第1章　緒論

1.1　概述

鋼鐵是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的中流砥柱，是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，是國(guó)家生存和發(fā)展的物質(zhì)保障。鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。隨著改革開(kāi)放政策的實(shí)行和推進(jìn)，近年來(lái)，我國(guó)的鋼產(chǎn)量超越俄羅斯、美國(guó)和日本，躍居世界第1位。從1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量突破億噸大關(guān)，至2014年我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到8億多噸，增長(zhǎng)了7倍以上。鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)為發(fā)展工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)奠定了良好的基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)具有力學(xué)性能好、抗震性能強(qiáng)、承載性能強(qiáng)、制造簡(jiǎn)易、施工安裝周期短等優(yōu)勢(shì)，因此，鋼結(jié)構(gòu)材料在建筑、橋梁、廠房、鍋爐等領(lǐng)域替代了許多傳統(tǒng)材料。如塔高300m的法國(guó)埃菲爾鐵塔全部采用鋼鐵構(gòu)件造成；總用鋼量高達(dá)4.2萬(wàn)噸的國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”，就是由24榀門式鋼架圍繞體育場(chǎng)內(nèi)部混凝土碗狀看臺(tái)區(qū)旋轉(zhuǎn)而成；著名的杭州灣跨海大橋南北兩個(gè)航道分別采用鉆石型雙塔雙索鋼箱梁斜拉橋和A形單塔雙索面鋼箱梁斜拉橋。但任何鋼鐵構(gòu)件在使用過(guò)程中都會(huì)不可避免地遭受來(lái)自自然環(huán)境的腐蝕，從而影響鋼鐵結(jié)構(gòu)建筑物的安全、使用壽命以及使用性能。因此，為了保證鋼鐵結(jié)構(gòu)在服役期間的力學(xué)和抗震等性能的發(fā)揮，鋼鐵構(gòu)件的防腐蝕問(wèn)題便擺在了我們面前。

目前，鋼鐵腐蝕給世界各國(guó)帶來(lái)了驚人的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬達(dá)1億噸以上，平均經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3％～4％。我國(guó)在建筑行業(yè)因鋼鐵腐蝕而造成的損失超過(guò)1000億元。鋼鐵腐蝕造成如此驚人的經(jīng)濟(jì)損失，以至于美國(guó)腐蝕工程學(xué)會(huì)（NACE）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)時(shí)表述：“為何基礎(chǔ)設(shè)施如此腐蝕嚴(yán)重？有時(shí)還造成事故？主要原因是以往忽視其腐蝕防護(hù)工作！”為此，美國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中貫徹實(shí)施“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”，主導(dǎo)思想是大力提倡預(yù)先采取防腐措施以減少先天不足導(dǎo)致的后期修復(fù)、停工、停產(chǎn)、停運(yùn)所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

為了應(yīng)對(duì)鋼鐵腐蝕所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，全世界與鋼鐵腐蝕作斗爭(zhēng)的歷史已經(jīng)有好幾百年，人們嘗試采用多種方法來(lái)進(jìn)行鋼鐵防腐蝕。這些方法歸納起來(lái)主要可分為三種。一是改變鋼鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成成分，如添加耐蝕元素制造耐蝕鋼材等。二是外加陰極極化，即將被保護(hù)的鋼鐵進(jìn)行外加陰極極化以減少或防止鋼鐵腐蝕的方法。外加陰極極化通常采用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：①將被保護(hù)的鋼鐵與直流電源負(fù)極相連，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化；②在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上連接一個(gè)電位更負(fù)的金屬作陽(yáng)極，如船舶上通常連接鋅錠。三是鋼鐵表面保護(hù)技術(shù)，即在鋼鐵表面外加覆蓋層。其中外加覆蓋層又可以分為耐蝕涂層和金屬覆蓋層兩種。鋼鐵表面的金屬覆蓋層通常采用金屬鋅覆蓋層，如電鍍鋅、熱浸鍍鋅、熱噴鋅等等。外加金屬覆蓋層的保護(hù)機(jī)理主要是電化學(xué)保護(hù)，即以電位低于鋼鐵的金屬鋅作為腐蝕電池的陽(yáng)極、鋼鐵基體材料作為陰極而得到保護(hù)。外加耐蝕涂層的保護(hù)機(jī)理主要是利用耐蝕的涂層材料覆蓋在鋼鐵的表面從而遮蔽鋼鐵，隔絕鋼鐵與腐蝕介質(zhì)的接觸達(dá)到防腐蝕的目的。外加覆蓋層的防腐蝕方法因其簡(jiǎn)單易行且成本低廉，在鋼鐵防腐蝕領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。

冷涂鋅涂料涂層兼具電化學(xué)保護(hù)和屏蔽保護(hù)的雙重功能，采用涂刷的施工方法即可實(shí)現(xiàn)與電鍍鋅、熱浸鍍鋅以及熱噴鋅等同的防腐蝕功效，是一種新型、長(zhǎng)效、安全、環(huán)保、便捷的鋼鐵外加覆蓋層防腐蝕保護(hù)方法，一經(jīng)面世就受到業(yè)界的追捧，應(yīng)用前景極為廣闊。我國(guó)冷涂鋅涂料研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用起步較晚，前期主要是少數(shù)國(guó)外公司的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)有零星應(yīng)用，直至2005年以后，國(guó)內(nèi)才出現(xiàn)冷涂鋅涂料的自主研發(fā)和生產(chǎn)。冷涂鋅涂料剛引進(jìn)我國(guó)時(shí)僅用于鋼結(jié)構(gòu)金屬覆蓋層的緊急修補(bǔ)，隨后逐步應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕。到現(xiàn)在為止，除在輸變電鐵塔、水工鋼閘門、海洋平臺(tái)樁腿上普遍使用之外，杭州灣跨海大橋的鋼筋、新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海磁懸浮列車軌道的功能件、粵海通道的鋼護(hù)舷、重慶輕軌鋼箱梁等重大項(xiàng)目也大量使用了冷涂鋅涂料。眾多的工程應(yīng)用業(yè)績(jī)表明冷涂鋅涂料具有長(zhǎng)效的防腐功能、優(yōu)異的環(huán)保性能以及簡(jiǎn)單便捷的施工工藝，是傳統(tǒng)的鋼鐵覆蓋層保護(hù)技術(shù)尤其是鋅覆蓋層保護(hù)技術(shù)不可或缺的一部分，在野外安裝現(xiàn)場(chǎng)施工、快速施工以及鍍鋅層修補(bǔ)等領(lǐng)域完全可替代傳統(tǒng)的鋅覆蓋層，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。