沪杭高铁客站雨棚钢结构防腐涂装体系研究

摘要

随着高速铁路的日益发展，高速度、高质量已成为铁路建设的重点。建设过程中要求站台雨棚既具有足够的美观度以及耐久性，还必须尽量缩短工期，因此，在近期客站雨棚建设中大部分采用大跨度钢结构。为了延长钢结构的使用年限，确保雨棚的正常使用，钢结构防腐已成为站台雨棚建设的重点。在各种金属防腐蚀的方法中，涂层技术是目前最常用的手段之一。涂层金属的腐蚀与涂层的性能密切相关，而涂层防腐蚀性能取决于涂层与金属基体之间的粘结强度以及涂层本身的抗紫外光照射，以及抗水等其它离子的渗透能力等诸多因素。
　　 通过对沪杭沿线近年来的气候、大气污染成分特征，以及雨棚所处环境腐蚀因素的分析，将沪杭沿线大气腐蚀环境等级定义为C4等级。结合长三角地区典型客站钢结构涂装的劣化状况和特征，以此确定沪杭高铁新建客站钢结构的涂装体系种类和涂装方式。
　　 本论文结合物理检测方法和电化学方法分别对底漆、面漆进行检测筛选，判断不同涂层体系的耐久性，结果表明，物理检测方法结果与电化学方法结果一致，可确定涂层体系中耐久性最好的为环氧防锈底漆，环氧云铁中间漆/氟碳面漆体系。
　　 本文研究了相同涂层体系在不同表面处理等级Sa2.5、St2、St3时的交流阻抗谱图特征，结果表明，经过相同的腐蚀周期后，涂层体系的性能在不同碳钢基体表面处理等级下相差很大。在Sa2.5的碳钢基体上，涂层体系的耐久性最优，在10个腐蚀周期后其仍然具有优异的防腐性能。而St2碳钢基体上的涂层均已失效，不能起到任何保护作用。
　　 本文以交流阻抗为基础，分析了侵蚀溶液不同浸泡时间时涂层体系的等效电路，并以此分析涂层体系的电阻、特征频率、涂层孔隙率的变化，可知，随着浸泡时间的延长，涂层电阻越来越小，特征频率越米越低，涂层孔隙率逐渐增大。
　　 分析三种防腐涂层寿命预测模型：（1）灰色模型以防腐涂层在不同时间的腐蚀面积预测涂层的腐蚀发展趋势，并且预测精度随着检测次数的增多，得到的结果越准确；（2）涂层失光率预测模型以涂层在不同时间的火光率为基础，拟合涂层火光率变化曲线，计算涂层在涂层失光率到达75％、涂层起泡以及腐蚀到达规定深度所需要的时间，三者的总和即为涂层的预测寿命；（3）涂层电化学预测模型，基于涂层电化学测试结果以及电化学理论，计算涂层到达开孔的时间以及涂层开孔率达到5％所需要的时间之和。

目录

文摘

英文文摘

符号表

第一章 绪论

1.1 钢结构腐蚀与防护

1.1.1 钢结构腐蚀现状

1.1.2 钢结构腐蚀机理

1.1.3 钢结构防腐方法

1.1.4 钢结构建筑常用防腐涂装体系

1.2 客站雨棚钢结构涂层的耐久性现状

1.2.1 雨棚钢结构涂层的涂装现状

1.2.2 涂层体系耐久性研究现状及存在的问题

1.3 钢结构涂层耐久性检测方法的对比分析

1.3.1 常规检测法

1.3.2 电化学方法

1.3.3 光谱学方法

1.3.4 表面分析技术

1.4 论文的研究目标和研究内容

1.4.1 论文的研究目标

1.4.2 主要研究内容

第二章 涂层耐久性及比对体系的确定

2.1 雨棚防腐蚀涂料、防火涂料及其涂装体系

2.1.1 防腐蚀涂层的作用

2.1.2 防火涂层的作用

2.1.3 防腐涂层与防火涂层的兼容性

2.1.4 大型钢结构防腐蚀涂料及其与防火涂料的配套体系

2.2 造成腐蚀的大气环境与机理分析

2.2.1 造成腐蚀的大气中的气候闪素

2.2.2 钢结构腐蚀环境分类

2.2.3 沪杭高铁雨棚钢结构的大气腐蚀环境等级

2.3 影响防腐涂层劣化的因素分析

2.3.1 涂层劣化的过程与机理

2.3.2 沪杭沿线雨棚钢结构的腐蚀特点

2.4 比对涂层体系及涂装方式确定

2.4.1 比对涂层体系

2.4.2 涂装方式

2.5 本章小结

第三章 不同涂层体系的性能测试

3.1 试验方法

3.1.1 对比体系样板

3.1.2 实验方案

3.1.3 性能测试方法

3.2 不同涂层体系的性能表征

3.2.1 不同涂层体系的附着力

3.2.2 不同涂层体系的盐雾老化试验

3.2.3 不同面漆的紫外老化测试

3.3 本章小结

第四章 不同涂层体系的电化学测试

4.1 试验方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验方法

4.2 交流阻抗检测试验

4.2.1 不同底漆单涂层体系的交流阻抗测试

4.2.2 不同底漆双涂层体系的交流阻抗测试

4.2.3 不同底漆三涂层体系的交流阻抗测试

4.2.4 不同而漆三涂层体系的交流阻抗测试

4.2.5 不同表面处理对涂层性能的影响

4.3 涂层性能的变化规律表征

4.3.1 电化学等效电路模型

4.3.2 涂层的电阻和防护性能

4.3.3 特征频率值的变化

4.3.4 涂层孔隙率的计算

4.4 本章小结

第五章 耐久性预测模型与预测分析

5.1 涂层耐久性预测的目的与基本思路

5.1.1 涂层耐久性预测目的

5.1.2 涂层耐久性预测的基本思路

5.2 耐久性预测的模型建立与分析

5.2.1 灰色模型

5.2.2 涂层失光率预测寿命

5.2.3 涂层电化学试验结果预测寿命模型

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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