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桥梁的腐蚀环境

日期：

2008/9/6

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　第二章桥梁的腐蚀环境
　　桥梁的建设是根据需要而建造，它横跨各类大江、大河、山川、海湾，连接陆地和岛屿，地理位置干变万化，各处气候条件复杂，腐蚀环境亦各不相同。如南方的湿热和酸雨，北方的寒和冰盐，沿海的盐雾等，都是造成钢桥腐蚀的主要因素，因此研究金属腐蚀环境对钢桥的腐蚀保护至关重要。
　　第一节大气腐蚀
　　桥梁长期暴露在空气中，由于空气中的水分、氧气和腐蚀介质(如雨水中杂质、烟尘、表面沉积物等联合作用)的化学和电化学作用而引起的金属腐蚀现象称为大气腐蚀。
　　受太阳光紫外线、热辐射的影响，空气中温度和湿度等的作用，使非金属材料的分子键发生裂解、分解，引起外观、力学性能、物化性能劣化的现象，称为大气老化腐蚀。
　　一、大气腐蚀的分类
　　大气成分组成如表2-1。从地球自然状态来说，它的主要成分几乎是不变的，大气中水气的含量随着地域、季节、时间等具体条件的变化而有一定变化。此外随着工业化生产污染物的排放，沿海水分的蒸发，不同地域大气中还含有一定量s02、Co、H25、盐雾等物质。

　　 1．按水膜存在和状态分类
　　金属腐蚀发生的两个基本条件是水和氧气，只要二者同时存在，金属就会发生腐蚀。空气小的氧溶解于金属表面的水膜中，当金属发生腐蚀时，它充当阴极去极化作用。水气在大气中的含量通常以空气相对湿度来表示，即大气中的水蒸气压与该同一温度下大气中饱和水蒸气压的比值称为相对湿度。当空气中相对湿度达到1肋％时，大气中的水气就凝结为水滴，降落或凝聚在金属表面就形成了肉眼可见的水膜；即使相对湿度小于100％，由于毛细管凝聚作用，吸附凝聚或化学凝聚作用，水气也可以在金属表面凝聚成很薄的肉眼不可见的水膜。正是由于这层水膜的存在，它能溶解空气中的氧气、盐分、污染气体等，构成腐蚀电解质存在于金属表面，使金属具备了电化学腐蚀或化学腐蚀条件，促使金属以不同腐蚀速率遭受腐蚀。
　　金属大气腐蚀状况在很大程度上取决于金属表面水膜状态，图2-1表示大气腐蚀速度与

　　金属表面存在水膜厚度关系，可以定性划分为四个区域。

　　 I区域：大气相对湿度特别低的情况下，金属表面只有非常薄的吸附水膜，最多仅有几个水分子厚度(约10-100A)，还不足以形成连续的电解液水膜，金属的腐蚀速度相当低，腐蚀程度微弱。如我国北方地区基本属于此类干燥大气区。
　　 Ⅱ区域：随着大气中相对湿度的增加，金属表面水膜逐渐增厚，可以达到几十或几百个水分子厚度层，已能形成连续电解液水膜，金属表面已具备发生电化学腐蚀条件，此区域金属腐蚀速度随水膜厚度增加而急剧增加，此区域我们通常称为干湿交替状态。　　
　　 Ⅲ区域：当大气相对湿度增加时，金属表面水膜厚度层增加到几十微米厚时，处于潮湿大气腐蚀区。由于水膜较厚，氧通过水膜扩散到金属表面变得困难，所以此区域的腐蚀速度有所下降。
　　 Ⅳ区域：当空气相对湿度达到100％时，金属表面形成连续，如大于1 mm的水膜厚度，相当于金属全部浸入在水膜电解质溶液中，金属腐蚀速率相对稳定。
　　在实际设计金属与非金属的防护方案时，往往根据环境条件来确定防护方案，不仅要考虑对金属材料造成的腐蚀，而且还要考虑非金属材料的老化，因此环境的湿度、温度、介质、紫外线等都是必须考虑的因素。通常按气候带和气候区作为防腐方案设计选择依据。
　　 (1)气候带的划分。通常将气候带划分为热带、亚热带、湿带和寒带。　　
　　热带：全年有6—12个月的月平均气温高于或等于25Y；；
　　亚热带：全年有3—5个月的月平均气温高于或等于25~C。并有8个月以上的月平均气温大于10Y：；
　　温带：全年的月平均气温高于10℃的月份最多为7个月，年最低气温不低于—4℃；
　　寒带：年最低气温低于-40~C。
　　 (2)气候区的划分。以相对湿度和温度持续时间划分为湿和区、湿热区、亚湿区、亚干燥区和干燥区。
　　湿和区：全年有1个月内，日均温度高于20℃，相对湿度不低于80％达12h以上的天气；
　　湿热区：全年有2—12个月处于湿和区状态；
　　亚湿区：全年有1-4个月处于湿和区状态；
　　亚干燥区：全年有1-4个月处于月平均气温高于25Y；，相对湿度低于80％的天气；
　　干燥区：全年仅有1个月左右的月平均气温高于25t，相对湿度低于80％的天气。
　　 2．按腐蚀速率分类
　　根据国际标准IS09223《大气腐蚀性分类》标准，将大气环境腐蚀性分为五类：
　　 c1腐蚀性很低
　　 C2 腐蚀性低