鉄骨構造物のサビや腐食を防ぐ方法

鋼構造工学棟鉄骨構造は21世紀のグリーンプロジェクトとして知られており、高強度、強力な耐荷重、軽量、占有スペースが小さい、部品の製造と設置が簡単、木材の節約などの多くの利点があるため、産業用建築物や民間建築物での使用がますます増えており、鉄骨造建築物や鉄骨造倉庫が至る所に設置されています。

産業の急速な発展に伴い、特に沿岸地域では鋼材の耐食性や耐錆性、耐食性の低下などの問題が徐々に現れ、化学工業では顕著な問題となっています。

鋼構造物の腐食は経済的損失を引き起こすだけでなく、構造物の安全性にも隠れた危険をもたらし、鋼材の腐食に起因する土木事故が多発しているため、鋼構造物（特に薄肉鋼部品）の防食処理は重要です。経済的、社会的意義の大きいこの建築物について、建設過程で発見された問題点とその処理方法についていくつか紹介、考察します。

1. 鋼構造物の腐食の主な原因

鋼の腐食を防ぐには、鋼の腐食の原因を理解することから始まります。

1.1 室温（100℃以下）における鋼の腐食メカニズム

室温での鋼の腐食は主に電気化学腐食です。鋼構造物は室温の大気中で使用され、大気中の水分、酸素、その他の汚染物質（未洗浄の溶接スラグ、錆層​​、表面汚れ）の作用により鋼材は腐食します。大気の相対湿度は 60% 未満であり、鋼の腐食は非常にわずかです。しかし、相対湿度がある値まで増加すると、鋼の腐食速度が急激に上昇し、この値は臨界湿度と呼ばれます。室温では、一般的な鋼の臨界湿度は 60% ～ 70% です。

海岸地域で空気が汚染されたり塩分が含まれたりすると、臨界湿度が非常に低くなり、鋼の表面に水膜が形成されやすくなります。このとき、溶接スラグや未処理錆層（酸化鉄）を陰極、鋼構造部材（母材）を陽極として水膜電気化学腐食を行います。鋼の表面に吸着されて水膜を形成する大気中の水分が、鋼の腐食の決定要因となります。大気の相対湿度と汚染物質の含有量は、大気腐食の程度に影響を与える重要な要素です。

1.2 高温（100℃以上）における鋼の腐食メカニズム

高温での鋼の腐食は主に化学腐食です。高温では、水は気体状態で存在し、電気化学的効果は非常に小さくなり、二次的な要因となります。金属と乾燥ガス (O2、H2S、SO2、Cl2 など) が接触すると、対応する化合物 (塩化物、硫化物、酸化物) が表面に生成され、鋼の化学腐食が形成されます。

2 鋼構造物の防食方法

鋼腐食の電気化学原理によれば、腐食バッテリーの形成が防止または破壊されるか、または陰極および陽極プロセスが強力に遮断される限り、鋼の腐食を防ぐことができます。鋼構造物の腐食を防ぐために保護層工法の使用は現在一般的な方法であり、一般的に使用される保護層には次の種類があります。

2.1 金属保護層：金属保護層は、陰極または陽極保護効果のある金属または合金であり、電気めっき、スプレーめっき、化学めっき、熱めっき、浸透めっきなどの方法を通じて、金属表面を保護して金属保護層（フィルム）を形成する必要があります。腐食を防ぐために、腐食性媒体と接触している金属を腐食性媒体から隔離するか、金属保護の電気化学的保護効果を利用します。

2.2 保護層: 化学的または電気化学的方法により鋼の表面に耐食性化合物皮膜を生成させ、腐食性媒体と金属接触を隔離し、金属の腐食を防ぎます。

2.3 非金属保護層: 塗料、プラスチック、エナメルなどの材料を使用し、塗装やスプレーなどの方法を通じて金属の表面に保護膜を形成し、金属と腐食性媒体を隔離し、金属の腐食を防ぎます。 。

3. 鋼の表面処理

鋼材を工場で加工する前に、部品の表面には油、湿気、粉塵、その他の汚染物質が付着しており、バリ、酸化鉄、錆層、その他の表面欠陥が存在します。鉄骨構造の腐食のこれまでの主な原因から、汚染物質の含有量は大気腐食の程度に影響を与える重要な要素であり、表面汚染物質は鋼鉄表面のコーティングの密着性に重大な影響を及ぼし、塗装の劣化に影響を与えることがわかりました。腐食下の皮膜は膨張し続け、コーティングの欠陥や損傷が生じ、望ましい保護効果を達成できなくなります。したがって、鋼の表面処理の品質は、コーティングの保護効果とその寿命に影響を与え、場合によってはコーティング自体よりも、次の側面の影響におけるさまざまな性能の違いを強調する必要があります。

3.1.耐用期間中の修理が困難な耐荷重部品については、スケール除去グレードを適切に高める必要があります。

3.2.スケール除去の前後には、油分、バリ、薬皮、飛沫、酸化鉄などを丁寧に除去してください。

3.3.スケール除去および塗装作業の品質の合格は、規制に従っていなければなりません。

4.防食コーティング

防食塗装は一般的にプライマーとトップコートで構成されます。プライマーの粉末を多くし、基材を少なくし、塗膜を粗くします。プライマーの機能は、草の根レベルの塗膜を作成し、上塗り塗料と固体の組み合わせ、つまり密着性を良くすることです。プライマーには腐食防止顔料が含まれており、腐食の発生を防ぐことができます。また、一部は金属の不動態化や金属の錆を防ぐ電気化学的保護にもなります。トップコートはパウダーが少なく、基材が多く、フィルムに光沢が出た後、主な機能は下層のプライマーを保護することであるため、大気や湿気を透過せず、物理的および化学的分解に耐えることができる必要があります。風化によるもの。現在の傾向は、媒体の耐候性を向上させるために合成樹脂を使用することです。大気耐性を備えた防食コーティングは、一般に大気中での気相腐食に対してのみ耐性があります。酸やアルカリ、その他の媒体によって腐食される場所には、耐酸性および耐アルカリ性のコーティングを使用する必要があります。

防食塗料は保護機能に応じて下塗り、中塗り、上塗りに分けることができ、各層の塗料には独自の特性があり、それぞれが独自の責任を負い、層を組み合わせて複合コーティングを形成して、耐腐食性能を向上させ、耐用年数を延ばします。

4.1プライマー

一般的に使用される下塗り層の防食コーティングは、ジンクリッチプライマーとエポキシアイアンレッドプライマーであり、ジンクリッチペイントは、多数の超微粒子亜鉛粉末と少量の皮膜形成材料で構成されています。亜鉛の電気化学的特性は鋼よりも高く、腐食にさらされると「自己犠牲」効果があり、鋼が保護されます。腐食生成物である酸化亜鉛が細孔を埋め、コーティングをより緻密にします。一般的に使用されるジンクリッチプライマーには以下の3種類があります。

（1）水ガラス無機ジンクリッチプライマー、それは基材として水ガラスであり、亜鉛粉末を添加し、混合およびはけ塗りし、硬化後に水ですすぐ。建設プロセスは複雑で過酷なプロセス条件であり、表面処理が必要です。 Sa2.5以上となると、周囲温度、湿度の条件に加え、塗膜の形成に亀裂、剥離が発生しやすくなり、あまり使用されてきませんでした。

(2) 可溶性無機ジンクリッチプライマー。プライマーはオルトケイ酸エチルをベースにし、アルコールを溶媒として、部分的に加水分解重合し、亜鉛粉末を混合して均一に塗膜を形成します。

（３）ジンクリッチプライマーは、エポキシ樹脂を皮膜形成基材とし、亜鉛粉末を添加し、硬化させて塗膜を形成するものです。エポキシジンクリッチプライマーは耐食性に優れ、密着力が強いだけでなく、後塗りのエポキシ鉄雲塗料との密着性も良好なタイプです。主に鉄骨構造物の一般雰囲気や石油化学機器の腐食に使用されます。

エポキシ酸化鉄レッドプライマーは二成分塗料の缶に分かれています。成分A（塗料）はエポキシ樹脂、酸化鉄レッド、その他の防錆顔料、強化剤、沈下防止剤などで構成され、成分Bは硬化剤です。展開の割合の構築。酸化鉄レッドは物理的防錆顔料の一種で、その性質は安定しており、被覆力が強く、粒子が細かく、塗膜内で良好な遮蔽効果を発揮し、優れた防錆性能を持っています。鋼板上のエポキシ酸化鉄赤色プライマーとエポキシ塗料の上層は接着性に優れ、室温での乾燥が速く、表面塗料の上層は色にじみません。鋼パイプライン、タンク、鋼構造物の防食プロジェクトでよく使用されます。 、防錆プライマーとして。

4.2 塗料の中間層

中間層ペイントは一般にエポキシマイカおよびエポキシガラススケールペイントまたはエポキシ濃厚スラリーペイントです。エポキシマイカ塗料は、エポキシ樹脂を基材として酸化鉄マイカを添加したもので、酸化鉄マイカの微細構造は薄片状の雲母に似ており、厚さはわずか数マイクロメートル、直径は数十マイクロメートルから100マイクロメートルです。高温耐性、耐アルカリ性、耐酸性、無毒で、フレーク構造により媒体の浸透を防ぎ、防食性能が向上し、収縮率が低く、表面粗さが低く、防食塗料の優れた中間層です。エポキシガラススケール塗料は、エポキシ樹脂を基材とし、薄片状のガラススケールを骨材とし、各種添加剤を加えた厚手のパドル型防食塗料です。ガラススケールの厚さはわずか2～5ミクロンです。スケールがコーティングの上下に層状に配置されているため、独特のシールド構造が形成されます。

4.3 トップコート

トップコートに使用される塗料は、価格に応じて 3 つのグレードに分類できます。

(1) 普通グレードはエポキシ塗料、塩素化ゴム塗料、クロロスルホン化ポリエチレンなどです。

(2) 中グレードはポリウレタン塗装です。

(3) 上位グレードにはシリコン変性ポリウレタン塗料、シリコン変性アクリルトップコート、フッ素塗料などがあります。

化学硬化後のエポキシ塗料、化学的安定性、緻密なコーティング、強力な接着性、高い機械的特性、酸、アルカリ、塩に耐性があり、さまざまな化学媒体の腐食に耐えることができます。

5. 防錆塗料の選択にはいくつかのポイントがあります。

5.1 腐食性媒体（種類、温度、濃度）、気相または液相、高温多湿地域または乾燥地域などに基づいて、構造物の使用条件と選択される塗料の範囲の一貫性を考慮する必要があります。選択の条件。酸性媒体の場合は耐酸性に優れたフェノール樹脂塗料、アルカリ性媒体の場合は耐アルカリ性の優れたエポキシ樹脂塗料を使用してください。

5.2 建設条件の可能性を考慮する必要があります。刷毛塗りに適したもの、スプレーに適したもの、自然乾燥による膜形成に適したものなどがあります。一般的な条件では、乾燥したスプレーしやすい低温硬化塗料を使用することをお勧めします。

5.3 コーティングの適切なマッチングを考慮してください。ほとんどの塗料はベース材料として有機コロイド材料であるため、フィルムの各層を塗装すると、必然的に非常に小さな微孔質の腐食性媒体が多く存在し、依然として鋼の浸食に浸透する可能性があります。したがって、現在の塗料の構造は単層塗装ではなく、多層塗装されており、その目的は微細孔を最小限に抑えることです。プライマーとトップコートの間には良好な適応性がなければなりません。塩ビ塗料やリン酸塩処理プライマーや鉄赤アルキドプライマーなどの使用で良好な結果が得られますが、油性プライマー（油性赤塗料など）との併用はできません。パークロロエチレン塗料には強溶剤が含まれているため、下塗り塗膜を破壊してしまいます。

鉄骨構造建築物の発展を促進し、材料を節約し、建物の耐用年数を延ばし、安全な生産を確保し、環境汚染を減らすために、防錆と防食に優れた仕事をすることは非常に重要です。