Corten Steel được sử dụng rộng rãi trong-cầu vượt biển, cơ sở hạ tầng cảng và các dự án-liên quan đến hàng hải khác do hiệu suất-tự bảo vệ của nó. Tuy nhiên, trong môi trường phun sương-muối-cao, các ion clorua (Cl⁻) trong sương biển có thể dễ dàng xuyên qua lớp rỉ sét ban đầu, phá hủy sự hình thành lớp rỉ sét bảo vệ -FeOOH dày đặc và thậm chí gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ. Do đó, việc chọn Thép Corten có khả năng chịu được thời tiết-cao cấp (chẳng hạn như S355J0WP, Q355GNH) chỉ là sự đảm bảo cơ bản; việc kết hợp các biện pháp chống ăn mòn phụ trợ thích hợp là điều cần thiết để kéo dài tuổi thọ sử dụng của kết cấu. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết các biện pháp phụ trợ này và mức tăng chi phí tương ứng của chúng, cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho khách hàng nước ngoài.
1. Các biện pháp chống ăn mòn-phụ trợ chính cho môi trường phun muối-muối-cao
Mục tiêu cốt lõi của các biện pháp chống-ăn mòn phụ trợ là ngăn chặn sự xâm nhập của Cl⁻ và làm chậm quá trình ăn mòn. Sau đây là các biện pháp hiệu quả và được sử dụng phổ biến nhất, có thể được lựa chọn hoặc kết hợp tùy theo kịch bản dự án cụ thể (chẳng hạn như dầm chính cầu vượt biển, lan can cảng, các bộ phận cầu cảng):
1.1 Xử lý tẩm Silane
Ngâm silane là một biện pháp "chống ăn mòn vô cơ" được sử dụng rộng rãi, phù hợp với nhiều thành phần Corten Steel khác nhau trong môi trường phun-muối{2}}cao. Nguyên lý hoạt động của nó là tạo thành một màng siloxane dày đặc và{4}}không thấm nước trên bề mặt Corten Steel và trong các lỗ của lớp rỉ sét, có thể ngăn chặn sự xâm nhập của Cl⁻, nước và oxy một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng đến sự hình thành lớp rỉ sét tự bảo vệ.
Điểm thi công: Đầu tiên, làm sạch bề mặt của Corten Steel (loại bỏ rỉ sét, vết dầu và tạp chất), sau đó phun hoặc chải chất tẩm silane (thường được pha loãng với nước khử ion) và xử lý ở nhiệt độ phòng trong 24-48 giờ. Đối với các bộ phận chính (như bộ phận chịu lực của cầu), nên sơn hai lớp để đảm bảo độ dày màng (độ dày màng khô Lớn hơn hoặc bằng 10 μm).
Kịch bản áp dụng:-Các bộ phận phụ trợ của cầu vượt biển, kết cấu thép của cơ sở cảng và các bộ phận yêu cầu giữ lại màu gỉ tự nhiên của Corten Steel (tẩm silan trong suốt và không làm thay đổi hình thức bên ngoài).
1.2 Hệ thống phủ chống ăn mòn
Đối với các bộ phận có yêu cầu chống ăn mòn cao (chẳng hạn như dầm chính cầu vượt biển, kết cấu chịu lực cầu cảng), có thể sử dụng hệ thống phủ chống ăn mòn chuyên nghiệp. Hệ thống này thường áp dụng cấu trúc "sơn lót + lớp phủ ngoài" và vật liệu phủ được chọn nhờ khả năng chống phun muối và xói mòn ion clorua mạnh mẽ.
Sự kết hợp lớp phủ phổ biến: Sơn lót giàu Epoxy kẽm-(độ dày màng khô 60-80 μm) + lớp phủ ngoài fluorocarbon (độ dày màng khô 40-60 μm). Lớp sơn lót giàu kẽm Epoxy có khả năng bảo vệ catốt và độ bám dính tuyệt vời, trong khi lớp sơn phủ fluorocarbon có khả năng chống chịu thời tiết mạnh mẽ, chống tia cực tím và chống phun muối, tuổi thọ của hệ thống sơn có thể đạt tới 15-20 năm.
Kịch bản áp dụng: Các bộ phận-chịu tải chính của cầu vượt biển-, kết cấu thép của cần trục ở cảng và các bộ phận-tiếp xúc trực tiếp với phun nước biển trực tiếp trong thời gian dài.
1.3 Bảo vệ catôt
Bảo vệ catốt là một biện pháp "chống{0}}ăn mòn chủ động", thường được sử dụng kết hợp với các biện pháp khác dành cho các kết cấu Corten Steel quy mô lớn-trong môi trường phun-muối-cao. Nó hoạt động bằng cách biến cấu trúc Corten Steel trở thành cực âm trong tế bào ăn mòn điện hóa, do đó ức chế sự hòa tan anốt (ăn mòn) của thép.
Các loại phổ biến: Bảo vệ catốt bằng cực dương hy sinh (sử dụng cực dương bằng hợp kim kẽm hoặc hợp kim nhôm, được lắp đặt trên kết cấu Corten Steel và tự ăn mòn để bảo vệ thép) và bảo vệ bằng catốt bằng dòng điện cưỡng bức (sử dụng nguồn điện bên ngoài để cung cấp dòng điện, phù hợp với các công trình-quy mô lớn chẳng hạn như cầu vượt{1}}biển). Bảo vệ cực dương hy sinh được sử dụng rộng rãi hơn trong các cơ sở cảng do lắp đặt đơn giản và chi phí bảo trì thấp.
Kịch bản áp dụng: Các công trình phụ-cầu vượt biển (chẳng hạn như trụ cầu), cọc cầu cảng và các công trình-thép hàng hải quy mô lớn.
1.4 Thiết kế bảo vệ và thoát nước bịt kín
Ngoài các biện pháp chống ăn mòn bằng vật liệu và hóa học,{0}}việc tối ưu hóa thiết kế kết cấu cũng có thể giảm nguy cơ ăn mòn. Bảo vệ bịt kín và thiết kế thoát nước hợp lý có thể tránh sự tích tụ nước muối trên bề mặt Corten Steel, từ đó làm giảm sự ăn mòn của Cl⁻.
Biện pháp cụ thể: Sử dụng chất bịt kín chống chịu thời tiết (chẳng hạn như chất bịt kín silicon trung tính) để bịt kín các mối nối và lỗ bu lông của các bộ phận Corten Steel; thiết kế độ dốc bề mặt các bộ phận hợp lý để đảm bảo nước mưa, nước biển có thể thoát đi nhanh; lắp đặt thiết bị thoát nước dưới đáy các bộ phận để tránh đọng nước.
Kịch bản áp dụng: Tất cả các môi trường phun-muối-cao Kết cấu Corten Steel, đặc biệt là các mối nối thành phần và khu vực kết nối bu lông.
1.5 Bảo dưỡng định kỳ & Sửa chữa lớp rỉ sét
Bảo trì thường xuyên là sự đảm bảo quan trọng cho-hiệu quả lâu dài của các biện pháp chống-ăn mòn. Đối với kết cấu Thép Corten trong môi trường phun-muối-cao, cần tiến hành kiểm tra thường xuyên và sửa chữa lớp rỉ sét để xử lý kịp thời các vấn đề ăn mòn cục bộ.
Nội dung bảo trì: Kiểm tra lớp gỉ bề mặt và lớp phủ chống{0}}ăn mòn 1-2 năm một lần; đối với các lớp rỉ sét bị bong ra hoặc hư hỏng, hãy sử dụng chất tẩy rỉ sét chuyên nghiệp để làm sạch chúng, sau đó bôi chất tăng tốc và chất đóng rắn chống gỉ thép phong hóa; đối với lớp phủ bị hư hỏng, sửa chữa kịp thời theo hệ thống lớp phủ ban đầu.
2. Tác động chi phí của các biện pháp-chống ăn mòn phụ trợ
Mức tăng chi phí của các biện pháp chống ăn mòn phụ-khác nhau tùy theo loại biện pháp, độ khó thi công và diện tích bộ phận. Sau đây là phạm vi chi phí của các biện pháp phổ biến (lấy chi phí của vật liệu cơ bản Corten Steel làm tham chiếu, đơn vị là USD/㎡ và chi phí cụ thể bị ảnh hưởng bởi quy mô dự án và các yếu tố khu vực):
2.1 Xử lý tẩm Silane
Giá thành của chất tẩm silane khoảng 8-12 USD/L, liều lượng trên một mét vuông là 0,2-0,3 L (cho một lớp). Tổng chi phí (bao gồm vật liệu, nhân công và làm sạch bề mặt) là 3-6 USD/㎡, làm tăng tổng chi phí của bộ phận lên khoảng 5-10% (dựa trên chi phí vật liệu cơ bản là 60 USD/㎡).
2.2 Hệ thống phủ chống ăn mòn
Chi phí của lớp sơn lót giàu epoxy{0}}kẽm là khoảng 15-20 USD/L và chi phí của lớp phủ ngoài fluorocarbon là khoảng 30-40 USD/L. Tổng chi phí vật liệu trên một mét vuông là 12-18 USD, cộng với chi phí nhân công và xử lý bề mặt, tổng chi phí là 18-25 USD/㎡. Tổng chi phí linh kiện tăng khoảng 30-35%.
2.3 Bảo vệ catôt
Chi phí bảo vệ catốt bằng cực dương hy sinh tương đối thấp: chi phí cho cực dương bằng hợp kim kẽm khoảng 5-8 USD/kg và chi phí lắp đặt trên mỗi mét vuông là 10-15 USD. Tổng chi phí là 15-20 USD/㎡ và chi phí tăng thêm khoảng 25-30%. Chi phí ban đầu của việc bảo vệ cathode bằng dòng điện cưỡng bức cao hơn (khoảng 25-35 USD/㎡), nhưng nó hiệu quả hơn về mặt chi phí đối với các công trình quy mô lớn có tuổi thọ hơn 30 năm.
2.4 Thiết kế bảo vệ và thoát nước bịt kín
Chi phí của chất bịt kín chịu được thời tiết-là khoảng 12-15 USD/L và liều lượng trên mỗi mét mối nối là 0,1-0,2 L. Tổng chi phí (bao gồm chất bịt kín và lắp đặt) là 2-4 USD/㎡ và mức tăng chi phí là khoảng 3-5%. Thiết kế thoát nước chủ yếu làm tăng chi phí thiết kế và chi phí bổ sung không đáng kể trong tổng chi phí của dự án.
2.5 Bảo dưỡng định kỳ & Sửa chữa lớp rỉ sét
Chi phí bảo trì hàng năm khoảng 1-2 USD/㎡, chiếm khoảng 1-3% tổng chi phí của bộ phận. Mặc dù đây là một chi phí liên tục lâu dài nhưng nó có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng của kết cấu thêm 10-15 năm, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài rõ ràng.
3. Gợi ý tổng hợp và lựa chọn
Trong môi trường phun-muối-cao, sự kết hợp giữa-Thép Corten cao cấp và các biện pháp chống ăn mòn-phụ trợ có thể đảm bảo tuổi thọ sử dụng của kết cấu một cách hiệu quả. Từ góc độ chi phí và hiệu quả: ngâm tẩm silane phù hợp cho các dự án cần giữ lại màu gỉ tự nhiên và có yêu cầu chống ăn mòn vừa phải; hệ thống lớp phủ chống ăn mòn-phù hợp với các bộ phận chịu tải trọng-có yêu cầu chống ăn mòn cao; Phương pháp bảo vệ ca-tốt bằng anode hy sinh phù hợp với-các công trình biển quy mô lớn chẳng hạn như bến cảng.
Đối với khách hàng nước ngoài, nên xem xét toàn diện các yêu cầu về tuổi thọ sử dụng, ngân sách và hình thức bên ngoài của dự án khi lựa chọn các biện pháp chống-ăn mòn phụ trợ. Ví dụ: đối với-lan can phụ của cầu vượt biển cần giữ lại màu gỉ tự nhiên của Corten Steel, có thể chọn ngâm tẩm silane + bảo vệ bịt kín; đối với các kết cấu chịu lực-của cần cẩu cảng có yêu cầu chống ăn mòn cao, nên sử dụng hệ thống-lớp phủ chống ăn mòn + bảo trì thường xuyên. Mặc dù các biện pháp chống ăn mòn phụ trợ-sẽ làm tăng chi phí ban đầu lên 5-35% nhưng chúng có thể giảm tần suất bảo trì sau này và kéo dài tuổi thọ sử dụng, điều này sẽ tiết kiệm chi phí hơn về lâu dài.
