То, что делает сталь особенно подверженной повреждениям, — это по сути железо внутри неё, вступающее в химическую реакцию с кислородом и влагой, называемую окислением, в результате которой образуется ржавчина (оксид железа). Когда образуется ржавчина, она значительно увеличивается в объёме по сравнению с первоначальной металлической областью — иногда расширяясь примерно в семь раз по сравнению с исходным размером. Это расширение со временем ослабляет всю конструкцию. В местах, где в воздухе содержится соль, много выбросов от заводов или районах с постоянными перепадами температур, коррозия стали происходит намного быстрее обычного. Некоторые исследования показывают, что в таких суровых условиях сталь может ржаветь в два-три раза быстрее, чем в сухих местах без дополнительных неблагоприятных факторов.
Современные строительные материалы из стальных конструкций включают легирующие элементы, такие как хром (â137¥10,5%), которые образуют самовосстанавливающиеся оксидные слои, блокирующие диффузию кислорода. Добавки меди (0,2â128–0,5%) повышают стойкость к атмосферной коррозии на 50% за счёт стабилизированных защитных патин (NACE 2023). Микролегированные стали, содержащие ниобий и ванадий, демонстрируют замедление распространения ржавчины на 40% по сравнению с обычной углеродистой сталью при испытаниях в условиях влажности.
Сталь ASTM A588 и A606 содержит фосфор, никель и кремний, которые способствуют образованию защитных слоев ржавчины, предотвращающих полное разрушение металла. Эти конкретные марки стали могут выдерживать многократные циклы увлажнения и высыхания в течение примерно 70 лет при размещении вблизи побережья, что снижает расходы на обслуживание примерно на 30 процентов по сравнению с обычными углеродистыми сталями, согласно исследованию SSDA 2022 года. Мы наблюдаем рост их применения в проектах строительства мостов и крупных промышленных зданий со стальным каркасом. Годовой темп роста составляет около 18 % с начала 2020 года, что показывает, как инженеры всё больше ориентируются на долговечность в долгосрочной перспективе, а не только на краткосрочные решения при решении проблем коррозии.
Процесс гальванизации использует электрохимические свойства цинка, чтобы защитить сталь от коррозии способом, который называют жертвенный. При воздействии влажных условий слой цинка склонен к коррозии в первую очередь, сохраняя при этом лежащую под ним сталь нетронутой. Согласно последним испытаниям, проведённым с помощью ускоренного моделирования погодных условий, оцинкованная сталь сохраняет около 96 % своей первоначальной прочности спустя полвека в условиях нормального климата, как сообщалось Институтом долговечности материалов в прошлом году. При горячем цинковании конкретно образуется прочное металлургическое соединение между цинковым покрытием и поверхностью металла. Это обеспечивает хорошее покрытие всех видов форм и сложных соединений. Для конструкций, расположенных вблизи морской воды, где коррозия является серьёзной проблемой, такая обработка снижает эксплуатационные расходы примерно на две трети по сравнению с обычной необработанной сталью за длительный период времени.
Современные защитные системы сочетают эпоксидные грунтовки, устойчивые к щелочной среде, с полиуретановыми покрытиями, устойчивыми к разрушению под воздействием УФ-излучения. Промышленные испытания показывают, что такие многослойные покрытия обеспечивают превосходные эксплуатационные характеристики:
| Тип покрытия | Устойчивость к солевым распылям | Термостойкость при циклическом нагреве и охлаждении |
|---|---|---|
| На основе эпоксидной смолы | 1,200 Часов | -40 °C до 80 °C |
| Полиуретан | 2000+ часов | -30 °C до 120 °C |
Такое сочетание предотвращает образование микротрещин и сохраняет эластичность при тепловом расширении, повышая долговечность в динамических условиях.
Соблюдение стандарта ASTM D7091 обеспечивает длительную эффективность покрытия и гарантирует защиту на протяжении 35–40+ лет при правильном нанесении. К ключевым параметрам относятся:
Проекты, соответствующие этим стандартам, сталкиваются с на 82% меньшим количеством ремонтов, связанных с коррозией, в течение двух десятилетий, что подчеркивает их ценность для продления срока службы стальных конструкций.
Стальные конструкции отлично работают в суровых условиях, если они спроектированы с учетом мер по предотвращению проникновения влаги и коррозии. Эти подходы объединяют инженерные принципы и материалы, позволяя увеличить срок службы конструкций на десятилетия.
Вода имеет тенденцию проникать через слабые места, которые мы называем стыками и швами. В настоящее время строители подходят к этому вопросу более осознанно, используя сварные соединения или герметизированные перекрывающиеся панели, которые по сути исключают зазоры. Что касается предотвращения проблем с конденсацией, то отлично справляются наклонные планки примыканий в сочетании с правильно выполненными капельницами и специальными стыками, предназначенными для разрыва тепловых мостиков. Суть заключается в том, чтобы поверхности имели схожую температуру, предотвращая таким образом образование влаги. Недавнее исследование ASTM 2023 года показало довольно впечатляющий результат: в зданиях, где использовались такие термически оптимизированные стыки, внутренняя конденсация снизилась примерно на 62 % по сравнению со старыми конструкциями. Понятно, почему в последнее время всё больше подрядчиков переходят на использование таких решений.
Эффективный дренаж снижает 85 % рисков коррозии, связанной с влагой (KTA Lab 2024). Ключевые проектные особенности включают:
Эти элементы работают совместно, чтобы минимизировать скопление влаги и продлить срок службы покрытий.
Большинству крыш требуется уклон не менее четверти дюйма на фут, чтобы избежать скопления воды в обычных климатических условиях. Однако для зданий, расположенных вблизи побережья, разумно увеличить уклон до половины дюйма на фут, поскольку соленая вода имеет тенденцию дольше задерживаться на более плоских поверхностях. Также важна ориентация. Здания, расположенные таким образом, что их главный фасад обращён навстречу направлению ветра, согласно исследованию 2022 года, проведённому специалистами по влиянию ветра на конструкции, отводят ливневые воды примерно на тридцать процентов быстрее. И не стоит забывать и о карнизах. Увеличение их вылета от двадцати четырёх до тридцати шести дюймов создаёт защитный барьер от интенсивных вертикальных осадков, что означает меньшее количество влаги, попадающей непосредственно на стены, а значит, меньше проблем с коррозией и гниением с течением времени.
В засушливых регионах сталь расширяется примерно на 0,006 % на °F (ASTM 2023). Инженеры решают эту проблему с помощью сплавов с низким коэффициентом теплового расширения и отражающих керамических покрытий, которые снижают температуру поверхности до 30 °F. Вентилируемые крыши и компенсационные швы компенсируют изменения размеров, предотвращая накопление напряжений в районах, где температура превышает 110 °F.
Сочетание дорожной соли и постоянных циклов заморозки и оттаивания действительно ускоряет проблемы коррозии в американской инфраструктуре, с затратами, превышающими полмиллиарда долларов в год, согласно отчету FHWA от 2024 года. Для борьбы с этим повреждением промышленные стальные конструкции обычно используют тяжелое оцинкованное покрытие уровня G-235 и несколько слоев эпоксидной защиты. Умные конструктивные особенности также помогают бороться с проблемой системы нагретого дренажа предотвращают образование льда, а структурные компоненты построены с склонами, которые естественным образом выливают снег и воду. Для дополнительной защиты, где это имеет самое важное значение, многие объекты применяют богатые цинком прамеры специально на сварных соединениях, поскольку эти области, как правило, больше всего страдают от всего этого отмерзающего соляного воздействия в зимние месяцы.
Морские нержавеющие стали (сплав 316L) и цинко-алюминиево-магниевые покрытия устойчивы к солевому туману в восемь раз дольше, чем стандартное гальванизированное покрытие (ISO 9223:2023). В тропическом климате постоянные вентиляционные зазоры и гидрофобные герметики снижают конденсацию. Согласно исследованию NACE 2024 года, здания, использующие эти комплексные методы, требовали на 53 % меньше обслуживания в прибрежных условиях после 15 лет воздействия морской воды.
Профилактическое техническое обслуживание имеет важнейшее значение для сохранения коррозионной стойкости стальных конструкций в течение десятилетий. Хотя передовые материалы и покрытия обеспечивают базовую защиту, регулярный уход гарантирует долгосрочную надёжность в условиях экологических нагрузок.
Полугодовые осмотры выявляют ранние признаки разрушения покрытия, такие как растрескивание, отслаивание или деградация под воздействием УФ-излучения, особенно в зонах с высоким уровнем воздействия, например, в соединениях и сварных швах. Использование стандартизированных контрольных списков, соответствующих руководствам ASTM, позволяет своевременно вмешиваться и определять приоритетные участки для ремонта.
Ультразвуковое измерение толщины и визуальные обследования позволяют выявить начальную коррозию, вызванную микротрещинами или нарушением целостности покрытия. Своевременная зачистка и нанесение нового покрытия предотвращают распространение ржавчины, избегая дорогостоящей замены компонентов. Начало ремонта в течение 24 месяцев после обнаружения снижает долгосрочные расходы на техническое обслуживание на 34 % (Industrial Materials Journal, 2022).
Оцинкованный склад в прибрежной зоне с высокой влажностью сохранил 98% целостности покрытия после 15 лет эксплуатации благодаря ежеквартальным промывкам и подкраске каждые три года. Стратегически организованные уклоны для стока воды и замена силиконовых герметиков каждые восемь лет предотвратили застой воды, что демонстрирует, как пассивное проектирование и активное техническое обслуживание совместно обеспечивают долговечность конструкций.
Сталь естественным образом подвергается коррозии, когда железо соединяется с кислородом и влагой, образуя ржавчину. Внешние факторы, такие как соленый воздух, промышленные выбросы и перепады температур, ускоряют этот процесс.
Современные строительные материалы из стали содержат легирующие элементы, такие как хром и медь, которые образуют защитные слои, препятствующие коррозии и распространению ржавчины.
Защитные покрытия, такие как цинкование, и многослойные системы, например эпоксидные и полиуретановые, обеспечивают долгосрочную защиту, предотвращая образование ржавчины и сохраняя структурную целостность.
Copyright © 2025 by Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co.,Ltd. - Политика конфиденциальности
EN
