材料腐蚀论文5000字

材料腐蚀论文5000字

关于浅谈金属腐蚀与防护方式论文

无论是在学校还是在社会中，大家都写过论文，肯定对各类论文都很熟悉吧，论文是对某些学术问题进行研究的手段。你所见过的论文是什么样的呢？以下是我整理的关于浅谈金属腐蚀与防护方式论文，仅供参考，欢迎大家阅读。

摘要： 本文简单阐述了金属腐蚀的类别与影响因素，对于腐蚀的防护方式与必要性展开了具体的探究，并同时指明了部分经常使用的化学涂料，对于它们的原理与功能展开了简单的阐释。此外还论证了金属腐蚀的防护方式并非单一的，它是具有多样性的。最终对防护领域进行了忠告，尽可能的降低由于金属腐蚀的因素而引发的恶劣后果。

关键词： 金属腐蚀；因素；防护方式

化学工业、石油化工、原子能等领域中，因为材料腐蚀导致的跑、冒、滴、漏，不但会让社会承受重大的损失，还会导致大量的有害物质甚至是放射性物质外泄对环境造成不可恢复的伤害，继而对人们的身体健康造成威胁，一些物质在短时间内不会消失，会长时间内对环境以及人身造成威胁；同时因为金属腐蚀所引发的灾难性事故会危及人民的生命财产安全，例如氢脆和应力腐蚀断裂等类型的失效事故，一般会导致爆炸、火灾等重大的事故，使人们的生命财产承受巨大的损失。

1、金属腐蚀的类别

金属的腐蚀的发生主要是在环境的影响下所导致的破坏和变质。根据腐蚀过程来划分，主要包含化学腐蚀与电化学腐蚀；根据金属腐蚀破坏的状态与腐蚀区的布局，重点包含全面腐蚀与局部腐蚀；此外根据腐蚀的条件来划分。重点包含高温腐蚀与常温腐蚀；干腐蚀与湿腐蚀等。

2、影响金属腐蚀的因素

①空气相对湿度与金属腐蚀的临界相对湿度。空气内的氧气总是比较充足的，腐蚀反应的速率重点是基于水分的产生，假如到达或者超越特定的相对湿度，锈蚀就会以较快的速度出现和恶化，通常而言，钢铁的临界相对湿度大概是75%。

②空气中污染性物质的影响。通常能够见到的为SO2，CO2，Cl-，灰尘等，多数皆为酸性气体。

③温度。环境温度和变化规律影响金属表面水份凝聚及电化学腐蚀反应速率。

④酸碱盐。重点体现在影响水膜电解质浓度与H+浓度，进而加快腐蚀的速度。

3、防护方式

金属腐蚀的防护方式具有多样性，重点对象为金属本质，将被保护金属和腐蚀介质进行隔离，或者对金属的表面进行操作，改变腐蚀条件和电化学保护等。

3.1改善金属本质

按照差异性的用途采取差异性的材料构成耐蚀合金，或者于金属内加入合金元素，提升它的耐腐蚀性，能够预防或者降低金属腐蚀的速度。比方，于钢内融入镍制成不锈钢能够强化防腐蚀等级。

3.2构成保护层

于金属表面设置各类保护层，将被保护的对象和腐蚀性介质进行隔离，此为预防金属腐蚀的最佳方式。

3.2.1金属的磷化处理

在钢铁制品去油、除锈操作之后，添加一定组成的磷酸盐溶液中浸泡，就能够在金属表面产生一层不溶于水的磷酸盐薄膜，此类过程即为磷化操作。磷化膜表现为暗灰色到黑灰色，厚度通常是5至20μm之间，于空气内具备较强的耐腐蚀能力。

3.2.2金属的氧化处理

把钢铁制品融入至NaOH的混合溶液内，加热，在它的'表面就能够产生一层厚是0.5～1.5μm的蓝色氧化膜（主要组分是Fe3O4），来实现钢铁防腐蚀的目标，这个过程就叫做发蓝处理。此类氧化膜具备较强的弹性与润滑度，不会对零件的精度产生任何负面的作用。因此精密仪器与光学元件等通常选择这种操作。

3.2.3非金属涂层

通过非金属比如油漆、喷漆、沥青等涂抹于金属表层产生保护层，叫做非金属涂层，亦能够实现防腐蚀的目标。比如船身、车厢、水桶等通常选择油漆，车辆的表面经常喷漆等。

3.2.4金属保护层

其为将一类耐腐蚀能力较大的金属或者合金镀于保护对象的表层上所产生的保护镀层。此镀层的产生，不仅可以通过电镀、化学镀实现，还能够通过热浸镀、渗镀、真空镀等方式实现。

3.3改善腐蚀条件

改善条件对于降低与避免腐蚀具有必要性。比如，能够选择在腐蚀介质内融入可以减小腐蚀速度的物质，也就是缓冲剂，来降低与避免腐蚀的发生。缓冲剂属于一类化学物质，将其适量的融入至腐蚀介质内，即能够大幅度降低金属腐蚀的速度。因为缓冲剂的用量较小，便捷和廉价，因此这也是一类十分重要的防腐蚀方式。

3.4电化学保护法

此类方式为以电化学原理为基础的，于金属设备上进行操作，让其变成腐蚀电池中的阴极，进而成为预防或者减缓金属腐蚀的方式。

3.4.1阴极保护

此外通过外加电源来保护金属。将保护的对象接于负极，变成阴极防止腐蚀的产生。同时选择部分铁块接于正极，让其变成阳极，使其腐蚀，也就是说牺牲阳极。此类方式重点应用于化工厂的部分酸性溶液贮槽或者管道，地下水管、输油管等。

4、结语

不管是在社会中的哪个领域，金属腐蚀工作皆具有十分重要的意义，对环境、经济、安全皆会产生严重的影响。石油化工设施比方新建油库、管道、大型石化生产设备等，应当采取防腐措施。但防腐蚀的方式具备多样性，其形成的因素也是多种多样的，这对于这个领域中的所有人员都是一个巨大的挑战，值得所有人员做出相应的努力。

钢铁腐蚀论文

　　腐蚀是金属表面部分或者全部剥离、溶解或软化的化学反应。“生锈”经常被误用或者误解，它仅仅指铁和钢。“腐蚀”不仅包含黑色金属，而且包含有色金属。以下内容主要讨论腐蚀的成因和纠正措施。

　　移除热量是金属加工液最重要的功能之一。有效移除热量，就能保证刀具的良好使用寿命，以及工件的几何精度。和油相比，水在移除热量方面性能更卓越；但纯水和新加工的金属接触后会导致腐蚀。因此，腐蚀是每位用户，也是水基金属加工液制造商必须面对的问题。干切削过程也会面对腐蚀问题，并不仅仅由水基金属加工液引起。引起金属表面腐蚀有许多种原因，下面做具体介绍。

　　1季节性腐蚀

　　腐蚀可以发生在一年内的任何时候。一般来说，7～9月的温度和相对湿度较高，在美国东部和中西部更容易发生腐蚀。干旱地区，如克罗拉多州、新墨西哥州、亚利桑那州、犹他州及加州，这些地方的相对湿度较低，腐蚀情况就很少发生。

　　2手印腐蚀

　　当工件接触人手后，就容易发生腐蚀。搬运过程中新机床和金属工件表面留下的手印，会导致腐蚀。这种情况普遍存在于皮肤呈酸性的人群，以及表面光洁度高的工件。使用手印中和剂能防止类似的手印腐蚀。

　　随着温度上升，包括腐蚀在内的化学反应速度就会更快。夏季高温和空气中的水分和氧气也是加速腐蚀的原因。

　　当水分凝结在工件表面，就会形成电池的电解液。秋冬季节能提供防锈保护的加工液浓度，当湿度持续上升时，就不再提供有效的防锈保护。因此，适当的浓度调整非常必要。秋冬季节，浓度1:30(3.3%)已经足够；但湿热季节，浓度可能需要提高到1:25(4%)，或者不再看到工件表面生锈为止。需要注意的是，提高中央槽系统的浓度，会导致泡沫和皮炎问题。金属加工液用户也可能需要增加防锈添加剂，这取决于金属加工液的种类、用户对化学品的限制、添加剂的有效性以及所使用的加工液。
　　3pH

　　pH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。

　　水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。

　　单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。

　　4污垢再循环

　　金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。

　　5水

　　通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。

　　每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。

　　如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。

　　溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。

　　二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。

　　电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。
　　3pH

　　pH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。

　　水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。

　　单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。

　　4污垢再循环

　　金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。

　　5水

　　通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。

　　每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。

　　如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。

　　溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。

　　二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。

　　电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。
　　3pH

　　pH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。

　　水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。

　　单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。

　　4污垢再循环

　　金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。

　　5水

　　通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。

　　每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。

　　如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。

　　溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。

　　二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。

　　电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。

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B757飞机腐蚀重点部位及防腐措施
前言
飞机在使用过程中随着年日的增长，结构腐蚀会日见严重，在波音系列飞机的大修中，经常会发现腐蚀。这不但对飞机的适航性有较大影响，而且也给航空公司带来较高的防腐维修费用。如果能提前发现腐蚀，并采取相应的预防措施，则可避免或减少严重腐蚀问题的发生。因此，摆在飞机机务工程维修工作者面前的一项重要任务便是飞机机体结构腐蚀的防与治，加强对飞机腐蚀的监控，适时对维修方案进行动态修改，做到预防维修。
另一方面，是否腐蚀的预防工作仅仅是在飞机上采取一些技术手段，而与其它飞机的使用部门无关呢？进一步思考，是否仅凭借飞机制造厂在飞机上采取的防腐措施来抵抗日益恶化的自然环境和人造恶劣环境，待到腐蚀发生恶化以后再进行处理。答案是显然的，一是因为腐蚀的发生和发展会带来飞行安全问题；二是处理腐蚀会带来经济成本。
下面就具体分析一下造成腐蚀的物理原因、自然原因和人为原因，从而让我们大家明白，怎样做才能将腐蚀的预防和处理工作做得更好地保证飞行安全，减少维修成本，为公司创造更好经济效益。
飞机腐蚀
为什么飞机结构会有这么多的腐蚀呢？
从飞机设计和制造来看，有一些原因是不可抗拒的腐蚀根源。为了让飞机自身重量尽量的轻，而承载能力尽量的大，飞机设计的时候，大部分材料使用的是2024和7075的铝合金。而需要强度大或有耐磨要求的地方又不得不使用钢件或铜件。因此带来不同的金属相接的问题，造成不同金属之间的电位差和导电通路。而各个部件组装在一起时，缝隙会存水和赃物形成电解质。有些结构由于受力的需要又处于高应力状态形成应力腐蚀的根源。而在制造过程中，由于生产工艺不当，保护性涂层做得不好，缺乏腐蚀控制措施等等原因，都可能带来腐蚀的隐患。
在飞机使用过程中，飞行环境的恶劣，飞机表面涂层损坏，运输畜生、海鲜等易产生强电解液体的货物都会使飞机结构产生腐蚀问题。偶然污染如水银外溢，化学品外溢，厕所、厨房污物外溢和灭火剂残留物等，也都可能造成直接或间接的腐蚀。而不负责任的飞机维修和勤务，也会使飞机面临更多的腐蚀问题。以宝塔航空公司的飞机为例，之所以发现这么多的腐蚀，很多情况是由于上次定检中不负责任的修理造成的，许多发现腐蚀的地方都是以前修理过的地方。
本章对飞机结构的常见腐蚀类型和检查作一介绍。
1.1 腐蚀的类型
腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，飞机的腐蚀主要是电化学腐蚀。腐蚀的产生主要由两种不同金属之间存在的导电介质在微电流作用下，正极金属逐渐消耗的过程。飞机的结构腐蚀大概可分为10种
1.1.1均匀腐蚀
金属表面上发生的程度比较均匀的大面积的腐蚀。
均匀腐蚀是最常见的腐蚀类型，当表面没有保护的金属暴露在含有腐蚀介质的大气中时，将会发生均匀腐蚀，在光亮的金属表面上，这种腐蚀首先使表面失去光泽，如果腐蚀继续下去，金属表面将变的粗糙；刻蚀将变的斑痕累累，而且往往伴生粉末状沉积物。腐蚀程度可用单位面积的失重或腐蚀深度来表示。
均匀腐蚀以从属表面的均匀脱落为特征，通常，当金属与腐蚀溶液接触时将会发生均匀腐蚀，有时金属在高温下和干燥大气中发生的高温氧化也属均匀腐蚀。有些微生物导致的腐蚀也易呈均匀型，也属均匀的范畴。
1.1.2应力腐蚀
某些合金材料或构件，在特定腐蚀介质中受到恒定拉应力作用导致脆性损坏的现象，称为应力腐蚀。一般来说，合金，拉应力和腐蚀介质是产生应力腐蚀的三要素。
通常，只有合金才会产生应力腐蚀。飞机结构中经常出现的是铝合金的应力腐蚀，如铝锌合金（LC4和7075铝合金），铝铜合金（LY12和2024铝合金）。
合金构件中的拉应力是应力腐蚀的必要条件之一，只有在拉应力的作用下，才会发生应力腐蚀，压应力能够抑制应力腐蚀。这拉应力可以是外加应力或残余应力。而残余应力是构件在热处理，加工，焊接以及装配过程中产生的。
合金材料不是在所有的环境介质下都发生应力腐蚀的，而是在特定的活性介质中才会发生的，它们的浓度有时甚至很低也足以引起应力腐蚀。对于飞机上大量使用的铝合金来说，应力腐蚀是由于受到潮气，水和水溶液（氯化钠水溶液）等介质的侵蚀而产生的。
1.1.3电偶腐蚀
这种腐蚀是两种或以是的具有不同电位的金属相互联结在潮湿环境下形成的腐蚀。
飞机上采用了不同金属件连接，电化学腐蚀是不可避免的。这种腐蚀通常发生在视线不及的部位。
1.1.4缝隙腐蚀
也叫浓差腐蚀，这类腐蚀是水分进入缝隙后，由于缝隙口处与位于缝隙中间及底部的水分含量不同形成电位差。在含氧量高的缝隙口处，金属就成为正极而被腐蚀。该类腐蚀一般出现在飞机的登机门门槛结构，飞机的货舱地板结构，以及飞机客舱、厨房、卫生间下部。
1.1.5点腐蚀
金属表面上产生的针状，点状，小孔状的一种极为局部的腐蚀形态称为点蚀。
点腐蚀对结构的破坏较大，它以腐蚀向材料厚度方向迅速扩展为特征，给清除腐蚀产物和修复构件带来极大的困难，因点腐蚀处的打磨超标造成构件报废的情况是常见的。
由于它特殊的动力学过程，反应是在自催化作用下加速进行的，点腐蚀一旦发生，孔内溶解速度相当大。所以点腐蚀的危害性很大，经常突然之间导致事故的发生，具有极大的隐患性和破坏性。
1.1.6剥离腐蚀（分层）
是一种形成层状松散腐蚀物形态的晶间腐蚀。
剥离腐蚀从金属表面开始，进入晶间后沿着平行于该处的轧压平面的晶界继续腐蚀。腐蚀破坏了晶粒之间的结合力，腐蚀产物的体积大于所蚀损的金属体积，于是形成一种张力而使丧失结合力的晶粒向上撬起。这样沿着晶间一层一层地剥离下去，从而形成层状的外观。
剥离腐蚀发生后，易用肉眼发现，因为它通常有外表的腐蚀产物，结构表面有“肿涨凸起”或起层裂的迹象。
1.1.7丝状腐蚀
丝状腐蚀是一种特殊形式的缝隙腐蚀，多数情况下，发生在保护膜下面，故以称为膜下腐蚀或漆下腐蚀。这种腐蚀呈浅沟状，外观呈绿丝线及网状，它在某些金属保护层下以难以预知的方向发展，经常发生在坚固件的头部和蒙皮的边缘处。紧固件头部的漆层老化开裂后形成缝隙，由于潮气、水分、液压油和滑油等的侵入，成为一种腐蚀源。
丝状腐蚀可看作是一种轻微的表面腐蚀。腐蚀初期，在坚固件孔的端部附近，表面漆膜已破损的区域出现小的鼓泡，泡内由于腐蚀介质的作用而开始电化学腐蚀。腐蚀产物的增加使得漆膜和金属之间出现间隙，而间隙处的贫氧便形成氧浓差电池，致使腐蚀端部不断向前发展。丝状腐蚀的机理也可用典型的缝隙腐蚀机理来解释，只是它具有沿漆膜下的不定方向推进的特性。显然，漆膜破损或存在氯一类的活化剂均会促生丝状腐蚀。
影响丝状腐蚀最主要的因素是大气的相对湿度。丝状腐蚀主要发生在65%至90%的相对湿度之间，低于65%则不会发生。
摩擦腐蚀
这是两种相连接的结构件，由于震动所造成的相对运动使结构件磨损，将新的磨损表面暴露于电化学腐蚀的环境中，而加速磨损产生腐蚀。如飞机发动机吊架与机翼安装点的主螺栓，机身对接，机翼对接的安装螺栓等。
腐蚀介质一般是指流动的液体，气体或含有固体颗粒和气泡的液体等。腐蚀表面常出现有方向性的沟，槽，波纹或呈山谷状。当结构或零件的保护膜受损时，介质直接接触基体，腐蚀加速，因而其腐蚀速度要比单纯腐蚀快。有固体悬浮的液体介质尤其有害。
微生物生物腐蚀
环境促使霉菌繁殖所产生的分泌物对构件的腐蚀称为微生物腐蚀。
微生物腐蚀主要发生在机翼整体油箱内，霉菌通常在燃油和水的分界处繁殖，开始时成线状，而后形成簇状或离散的球状，具有粘性，呈棕色，粘附的油箱底层表面。
1.1.10 汞腐蚀
飞机上水银的溢溅是一个非常令人烦恼的问题。水银有毒，不但它的蒸气对人类健康有危害，而且它对铝材结构始终是一种腐蚀威胁。
水银很容易使外露的，未经防护的铝材“汞齐化”。当有湿气存在时，汞腐蚀会加速，尤其是铝材处于有盐水的环境中，腐蚀会更快。汞齐化时，受污染的铝材迅速分解，留下的是灰白色的粉末（一层茸毛状的腐蚀覆盖物）。如果受汞腐蚀的铝材处于应力的作用下，则腐蚀结果有可能迅速发展成多处裂纹。
1.2 腐蚀的检查
在日常维护工作中，我们可以根据下列现象来检查是否发生腐蚀：
1）在蒙皮边缘或铆钉头周围是否出现腐蚀产物（铝合金的腐蚀产物一般呈现白色或灰白色的粉末）。铆钉头的后部是否出现黑色尾迹，如果有，则说明该铆钉的连接降低了连接和密封作用，容易使潮气进入到蒙皮接缝中去，从而产生腐蚀。
2）由于腐蚀的产物体积比原金属的体积大，所以，积累的腐蚀产物可使蒙皮鼓起，从而使蒙皮在铆钉处呈现明显的凹坑现象。
3）铆钉断头或变形，说明蒙皮内表面可能产生腐蚀。
4）如果蒙皮上出现针眼大小的目视可见的小孔，这也说明蒙皮可能产生了腐蚀。
5）金属材料的表面，特别是沿接缝处的涂层变色，剥落，隆起，裂纹，预示可能产生了腐蚀。
6）结构变形或连接缝隙变宽，预示可能产生腐蚀。
7）用手触摸构件，可通过手感鼓起发现剥层腐蚀。
8）长期存在碎屑或污染处，也会产生腐蚀
对对腐蚀的早期检查很重要，可及时进行修复，以将损伤和昂贵的修理费用减少到最低限度。
腐蚀检查是常规维修计划的一个组成部分，在常规的维修工作中应对腐蚀进行例行检查。同时，在飞机上执行与腐蚀检查无关的各项任务时也应注意观察腐蚀，对初始腐蚀和将要腐蚀的地方作标记，便于进行预防。除此之外，在飞机使用过程中，对装运的特种货物如水银，酸，碱，海鲜及活畜等，应对货物包装及在飞机上的安置情况认真地检查。
普遍性的检查是目视检查。检查人员必须熟悉飞机结构，不仅要找出实际的腐蚀损伤，同时还要找出可能很快产生腐蚀的部位。（GAMECO 的结构检查员大都是在一线上有多年结构修理经验的）
腐蚀检查的前期工作：
1）良好的光线
2）打开检查通道的盖板和隔热棉，如有必要，还要拆下结构件或设备以便检查。
3）清洗检查部位，如有必要，还要清除涂层。
4）为了完成检查，常常需要去掉密封胶，虽然这是件麻烦事，但也要做，而且检查完成后要及时从新封胶。
以下介绍几种检测方法：
1.2.1目视检查：
要求检查员具有丰富的经验，好的眼力和耐心。
目视检查法用到的工具包括：手电筒，反光镜，放大镜，朔料刮刀，孔探仪等。
1.2.2超声波检查：
超声脉冲波在物体中传播遇到不同声阻的分界面时，会发生反射，散射，透射乃至波型变换。
将探头放置在构件表面使超声波束沿探头垂直方向传播。波束遇到界面时会返回探头，在荧光屏上在始波之后出现一个或多个波形（回波）。自第一次回波至第二，第三回波之间的距离就等于所测材料的实际厚度（其精度可达0.001mm），和已知的材料厚度进行比较，所测厚度小于已知厚度，就说明这个部位可能产生了腐蚀。
在不做任何拆卸的情况下，这种超声波测厚法应用于腐蚀探伤检查能得到较好的效果。而超声波在弹性介质中传播时遇到相异界面时就产生反射，因此，这种方法只适用于同一种材质的单层检查。
1.1.3涡流检查
涡流检查是以电磁感应原理为基础的，通交变电流探头靠近要检查的构件就会在被检查的构件上产生感应涡流，如果被检查件上有缺陷，则感应涡流发生畸变，从而判断被检查件有没缺陷。
涡流渗透深度与检测频率呈反比关系。频率越低，渗透深度越深，可检测深度也越深，因此高频涡流（数百KHz至数MHz）只能检测材料表面和接近表面的腐蚀，低频涡流可检查到更深层的腐蚀。
涡流检查的优点是对晶间腐蚀及较小的缺陷很敏感，轻便，准备工作量少；缺点是仅适用于金属件，无永久性记录，要人员有较高的技术水平。
1.1.4 X射线检查：
X射线照相法在飞机不需要做大量拆卸和清洁的情况下，就可以进行。也可以对其它无损检测方法的检查结果进行验证。
X射线照相要求射线束垂直地穿透被检查构件并到达胶片，当射线束穿过腐蚀区域时，因腐蚀产物以失去原金属的特性，对X射线的吸收能力大大降低，所以增强了在该区域胶片的黑度。
从胶片上观察到的腐蚀缺陷，仅仅是从黑度的反差中得出，很难确定深度。所以X射线检查法只能定性，大致给出腐蚀的情况，如果要测深度，可采用超声波法。
1.1.5 染色渗透检查：
染色渗透检查所需的费用少，操作简单。用于检查小裂纹，独孔或其它露在表面但目视检查可能漏掉的不连续处。
被检查件的表面一定要十分干净，如果表面有油漆，可根据实际情况决定是否清除。
涂上渗透剂，充分渗透后，将多余的渗透剂清除掉，然后加上适当的显影剂。残留在缺陷中的渗透液就会被显影剂吸收到表面上，形成放大的可视显迹信息。
染色渗透检验对于进一步证实腐蚀是否已被完全清除是很实用的

2．B757飞机腐蚀情况
目前机龄老化，飞机的腐蚀日趋严重。在日常维护中,经常出现因腐蚀迫使飞机临时停场的情况;在定检中,也常由于意想不到的腐蚀情况,延长停场时间。这不仅给航空公司带来很大的经济损失，而且对飞机安全飞行构成重大威胁。
一般说来，用于飞机结构维修的费用是昂贵的。据国际航空运输协会报告统计，由于腐蚀导致飞机的定期维修和结构件更换费用每小时为10至20美元。美国空军每年用于与腐蚀有关的检查及修理费用多达十多亿美元，约占其总维修费用的1/4。而一家英国航空公司，老龄波音飞机防腐费用已占整个结构维修费用的一半。
波音757飞机是波音公司生产的双发窄体中远程运输机。1982年2月19日波音757首飞,同年12月取得适航证，1983年1月投入航线运营。2004年10月28日最后一架B757出厂，波音757正式停产，波音总共生产1050架波音757。
我国现役的757都已进入老龄化了。从飞机的整体情况来看，在老龄飞机757中飞机结构腐蚀比机械疲劳问题更为严重。飞机机体的腐蚀，特别是结构件的应力腐蚀和疲劳腐蚀往往会造成灾难性事故。
飞机结构的腐蚀主要是电化学腐蚀，而要产生电化学腐蚀，就必须具备三个条件。一是两种不同金属相接触，二是两种金属要有电位差，三是要有电解质。随着飞机的老龄化，飞机长期工作在恶劣的环境中，同时还要承受交变应力的作用，在这种交变应力的作用下，飞机结构就会出现疲劳裂纹，同时，随着飞机使用时间的增加，腐蚀部位会越来越多，腐蚀程度越来越严重，就会加速疲劳损伤的程度，成倍的增加潜在的危险。飞机的腐蚀会使飞机的各个受力部件的刚度，强度降低，使部件的机械性能下降很快，导致系统及附件的工作失灵。这不但会增加维修工作量且用于维修结构腐蚀损伤的费用也是相当高的。同时还会影响飞机的持续适航性和航班的正常率以及飞机的使用寿命。航空器的腐蚀损伤是航空器损伤最严重的损伤形式之一，它会经常发生一些不可预料的情况，危及着航空器的飞行安全，因此，我们维护人员必须重视航空器的腐蚀，及时发现，并采取相应的维修措施。
以下是在757定检工作中总结的腐蚀重灾区：（前后货舱底部，厨房厕所区域，排污口区域，龙骨粱区域，轮舱）
2.1 前后货舱底部
货舱地板梁都会发现严重的腐蚀，主要是分层，都发生在地板螺丝孔和系留座处，每次C检中腐蚀超标的地板梁数量都过半数。
货舱左右侧的托板腐蚀，也都发生在地板螺丝孔和系留座处，拆下地板后，看到的是腐蚀到爆开了的情况。
Z形隔框和剪切连接件间的腐蚀，一般都产生在舱底部位，大部分是表面腐蚀和分层腐蚀，且经常出现隔框下缘条（加强角铝）蚀穿的情况。
货舱各长桁和长桁接头的零件大部分易产生点腐蚀，最大腐蚀深度超过该位置材料厚度的50％以上。货舱前后隔板处的地板角形支承件一般都产生大面积的均匀腐蚀。
后贷舱前隔板前部的底部蒙皮开口处也经常发生腐蚀超标情况；前后贷舱底部漏水口周围的蒙皮也会有腐蚀；还有前后贷舱底部的蒙皮与长桁连接面出现表面腐蚀和外部蒙皮紧固件周围出现丝状腐蚀。这些部位都是污水和污物的积聚区。
前货舱门框底部，经常产生局部腐蚀。
2.2 厨房厕所区域
厨房厕所区域是湿区，此区域虽然设计上作了多重防护，但还是腐蚀的重点区域。
厕所地板梁经常产生腐蚀，一般腐蚀最深处超过缘条厚度的50％，要作更换或加强。
客舱座椅导轨的腐蚀现象比较普遍，一般都产生在厨房、厕所、食品柜的位置，常常在导轨上表面、导轨凹槽内产生点腐蚀。
2.3 排污口区域
排污口区域，由于污水，污物在飞机的使用和勤务过程中的飞溅和渗漏日积月累，堆积的污染物是很强的腐蚀源，所以，此区域很容易产生腐蚀。
不久前，南航一架777在北京做航后时发现后货区域蒙皮有一个小孔，马上拆开货舱，发现是排污管泄漏，泄漏区域出现严重腐蚀，局部已穿孔了。
2.4龙骨粱区域
龙骨粱区域由于盖板多缝隙多，处于飞机最下部容易积聚污物和承爱非常大的交变应力，所以龙骨梁区域极易产生腐蚀。
龙骨梁下缘条出现腐蚀的情况最多，多数是剥离腐蚀，点腐蚀和应力腐蚀。
2.5轮舱
轮舱这个特殊部位，很容易积聚水份，在飞机滑跑过程中又受到沙尘的侵袭，且轮舱上布满的液压管路，液压油的渗漏也是对轮舱结构的一大威胁。

3．腐蚀的防护
腐蚀的发生是不可避免的，加强防腐工作抑制和延缓腐蚀显得尤为重要。而且对于飞机的每一个使用者都有义务参与到它的防腐工作中。比如在货物装卸过程中，造成地板破损，液体渗漏；在厨房间工作时，发生饮料外溢漏洒，卫生间溢水，维护工作中液压油、滑油渗漏。这些，都是产生腐蚀的重要源头。
发生结构腐蚀后，首先应严格按照结构维修手册SRM、防腐手册CPM的有关章节的要求，彻底清除腐蚀或更换腐蚀件，早作处理，将腐蚀消灭在萌芽状态。彻底清洗腐蚀，该道工序非常重要，否则，腐蚀将继续扩展。据观察，有的工作者因担心清除腐蚀会造成打磨深度过大，使金属材料去处量过多，造成了残留腐蚀。而残留腐蚀本身就是一种更加严重的腐蚀根源，它会在结构内继续扩展，维持到下一次维修间隔而平时又无法检查到。当再次发现腐蚀时所作的工作量反而更大，时间更长。在彻底清除腐蚀后，应按照SRM 对腐蚀的结构进行修理，若超过了SRM的范围，则应与飞机制造厂商取得联系，重新制订维修方案并获适航当局的批准。
在防腐中最普遍使用的是漆层，它主要是将金属结构与环境及腐蚀介质隔绝开。因此，漆层质量的好坏，直接影响防腐效果，这一步是作好防腐工作的关键。而修理过程中若达不到要求，这样的部件装上飞机后其防腐性就会大打折扣，所以在清楚腐蚀时一定要认真彻底，喷漆要严格按工艺要求执行。
正确使用和喷涂防腐剂，是控制腐蚀的又一种方法。在出现应力腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、坑点腐蚀、丝状腐蚀、摩擦腐蚀等腐蚀发生的地方和区域，正确使用防腐剂，可以大大地抑制腐蚀的形成，延缓腐蚀的发生。例如前后货舱底部，厨房厕所区域，排污口区域，龙骨粱区域，轮舱区域要使用浓的防腐剂，而且要喷涂两次，喷涂的防腐剂要达到标准的厚度。
树立质量意识，加强飞机使用及维护人员的基础教育，增强人员素质，严把质量关口，是保证飞机防腐工作得以顺利实施的关键。任何好的飞机维修方案和腐蚀控制方案，再先进的飞机，都需要依靠各类人员按工作程序认认真真地执行。
应根据维护工作中的信息反馈，对飞机的腐蚀控制方案的内容和间隔及时进行更改和调整。比如飞机的货舱地板受到不同程度的损伤，部分密封带也受到了损伤，这样就给腐蚀的生成提供了扩展条件，也给维护工作带来了很大的困难。目前没有一架飞机的货舱地板是完好的，可以说是千疮百孔。均系重、大货物在装卸过程中撞击所致。当地板遭到破坏后，在这期间，如果遇到货舱所装货物发生液体渗漏，就会通过受损地板侵蚀飞机结构使腐蚀迅速生成。如果长期发展下去，后果不堪设想。
因此，作为飞机的每个使用者都应当意识到防腐的重要性。如客舱厕所发生渗漏时，厨房间发生渗漏，特别是发生饮料洒漏，货舱运送海鲜发生渗漏；都应及时向飞机维修部门报告，以便及时做出处理或是在定期维护中增加检查项目和维修工作项目，避免发生腐蚀。对于海鲜运输问题，采用货盘或集装箱，以及装在水密的箱内。为什么说运输活牲畜可能会导致飞机机身结构的严重腐蚀呢？这有两方面的原因，一是牲畜的粪便，二是牲畜比人产生的热量多，这会使飞机内部温度升高，湿度增大，机内有更多的机会出现凝水。
由于航空公司所处的地理环境无法选择，潮湿恶劣的天气无法改变，各种工业废气和尘埃日益增多，飞机不断老化，使腐蚀难以最终杜绝。但飞机使用部门和清洁人员严格案《飞行运行手册》要求进行货物包装和运输及客舱清洁工作。同时飞机维修人员在维修工作中按照工艺卡或工作指令的要求，认真执行。对每一个环节，每一道工序都应仔细地完成。现场维修质量检验人员也要做到不折不扣地检查。防腐质量就能得以保证，腐蚀的机率就会减少，就能把腐蚀所造成的影响和危害降低到最低程度。

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索结构在桥梁工程中的应用及基本防腐处理措施
摘要:研究目的:索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,其主要应用桥型范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、
系杆拱桥等,索的构造也相应分为缆索、拉索及吊索等多种类型,根据桥梁索结构所处的环境条件,相应对其
提出了很高的防腐性能要求。
研究结论:索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁等多种工程中得到广泛应用,为保证长期安全使
用,对索结构的防腐应采取综合工程措施。目前对构成索结构的材料采取的基本防腐处理措施主要为热浸镀
锌和环氧喷涂处理。
关键词:桥梁工程;索结构应用;腐蚀特点;防腐措施;热浸镀锌;环氧喷涂
　　随着我国桥梁建造水平的提高,在对桥梁与运输
服务的综合效益、与周边环境相协调的景观要求、与结
构使用寿命相一致的耐久性设计等方面都提出了更高
的要求,悬索、斜拉等桥型结构的应用日趋普遍,对索
结构的防腐处理提出了新的要求与课题。
1　索结构在桥梁等工程中的应用特点
索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,根
据索的应用部位、结构受力及变形特点,主要包括缆
索、拉索及吊索等多种类型,索的材料主要由钢丝束、
钢绞线、钢丝绳等柔性构件构成,同时部分有类似功能
要求的构件也可采用圆钢等(如小跨度吊桥的吊杆
等),索结构在桥梁工程中的主要应用桥型结构范围
是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等,其中包括悬索桥
的主缆索和吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥及系杆拱桥的
吊索、水平拉索(明索)等,对于一些桥梁结构的特殊
处理(包括施工过程中的临时受力需要)及旧桥加固
等有时需采用体外索的处理形式,也属索结构在桥梁
工程中的应用范围。
另外,也有一些诸如预应力锚索等也在包括桥梁
等很多工程中得到日益广泛的应用,特别在水电、高挡
墙路基、桥梁以及其它各种加固工程等应用十分广泛,
对保证工程安全、有效控制工程投资发挥了重要作用,
尽管有些严格从结构特点上判断不属于索结构,但从
防腐处理考虑则很多具有类似的技术要求。对不稳定
的岩(土)体采用预应力锚索体系进行整体加固已成
为目前基本选择和常规做法,工艺上也具备愈加成熟
的特点,在道路工程设计施工中也常常面临高路基工
程,从满足受力要求、节省工程量、节约占地需求、降低
工程投资、改善外观效果等方面考虑,自立互锚(或半
自立锚固)混凝土挡土墙也应用较多,山区地形条件
更是如此,桥梁工程中也有较多应用工程实例,以切实
保证结构安全及设计合理,如在万州长江二桥的锚碇
结构设计中,根据工程地质条件,为保证结构安全及有
效控制工程量,锚碇前端采用了预应力岩锚体系。
目前,从桥梁跨度、桥型构造特点、结构美观、施工
条件等各种因素综合考虑,索结构在桥梁工程中的应
用前景十分广泛,包括永久工程及临时工程等,尤其是
钢索的柔性结构特点对施工可以带来很大便利,而随
着材料科学的不断发展,用于索结构的主要材料钢丝、
钢绞线、钢丝绳等材料强度不断发展、规格系列越发齐
全、防护水平显著提高,同时设计计算分析水平及施工
操作水平也迅猛提高,以上各种条件变化为索结构在
桥梁工程中日益广泛的应用创造了良好条件。根据腐
蚀条件及长期使用经验,对包括桥梁用各类索结构的
防腐处理引起工程界愈加高度的重视,成为衡量桥梁
工程设计施工质量、保证结构耐久性关键控制因素之
一,结合有关防腐处理研究部门及相关生产厂家的共
同努力,其防腐处理的工艺及技术水平也有了很大提
高,除对索结构的基本材料钢丝、钢绞线等本身外表面
必须进行必要的防腐处理,通常采用热镀锌或环氧涂
层防护等处理措施,还需对成型后的缆索或索股等采
用其它防护处理措施,为切实保证其有效防护使用年
限要求、提高整个工程的使用性能条件提供良好保证。
对由平行钢丝或钢绞线构成的各种拉索、吊索等
构造,其成型规格尺寸通常不是很大,一般外表面采用
热挤PE进行防护,应在工厂进行专业化施工,同时PE
材料也具备较好的现场修补条件,热挤PE有单层或
双层构造,外层有多种色彩选择,可以满足防护及景观
效果等多方面要求;悬索桥主缆在成桥后需对其采取
综合防护处理,有较高技术要求;对于由钢丝绳构成的
索结构通常可采用涂装或油脂防护;此外,对索结构的
锚固与其它构造的衔接处理也高度重视,采取了一系
列工艺改进措施。
2　桥梁索结构应用中存在的主要问题
由于索结构基本为体外构造,暴露于大气环境之
中,处于十分不利的腐蚀环境条件,因此,用于桥梁工
程时必须充分考虑其很高的防腐性能要求,不仅包括
索的自身防腐处理,对其与相关构造的衔接处理也需
予以高度重视,且在很多情况下成防腐薄弱环节及影
响结构安全的控制因素,必须采取有效措施切实保证
其耐蚀性要求,为确保结构整体安全创造有利条件。
在以往国内外桥梁工程设计施工中,尽管针对索的防
护重要性有一定认识,通常也都采取了相应的防护处
理措施,但由于受当时防护处理技术水平、认识水平及
重视程度不够的制约影响,因而由于对索的防护处理
不力、影响工程正常使用及需要进行返工处理的工程
实例很多,而进行相应事故的处理投资费用很高,且费
工费时,对正常交通一般也会造成很大影响,个别严重
的还会造成工程报废,所造成的影响及损失更大,从结
构特点及以往工程实例特点分析,其中斜拉桥出现的
问题更多一些,由此造成了很大的直接及间接损失,拱
桥的吊索也很容易发生类似问题。
针对悬索桥结构而言,对其主缆的防护历来十分
重视,通常除对材料本身进行必要的防护处理外,对成
型后的缆索外表面通常还会采取一系列其它防护处理
措施(结构封闭及涂装处理),使之缆索处于相对封闭
状态,同时主缆的受力特点也决定了其受力条件较为
均匀,应力幅度变化相对不大,两端连接锚头基本采用
工艺成熟的热铸锚工艺,材料性能匹配较好,通常不会
出现腐蚀局部薄弱环节,基于以上特点,悬索桥由于主
缆防护处理不利出现重大工程事故的不多,因而就主
缆防护存在一定的重视不够或认识不足之处,在较长
一段时间就此方面的技术发展进步相对不大,但并不
表明其缆索的的防护处理就不存在技术问题。由于大
跨度悬索桥对主缆索进行了封闭处理,进行相应检查
较为困难,有些问题不能及时发现和暴露出来,但近年
来美国、日本等国家对以往修建的大跨度悬索桥主缆
索进行的相关检查(拆除外表面涂装及缠丝后)中发
现,其主缆钢丝的锈蚀现象较为严重和普遍,主要原因
是虽然对钢丝自身及缆索外表面进行了相关的防护处
理,但外表面防护处理仍难以完全避免外部水汽浸入,
防护涂层的龟裂及索鞍、索夹等防水薄弱环节的存在
是主要原因,而水汽一旦浸入则很难顺利排出,由此形
成主缆内部湿度很大,严重恶化了其腐蚀环境,造成钢
丝锈蚀,因而近年来除该改进缠丝材料构造及工艺、采
取进一步的封闭措施外,还考虑采用必要的除湿设备,
当然工程投资会有所增加,但考虑长期使用目的仍是
必要的。我国进行现代意义的大跨度悬索桥建设时间
不长,各桥梁工程对主缆也尚未进行相关检查,有些可
能出现的问题也尚未暴露出来,但借鉴国外经验,对主
缆防护采取各种加强措施仍是十分必要的。
国内外桥梁工程由于对索的防护处理不利造成较
大影响及损失的主要工程实例有:德国汉堡的Kohl-
brand Estruary桥,由于斜拉索腐蚀严重,建成的第三
年就更换了全部的斜拉索,耗资达6 000万美元,是原
来斜拉索造价的4倍;委内瑞拉的Maracibo桥,建于
1958~1960年间,受当时技术水平制约,其斜拉索没
有进行镀锌处理,采用一般的涂漆防护,经过不断的风
雨侵蚀,斜拉索锚头处的锚箱罩盖率先损坏,进而使得
斜拉索与上锚箱的接口处发生锈蚀,且相当一部分锈
蚀十分严重, 1979年发生个别斜拉索断裂,因此决定
对全桥斜拉索进行更换,全部进行镀锌处理,并采用了
含有铅质的酚醛树脂糊膏进行表面防护,且换索后拉
索根数增加一倍;我国广州海印大桥于1988年年底建
成, 1995年起陆续发生索股断裂及松断事故,调查表
明产生的主要原因是管道压浆工艺未能保证拉索顶部
灌注饱满,造成拉索直接与空气接触进而发生锈断,为
防止事故的进一步发生,被迫进行全桥换索工程,耗资
大量资金及时间; 2001年11月7日,宜宾南门大桥
(拱桥)倒塌,事故调查发现拉索已经发生严重生锈;
此外,国内外还有许多斜拉桥建成后陆续进行了局部
换索或其它处理。美国在1903年建世界上第一座现
代化长跨度悬索桥W illiamsburg桥,受当时技术水平
和造价制约,没有对钢丝进行镀锌处理而采用一般防
护,建成后仅7年就发现钢丝锈蚀断裂, 1922年对缆
索补缠镀锌钢丝,但1934年又发现主缆内有水从锚碇
处流出,虽陆续采取了多种处理方案,但都没有能够阻
止锈蚀发展, 1992年开始被迫进行为期3年的主缆维
护工作,耗资7 300万美元。
3　索结构的腐蚀特点
索结构在桥梁工程的应用环境特点基本处于高空
之中,主要的腐蚀环境是大气环境腐蚀,在高纬度地
区,对悬索桥主缆索通常还要考虑到积雪对缆索的影
响。目前构成桥梁索结构的材料基本为高强度钢丝或
钢绞线组成,另外钢丝绳在悬索桥吊索中也有较多应
用,而钢绞线或钢丝绳也是由不同直径的钢丝在工厂
再加工而成,因此高强度钢丝是桥梁工程中索结构的
最基本材料,属冷拨碳素钢,包括强度等各项技术指标
不断取得提高,目前在不进行镀锌处理等条件下其标
准强度多为1 860MPa,而2 000MPa及以上标准是今
后的发展方向,且多采用低松弛系列,能够更好地适应
工程实际需要,同时,在对钢丝进行镀锌处理过程中,
钢丝表面会有一定损伤,因此镀锌钢丝(或钢丝绳)的
抗拉强度等有所降低,目前相关标准中通常采用
1 600~1 700MPa。
由于钢丝的含碳量较高,通常在0. 75% ~0. 85%
之间,因此塑性条件相对较差,在没有进行防护的条件
下其抗腐蚀性很差,造成钢丝自身腐蚀的主要原因包
括应力腐蚀及疲劳腐蚀:应力腐蚀是材料在一定环境
中由于外加或本身残余的应力,加之腐蚀的作用,导致
金属的早期破裂现象,金属的应力腐蚀破裂主要是对
应力腐蚀较为敏感的合金上发生,纯金属很少产生,合
金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破
裂有很大影响,处于较高应力状态情况下,包括材料内
部各种残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在
内,且基本为拉应力影响,可以引起应力腐蚀破裂,防
止应力腐蚀破裂的主要方法是消除或减少其应力状
况,并且通过改变介质的腐蚀性(添加缓蚀剂),选用
耐应力腐蚀破裂的金属材料,从而避免相关腐蚀的出
现;疲劳腐蚀是钢铁在交变应力作用和腐蚀介质的共
同作用下产生的一种腐蚀现象,同时也是在桥梁工程
的索结构中发生较为普遍、概率较大的腐蚀现象,减少
疲劳腐蚀的主要方法是选择适应相关腐蚀环境的抗腐
蚀的材料,同时对材料表面进行镀锌、涂漆等方法减轻
疲劳腐蚀的作用。
桥梁工程设计施工过程中,针对索结构的应用,从
保证其使用安全考虑通常都留有相对较大的安全系
数,不同的索结构及材料类型对相应的安全系数有具
体要求,尽管如此,各种索结构通常仍是在较高的应力
状态下工作的,虽然对于工作疲劳应当没有影响,但是
在高应力状态下,腐蚀介质和应力的相互发生作用,如
果不进行合理有效的防护处理,其腐蚀是非常容易发
生的,腐蚀发生将会大大影响钢丝的受力性能,同时从
桥梁工程的构造特点考虑,索结构与其它构造的衔接
部位通常也是最易受腐蚀的薄弱的地方,同时悬索桥
的主缆索在锚碇范围是通过散索鞍后散开在锚室内进
行锚固,而锚碇为地下结构,无论采用何种锚碇构造,
锚室内的空气湿度通常都很大,对包括缆索及各种连
接构件的防腐都十分不利,目前,在锚碇洞室内通常还
需设置排水及除湿设备,以改善洞室内的腐蚀环境条
件。1967年12月,美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之
间的俄亥俄大桥突然倒塌,事故调查的结果就是因为
应力腐蚀和腐蚀疲劳产生的裂缝所致。
4　钢丝的热浸镀锌处理
热浸镀锌工艺在桥梁工程中得到了广泛应用,尤
其是在各类索结构的防腐处理中应用更是极为普遍,
是目前对钢丝防腐处理的常规工艺方法,对钢丝进行
热浸镀锌可以有效防止或减小索结构在制造、运输、架
设以及使用过程中的锈蚀,结合其它合理的防腐处理
措施,切实保障其耐蚀要求,进而为整个工程的安全长
期使用提供良好条件。热浸镀锌工艺已有较长的发展
历程,用于钢丝防护主要是随着现代悬索桥的建设而
得到发展并逐步扩大其应用范围,美国是世纪上建造
现代悬索桥最早的国家,在20世纪30年代就开始在
悬索桥上使用主缆及吊索系统用镀锌钢丝,比如世界
闻名的金门大桥,而一些没有使用镀锌钢丝的桥梁多
因应力腐蚀或腐蚀疲劳而不得不后期进行换索加固。
热浸镀锌即是把钢铁浸入温度达440~465℃或
者更高温度的熔化锌中进行处理的过程,铁基体与熔
锌反应,形成铁-锌合金层覆盖在整个工件表面,镀锌
表面有一定的韧性,可耐很大的摩擦及冲击,同时与基
体有着良好的结合,钢丝热浸镀锌的基本工艺流程为:
除油→水洗→酸洗→水冲洗→熔剂处理→烘干→热镀
锌→后处理→收线→成品。热浸镀锌的镀层厚度通常
在50~250μm,对于钢丝要求其锌层重量控制在300
g/m2以上,同时对附着力按有关要求进行严格的检查
控制,镀锌质量保证主要的控制因素包括表面基材处
理效果、助熔方式、镀锌时间、引出方式、引出后的处理
(锌层均匀性及表面效果)等。
5　环氧树脂涂层处理
5. 1　基本材料特点及应用条件
环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用
下缩聚而成的高聚物,含有极性高而不易水解的脂肪
基和醚键,涂膜的耐化学性好,其结构是刚性的苯环和
柔性的烃链交替排列,物理机械性能良好,同时其固化
时体积收缩率低,可避免由于内应力的产生影响附着
力,由于环氧树脂属热固性树脂,其固化后形成的三维
交联的主体结构会导致其很少有分子键滑动,因而使
用中需增加其韧性指标,通常可采用胺类固化剂,有机
多元胺在常温条件下能与环氧树脂交联固化,所形成
的涂膜具有良好的附着力及硬度指标,同时具有耐脂
肪烃溶剂性、耐稀酸(碱)性和耐盐水性,防腐性能十
分理想。
当需要防护处理的金属结构等处于较为特殊的使
用环境条件(如埋于地下土层当中等),根据其腐蚀特
点及对防腐材料的性能特点要求,可针对配方作进一
步改进以满足相关的使用要求。由于煤焦沥青含有环
烃结构,如酚或塞酚之类具有很好的抗腐蚀细菌功能,
同时具有很好的水下不渗透性,因此,在环氧树脂防腐
体系里加入煤焦沥青可使其具有一般环氧树脂所不具
有的特性,可以有效提高涂层在土壤中的抗水渗透性
及抗细菌腐蚀性能等,其涂料配方由环氧树脂、溶剂、
固化剂、填料等组成。
根据实际使用环境条件的不同,钢铁等金属材料
的腐蚀过程及腐蚀类型较为复杂多样,主要为化学腐
蚀及电化学腐蚀等,为保证其使用耐久性及结构安全,
必须进行防腐处理,对涂膜的基本质量要求包括涂膜
厚度的合理选择、附着力、耐皂化性能、化学耐久性、耐
冲击性等。采用环氧树脂涂层防护处理对工艺设备的
要求很高,其应用于桥梁等工程的防护处理在美国、日
本等国家发展起步较早,国内近年来也发展很快,由于
需进行专业化生产的特点,已有部分生产厂家引进了
必要的技术和设备,通过消化吸收具备了相应的生产
能力。目前在桥梁等工程上应用最多的是环氧喷涂钢
绞线(简称SC钢绞线),由于工艺处理复杂,技术要求
高,因而其造价相对较高,但由于其优良的防腐性能条
件和技术优势使之具备广阔的发展应用前景,主要应
用于斜拉索、吊索、桥梁体外索加固、岩(土)体加固及
一些地下工程等对防腐性能要求很高的工程,也可用
于常规工程,用于桥梁等工程后防腐年限大幅度提高,
结构安全更有保障,同时可以有效避免或减少后期损
失,如斜拉桥曾较多地发生断索等工程事故需要进行
更换处理,其换索施工不仅对正常交通造成很大影响,
而且所需费用十分昂贵,各种损失巨大。
5. 2　SC钢绞线主要技术特点
随着高强度预应力钢绞线在包括桥梁等许多工程
中日趋广泛的应用,特别是根据各类索结构的构造形
式、应用环境特征、腐蚀特点,同时考虑在保证工程整
体寿命及结构安全方面的重要作用,对其防腐效果及
耐久性提出了越来越高的要求,防腐处理技术的相应
发展是其关键,为从根本上有效解决钢绞线的防腐耐
久性问题,环氧树脂涂层预应力钢绞线(英文名称Sur-
passCoa.t Strand,故简称SC钢绞线)技术得到了很快
的发展及应用,从涂装操作特点考虑属粉末涂装法,常
用的粉末涂装主要有流动浸渍法和静电喷涂法, SC钢
绞线系采用高压静电喷涂法将环氧树脂粉末喷射于钢
绞线各根钢丝上,然后加热熔融、固化、冷却,从而在组
成钢绞线的各根钢丝外表面形成一层致密的环氧涂
膜,为实现这一目标,喷涂前需将钢绞线各根钢丝暂时
打散,喷涂后再将其复扭成型。
以前对钢绞线的防腐处理通常采用镀锌钢绞线、
外表面整体进行树脂填充及涂装环氧层、普通钢绞线
外侧设热挤PE防护层等处理方法,而SC钢绞线则是
对组成钢绞线的各根钢丝外表面都进行环氧涂膜处
理,要求环氧涂膜层有良好的致密性及厚度均匀,因此
称之为全涂装钢绞线。SC钢绞线系与其它防腐处理
类型的钢绞线的主要区别是由于所用的防腐材料与工
艺上的不同,从而造成其防腐效果及钢绞线机械性能
方面的较大差异,一般钢丝或钢绞线经镀锌处理后,由
于镀锌过程对钢丝表面不可避免地产生一定损伤,因
而机械性能均有所下降,体现在设计中的影响主要是
强度指标需要降低,另外,镀锌钢绞线表面锌层被刮伤
后,刮伤处会产生阴极电化学反应,从而加快腐蚀的发
生,其它防腐处理方式也存在一定的薄弱之处,包括防
腐效果、物理特性变化、锚具要求、与混凝土的附着效
果、对施工操作的影响等方面, SC钢绞线主要技术特
点如下:
5.2.1　对构成钢绞线的各根钢丝都进行了充分的表
面材质调整,各根钢丝一边旋转一边进行涂装处理,与
其它涂装法比较,其膜层厚度较薄(平均120 ~
180μm)且均匀,同时致密性好,耐磨性强,可靠性高,
具有良好的耐离子渗透、耐化学品、耐电压、耐紫外线
辐射、耐疲劳性能等基本特点,综合防腐效果十分理
想,应用前景广阔。
5.2.2　与涂装前的普通钢绞线相比, SC钢绞线的强
度及柔软性没有降低,同时,由于涂装处理时的温度不
高,不会出现镀锌处理造成的强度损失较大的特点,其
强度指标与不涂装钢绞线基本没有区别,松弛率也可
保证,十分有利于设计施工控制。
5.2.3　普通钢绞线即使出厂不久,局部仍易产生锈蚀
或浮锈,而在存放时间较长、保护措施不利条件下或由
于施工养护等方面的原因,极易发生较为严重的腐蚀
现象,甚至导致报废,而SC钢绞线在制造时需在打散
情况下对各钢丝进行表面防腐处理,成型后不会出现
防腐蚀薄弱部位,不会发生锈蚀现象,合理的操作可充
分保证其涂膜质量。
涂装处理后的SC钢绞线较原基材外径变化很
小,目前所用的常规锚具、夹片仍可适用,无需另行采
用专用锚具,有利于方便施工、合理控制投资。
由于膜层厚度相对较薄, SC钢绞线的涂装材料用
量较少,有条件作到价格更为合理,现场施工通常不会
另行增加费用,目前主要在于出厂价格相对较高,其主
要原因在于对设备、技术及操作工艺要求很高等方面
因素,同时国内能够生产的厂家也有限,随着普及率的
不断提高及各方面条件的不断改善,其价格也会相应
降低。
6　结论
(1)索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁
等多种工程中得到广泛应用,同时,随着设计施工技术
及材料工艺不断发展,其应用范围日益扩大,在工程建
设中发挥着极为重要的作用,特别在大型工程建设中
具有难以替代的作用。
(2)为保证制造质量及精度要求,降低现场工作
量及难度,进行工厂化生产制造是主要应用发展方向,
应根据工程特点进行合理选择,包括合理的锚固连接
构造。
(3)根据材料自身及使用环境特点,为保证工程
长期安全使用,避免或减少各种损失,对索结构的防腐
必须高度重视,采取相应工程处理措施。
(4)对索结构的防腐应采取综合工程措施,随着
技术进步及认识程度的不断提高,在此方面已取得很
大发展。除对索体材料自身进行必要的镀锌、环氧喷
涂等措施外,对成型后的索体结构进行热挤PE及其
它防护处理措施,可取得良好防腐效果。
参考文献:
[1]　中华人民共和国交通部.公路悬索桥设计规范(报批稿)
[S].
[2]　JTJ 027—96,公路斜拉桥设计规范(试行)[S].
[3]　GB/T 21073—2007,环氧涂层七丝预应力钢绞线[S].
[4]　唐清华,郑史雄.斜拉桥与悬索桥的防腐[ J].四川建
筑, 2005(1): 125-126.