文档介绍：杭州湾跨海大桥钢桩腐蚀防护
杭州湾跨海大桥图片展示
目录
1 概述
2 海洋环境对金属的影响因素
3 海洋腐蚀破坏的主要形式
4 海洋环境下钢结构腐蚀防护方法发展过程
5 杭州湾跨海大桥钢管桩防腐蚀设计的主要思路
6 关于熔结环氧复合涂层材料结构和性能的研究和讨论
7 阴极保护设计与施工的特点
8 关键技术需要注意
9 结论
1. 概述
杭州湾大桥北起嘉兴,横跨杭州湾止于宁波慈溪,全长36公里,可将宁波到上海间的陆路程缩短120余公里,成为目前世界上最长的跨海大桥。
设计杭州湾跨海大桥时,根据杭州湾海域复杂的海况,特别是为了降低成本,缩短施工周期,希望尽可能采用预制构件,变海上施工为陆上施工,提出了“集桩式桥墩”设计概念。作为基础结构的每个桥墩由10~12个的钢管桩组成。杭州湾大桥所采用的钢管桩长88m,,壁厚22mm是很难维修不可更换的水下构件,要求服役期超过100年。因此,基础结构钢管桩在海水中的长效耐腐蚀性和全面腐蚀控制方案实际上成为实现这种建桥设计构想的先决条件。在世界建桥史上如何解决这类桥桩的腐蚀问题尚无先例。
2. 海洋环境对金属的影响因素
盐度
盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变,在公海的表层海水中,%~%,这对一般金属的腐蚀无明显的差异。但海水的盐度波动却直接影响到海水的比电导率,比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素,同时因海水中含有大量的***离子,破坏金属的钝化,所以很多金属在海洋环境中遭到严重腐蚀。
含氧量
海洋环境对金属腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。海水中的含氧量是影响海洋环境对金属腐蚀性的重要因素。氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度,随海水盐度增加或温度升高,氧的溶解度降低。如果完全除去海水中的氧,金属是不会腐蚀的。对碳钢、低合金钢和铸铁等,含氧量增加,则阴极过程加速,使金属腐蚀速度增加。但对依靠表面钝化膜提高耐蚀性的金属,如铝和不锈钢等,含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳定性提高,点蚀和缝隙腐浊的倾向减小。
CO2、碳酸盐的影响
海水中的CO2主要以碳酸盐和碳酸氢盐的形式存在,并以碳酸氢盐为主。CO2气体在海水中的溶解度随温度、盐度的升高而降低,随大气中CO2气体分压的升高而升高。海水中的碳酸盐对金属腐蚀过程有重要影响,碳酸盐通过pH值的增大,在金属表面沉积形成不溶的保护层,从而对腐蚀过程起抑制作用。
温度的影响
海洋环境中温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。表层海水温度还随季节而呈周期性变化。温度对海水腐蚀的影响是复杂的。温度升高,会加速金属的腐蚀。另一方面,海水温度升高,海水中氧的溶解度降低,同时促进保护性碳酸盐的生成,这又会减缓钢在海水中的腐蚀。但在正常海水含氧量下,温度是影响腐蚀的主要因素。这是因为含氧量足够高时,控制阴极反应速度的是氧的扩散速度,而不是含氧量。对于在海洋环境中对金属钝化的研究,温度升高,钝化膜稳定性下降,点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。
海水流速的影响
海水腐蚀是借助氧去极化而进行的阴极控制过程,并且主要受氧的扩散速度的控制。另一方面,在海环境中水海对金属表面有冲蚀作用,当流速超过某一临界流速时,金属表面的腐蚀产物膜被冲刷掉,金属表面同时受到磨损,这种腐蚀与磨损联合作用,使钢的腐蚀速度急剧增加。对于在海水中能钝化的金属,如不锈钢、铝合金、钛合金等,海水流速增加会促进其钝化,可提高耐蚀性。
海生物对海洋环境中金属腐蚀研究的影响
海生物在大多数情况下是加大腐蚀的,尤其是局部腐蚀。海水中叶绿素植物可使海水中含氧量增加,海生物放出的CO2使周围海水酸性加大,海生物死亡、腐烂可产生酸性物质和H2S,这些都可使腐蚀加速。此外,有些海生物会破坏金属表面的油漆或镀层,有些微生物本身对金属就有腐蚀作用。