phép lựa chọn lớp phủ phù hợp dựa trên các môi trường và yêu cầu khác nhau; chi phí tương đối thấp, phù hợp với các dự án kết cấu thép{1}}vừa và nhỏ.

Các tình huống áp dụng: Kết cấu thép trong nhà, môi trường có độ ăn mòn yếu, như nhà máy công nghiệp thông thường và kết cấu thép bên trong của các tòa nhà thương mại; những nơi có yêu cầu cao về hình thức thẩm mỹ.

 

Mạ kẽm nhúng nóng-: Một giải pháp cổ điển để bảo vệ chống ăn mòn lâu dài-

• Nguyên tắc bảo vệ chống ăn mòn

Mạ kẽm nhúng nóng-bao gồm việc ngâm cấu trúc thép đã được tẩy gỉ trong kẽm nóng chảy, tạo thành lớp hợp kim sắt-kẽm dày đặc và lớp kẽm nguyên chất trên bề mặt thép. Lớp kẽm phản ứng với oxy trong không khí tạo thành màng oxit kẽm, ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo của lớp kẽm. Đồng thời, kẽm có tính phản ứng mạnh hơn sắt; khi lớp kẽm bị hư hỏng, kẽm sẽ bị ăn mòn trước, bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn, nhờ đó đạt được khả năng chống ăn mòn lâu dài.

• Quy trình xây dựng

Xử lý sơ bộ: Bao gồm tẩy dầu mỡ, ngâm chua và rửa sạch. Tẩy dầu mỡ sẽ loại bỏ dầu mỡ trên bề mặt thép; tẩy gỉ sử dụng dung dịch axit clohydric hoặc axit sunfuric để loại bỏ rỉ sét và cặn bám trên bề mặt thép; quá trình rửa làm sạch dung dịch axit còn sót lại để ngăn không cho nó được đưa vào các quy trình tiếp theo.

Mạ kẽm nhúng nóng-: Kết cấu thép đã qua xử lý trước{1}}được ngâm trong kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450-480 độ trong một khoảng thời gian nhất định (tùy thuộc vào độ dày của thép, thường là từ vài phút đến 10 phút), cho phép kẽm nóng chảy phản ứng hoàn toàn với thép để tạo thành lớp hợp kim kẽm-sắt và lớp kẽm nguyên chất.

Sau{0}}xử lý: Bao gồm làm mát bằng nước, thụ động và hoàn thiện. Làm mát bằng nước làm nguội nhanh thép, ngăn chặn quá trình oxy hóa lớp kẽm; thụ động tạo thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt lớp kẽm, nâng cao khả năng chống ăn mòn; và hoàn thiện loại bỏ các cặn kẽm, xỉ bám trên bề mặt thép, giúp bề mặt trở nên mịn màng và thẩm mỹ.

• Ưu điểm, nhược điểm và kịch bản áp dụng

Ưu điểm: Hiệu suất chống ăn mòn-xuất sắc; lớp kẽm có thể tồn tại 20-30 năm hoặc thậm chí lâu hơn trong môi trường khí quyển nói chung; lớp kẽm liên kết chắc chắn với thép, có khả năng chống mài mòn và va đập mạnh; không cần bảo trì thường xuyên, giảm chi phí vận hành lâu dài.

Tình huống áp dụng: Kết cấu thép tiếp xúc ngoài trời trong thời gian dài, chẳng hạn như cầu, tháp truyền tải và lan can đường cao tốc; các dự án kết cấu thép quy mô lớn-có yêu cầu chống-ăn mòn cao và việc bảo trì khó khăn.

 

Phun kim loại: Giải pháp tiên tiến cho khả năng chống ăn mòn-hiệu suất cao-

• Nguyên tắc chống ăn mòn-

Phun kim loại sử dụng nguồn nhiệt (như hồ quang điện, ngọn lửa hoặc plasma) để làm nóng dây hoặc bột kim loại đến trạng thái nóng chảy hoặc bán{0}}nóng chảy, sau đó phun nguyên tử hóa và phun chúng lên bề mặt kết cấu thép bằng luồng khí-tốc độ cao để tạo thành lớp phủ kim loại. Các kim loại phun thường được sử dụng bao gồm kẽm, nhôm và hợp kim của chúng. Những kim loại này tạo thành một lớp màng oxit trên bề mặt, mang lại khả năng chống{4}}ăn mòn. Lớp phủ cũng có độ xốp nhất định, có thể được lấp đầy bằng-lớp phủ chống ăn mòn để nâng cao hơn nữa hiệu suất chống-ăn mòn.

• Quy trình xây dựng

Xử lý sơ bộ bề mặt: Tương tự như lớp phủ sơn, bề mặt thép yêu cầu loại bỏ rỉ sét và xử lý nhám một cách nghiêm ngặt bằng các phương pháp như phun cát. Độ sạch bề mặt phải đạt Sa2,5 trở lên và độ nhám phải là 75-125 μm.

Phun kim loại: Chọn các thông số quy trình thích hợp tùy theo vật liệu và thiết bị phun, chẳng hạn như dòng điện và điện áp để phun hồ quang, tốc độ dòng khí và oxy để phun ngọn lửa. Sau khi gia nhiệt và phun nguyên tử vật liệu kim loại, nó được phun đều lên bề mặt thép, kiểm soát độ dày lớp phủ. Thông thường, độ dày của lớp phủ kẽm và nhôm là 0,2-0,5 mm.

Xử lý bịt kín lỗ chân lông: Để cải thiện hiệu suất chống ăn mòn-của lớp phủ, cần phải xử lý bịt kín lỗ chân lông sau khi phun. Các lỗ của lớp phủ được lấp đầy bằng chất làm kín lỗ chân lông đặc biệt-(chẳng hạn như nhựa epoxy, nhựa silicone, v.v.), thường được thi công 2-3 lớp, với độ dày màng khô được kiểm soát ở mức 0,1-0,3 mm.

• Ưu điểm và kịch bản áp dụng

Ưu điểm: Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, tuổi thọ trên 30 năm; độ bền liên kết cao giữa lớp phủ và thép, khả năng chống mài mòn và ăn mòn tốt; độ dày lớp phủ và vật liệu có thể được điều chỉnh theo yêu cầu, mang lại khả năng thích ứng mạnh mẽ; thích hợp cho các kết cấu thép có hình dạng phức tạp khác nhau.

Kịch bản áp dụng: Kết cấu thép trong môi trường có tính ăn mòn cao, chẳng hạn như kỹ thuật hàng hải (nền tảng ngoài khơi, cơ sở cảng) và kết cấu thép trong các nhà máy hóa chất; các dự án kết cấu thép quan trọng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cực cao và chi phí bảo trì có thể chấp nhận được.

Khi lựa chọn phương án bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu thép, các yếu tố như môi trường sử dụng, tầm quan trọng, ngân sách và điều kiện bảo trì kết cấu thép cần được xem xét toàn diện:

Đối với các kết cấu thép trong nhà thông thường hoặc các dự án nhạy cảm về chi phí, sơn phủ là một lựa chọn kinh tế và thiết thực.

 

Đối với các kết cấu thép lớn đặt ngoài trời trong môi trường có độ ăn mòn vừa phải, mạ kẽm nhúng nóng-là một giải pháp-hiệu quả về mặt chi phí.

 

Khi kết cấu thép ở trong môi trường có tính ăn mòn cao (chẳng hạn như khu vực biển hoặc khu vực hóa chất) và có yêu cầu cực kỳ cao về tuổi thọ và hiệu suất bảo vệ chống ăn mòn thì phun kim loại sẽ phù hợp hơn.

 

Xử lý chống ăn mòn kết cấu thép là rất quan trọng đối với an toàn kết cấu và tuổi thọ sử dụng. Lựa chọn phương án bảo vệ chống ăn mòn thích hợp là điều quan trọng. Bằng cách hiểu rõ các đặc điểm của ba phương pháp phổ biến-sơn phủ,-mạ kẽm nhúng nóng và phun kim loại-và xem xét nhu cầu thực tế, khả năng chống ăn mòn đáng tin cậy có thể được cung cấp cho kết cấu thép, giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng.