大型钢箱梁焊接收缩变形及其控制.doc

大型钢箱梁焊接收缩变形及其控制
来源：《中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十四届年会论文集》   发布时间：2008-04-28   作者：白玲 史志强 史永吉 , 肖鹏 王林   
摘要：近年来，抗风性能优越的扁平钢箱梁作为大跨度索支撑结构（悬索桥和斜拉桥）的加劲梁得到广泛应用。从制造角度来看，钢箱梁为全焊板系结构．即将钢箱梁划分成若干类带纵横加劲肋的板单元构件在工厂预制，然后分段组装焊接成箱梁，现场逐段吊装焊接连成整体。基于这一制造架设特点，对钢箱梁的几何精度要求极高。而几何精度主要取决于焊接收缩变形的控制。以南京长江二桥为例，一节长15m的标准梁段．焊缝总长达5000余米，共有40多种类型焊接接头，采用了CO2气体保护焊、埋弧自动焊、手工弧焊等多种焊接方法，其焊接变形控制是非常复杂的课题。本文概要介绍了各种条件下焊接变形的测试结果，以及钢箱梁组焊中焊接变形的系统控制方法。

一　焊接残余变形的机理及影响因素

　　1.焊接残余变形

　　钢材的焊接通常采用熔化焊方法，是在接头处局部加热，使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液态金属，形成熔池，随后冷却凝固成固态金属，使原来分开的钢材连接成整体。

　　由于焊接加热，熔合线以外的母材产生膨胀，接着冷却，熔池金属和熔合线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行，膨胀和收缩变形均受到拘束而生塑性变形。这样，在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。表1为焊接残余变形的基本形式。实际结构中，焊接残余变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。

　　2.影响焊接变形的因素
　　影响焊接变形的主要因素如下：
　　（l）焊接方法：钢桥的焊接连接通常采用手工弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法（包括针对不同焊接接头形式选用的施焊工艺参数）。因这些焊接方法输入的热量不同，引起的焊接残余变形量也不同。
　　（2）接头形式：钢桥接头通常有对接接头、T型接头、十字型接头、角接头、搭接接头和拼装板接头。一般采用对接焊缝的角焊缝，包括板厚、焊缝尺寸、坡口形式及其根部间隙、熔透或不熔透等。即构成焊缝断面积及影响散热（冷却速度）的各项因素。
　　（3）焊接条件：预热和回火处理，以及环境温度等对钢材冷却时温度梯度的影响因素。
　　（4）焊接顺序及拘束条件：对于一个立体的结构，先焊的部件对后焊的部件将产生不同程度的拘束，其焊接变形也不相同。为防止扭曲变形，应采用对称施焊顺序。
二　南京二桥的构造特点
　　1.钢箱梁结构特点
　　南京二桥钢箱梁全长1238m，主跨长628m，是目前世界第三，中国第一的大跨度钢箱梁斜拉桥。全桥钢箱梁分成 93个节段，标准梁段长 15m，宽 38.2m，高 3.5m。图 1为钢箱梁横断面图。共划分成55块带纵横加劲助的板单元构件在工厂预制，然后在桥位附近的组装场正装法拼装焊接成钢箱梁节段，而后船运至桥下吊装就位，焊接连成全桥。

　　2.钢箱梁几何精度控制方法
　　从上节所述的制造和安装顺序看，钢箱梁几何尺寸的控制要点及控制措施加表2。

三　焊接收缩量测量试验
　　由钢箱梁结构特点及其几何尺寸控制项点可知，除宽度及相邻梁段U型肋匹配与焊接横向收缩密切相关外，其他项点均可通过焊后处理措施达到精度要求。所以准确掌握梁段板块焊接横向收缩量是控制钢箱梁段制造几何尺寸精度的关键，所以本文仅就各种条件下的焊接横向收缩量进行了详细测量。
　　1.板块焊接工艺参数（表3）
　　2.测量试验简介
　　为了减少组装胎架上的焊接工作量，先在胎架侧的平台上将 2.4m宽的板单元构件两两拼接成 4.8m宽的块件，简称拼板，这就使胎架上拼接工作量减少约一半。由于胎下和胎上的拘束条件不同，按不同板厚，对其焊接收缩量分别进行了测量。另外，根隔板长约33m。考虑运输条件分成三块制造，胎架上立焊拼接。因下端已与底板和斜底板焊连，呈较强拘束状态，上端为自由状态，对其横向收缩变形也进行了测量。测量标距取300mm。为减少温差影响，测量时间定在温度相对恒定的时间内进行。
　3．测量结构及分析
　　　对相同板厚、相同焊接工艺、相同拘束条件，横向收缩值按焊缝根部间隙分组，各组数据分布直方目如图2所示。图中G为焊缝根部间隙，Δ为焊接横向收缩量。
　　图3表示图2中的纵向对接焊引起的横向收缩平均值与根部间隙的关系。
焊接方法及其工艺参数相同，纵向对接焊缝引起的横向收缩量可归纳为焊缝断面积、板厚和坡口根部间隙的函数，以公式（1）的形式表示：
　　t——板厚，单位mm；
　　G--焊缝根部间隙，单位mm；
　　a，b--经验系数，随焊接条件变化而变化。
　　将图3中各组数值按公式（1）进行回归，可得各回归参数如表5。图3各图中的斜线为按公式（l）计算所得直线。
　　从相关系数可知，利用回归所得系数a，b值（表5）及公式（1），可以较准确地预测给定焊接条件下的焊接横向收缩量均值，通过均值及其标准偏差回，可以预测横向收缩量范围。

　从图3和分析可得如下结论：
　　（1）焊接工艺相同，板厚相同，约束条件相同，横向收缩量随坡口根部间隙增大而增大，呈线性关系；
　　（2）图3（a），（b），（c）比较可知，焊接工艺相同，拘束条件相同，坡口根部间隙相同，横向收缩量随板厚增加而增加；
　　（3）约束条件对横向收缩量影响显著。
　　　图3（a），（d）中因板厚相同，约束条件相同，所以横向收缩量非常接近。图3（b），（e）中虽然板厚相同，但拘束条件不同，所以总拼时的测量值小于拼板时的测量值。说明总拼时横隔板对顶板的约束强于拼板时柔性马板的约束。
　图4为横隔板测点的布置及焊接横向收缩量均值随测点位置变化情况。接施工顺序，横隔板下端和底板横助焊接后，才进行相邻横隔板单元对接焊接，施焊顺序从下向上。图4表明，越接近底板强约束端，收缩量越小，越接近上侧自由端，收缩量越大。

四　焊接横向收缩变形的补偿
　根据测试结果及分析，南二桥制造过程中采取一定措施对焊接横向收缩量予以补偿：①顶板、底板、斜底板等单元下料宽度比设计尺寸放宽 3mm，即纵基线两侧每侧放宽1.5mm。横隔板单元件长度放长2.0mm；②考虑焊接收缩变形的离散性以及顶板、底板总拼时多道焊缝引起收缩变形误差的累积，在面板和底板边缘处各留一块板单元件配切宽度（见图1）。

 五　结语
　本文测量并分析了南京长江二桥钢箱梁制造过程中各种情况下板单元焊接横向收缩量，建立了相应的经验公式，并依据分析结果采取补偿措施，同时还采取一系列措施有效控制了钢箱梁的长度、高度、拱度、平面度及梁段间匹配，使钢箱梁外型尺寸达到设计精度要求。
桥梁钢结构涂装中重防腐技术的应用
来源：中国防腐涂料网   发布时间：2008-04-27     

    1，钢桥的结构特点及其采用重防腐技术的必要性
    现阶段国内外钢制桥梁的结构形式非常丰富，主要形式有大型钢箱梁结构、钢桁架结构、钢管拱或钢箱拱结构，以及多种钢制叠合梁结构等，相对于一般的混凝土桥梁，钢制桥梁具有跨越能力大、强度高、建造周期短等优势。
    从1955年第一座跨越长江的钢桁架桥梁——武汉长江大桥的建成以来，大型钢结构桥梁不断涌现，这类桥梁的钢材用量一般都在万t甚至10万t以上。而表面腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳是使这种特大钢桥构件产生外观缺陷、寿命降低以至失去工作能力的重要原因之一。 
    到目前为止，钢结构的腐蚀问题正在给世界各国的国民经济带来巨大的损失。一些主要的工业国家每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%一4%。美国1975年因腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占当年国民生产总值的4.2%，1982年高达1260亿美元；英国1969年腐蚀损失为13.65亿英镑，占国民生产总值的3.5%；日本1976年腐蚀损失为92亿美元，占国民生产总值的1.8%；据我国1995年统计，腐蚀损失高达1500亿元人民币以上，约占国民生产总值的4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。而且，钢结构由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行，腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，特别是焊接钢结构和承受较大应力状况下的钢结构，由于在应力作用下，腐蚀将大大的加速。桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题。只有在设计建造时,针对其自身的结构特点和所处的环境条件应的重防腐技术，同时合理考虑后期的涂层养护，才能确保钢桥的正常使用和长久寿命。
    2，重防腐技术在桥梁钢结构上的应用
    2.1重防腐技术的应用趋势
    在欧美地区钢桥的防腐发展过程是:20世纪40年代为油漆防腐;50～70年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存;80年代以后，随着电弧喷涂技术的发展,电弧喷涂防腐得到广泛应用,初期大多为喷涂锌,现在电弧喷涂铝日渐成为防腐发展的趋势。20世纪90年代后，随着国际交流的日益频繁，欧美的一些技术先进的重防腐涂料品牌相继进入我国，如AkzoNobel、丹麦的Hempel、荷兰的Sigma等国际知名的涂料公司相继在国内建厂，客观上促进了国内重防腐技术的发展，逐步改进了我国铅系涂装体系的传统模式，形成了以金属喷涂和含锌涂料为核心的重防腐技术。
    2.2目前流行的桥梁钢结构外表面重防腐配套表2-1体系编号品种涂料类型应用实例体系一喷铝电弧喷铝武汉阳逻长江大桥（在制）、武汉军山长江大桥、海南琼州大桥、浙江千岛湖南浦大桥、舟山桃夭门大桥、万县长江大桥等封闭漆环氧云铁封闭漆中间漆环氧云铁中涂漆面漆聚氨酯面漆体系二底漆无机硅酸富锌底漆广东佛山东平大桥（在制）、广东虎门大桥、厦门海沧大桥、南京长江二桥、宜昌长江大桥、日本明石海峡大桥等封闭漆环氧铁红封闭漆中间漆环氧云铁中间漆面漆聚氨酯面漆体系三底漆环氧富锌底漆上海黄浦大桥、上海杨浦大桥、芜湖长江大桥、东莞大汾北桥等中涂漆环氧云铁中间漆面漆各类型面漆。
    3，桥梁钢结构的重防腐涂料涂装
    3.1重防腐涂料涂层的作用机理和失效机理
    随着涂装工艺的发展，重防腐涂装成为钢桥防腐的主流（如2-1中的体系二与体系三）。
    在重防腐涂料中，其防腐涂装工艺和涂料品种都非常相似，即涂层设计由底漆、中间漆和面漆组成的多层涂装体系;油漆品种均为环氧（无机）富锌底漆、环氧云母氧化铁中间漆和聚氨酯类或环氧类或氯化橡胶面漆等组成。其作用机理如表3-1所示。表3-1编号作用类型作用机理1屏蔽作用涂层将钢铁与腐蚀环境机械隔离开。
    3.1.1钝化缓蚀作用
    涂装体系中,第一道车间底漆对钢铁有钝化缓蚀作用,增加油漆层附着力。
    3.1.2阴极保护作用
    防腐底漆中如添加锌粉（如富锌底漆）,对钢铁提供阴极保护涂层对桥梁钢结构提供的腐蚀保护以机械屏蔽的隔离防护为主，涂层的老化、粉化使这种隔离作用减弱或失去作用，其阴极保护作用的锌粉是*涂料中成膜物质的粘合与钢铁相结合，随着成膜物质的裂解、老化使锌粉无法与钢铁相结合,这样阴极保护作用自然消失。其次,油漆涂层本身有无数微针孔,长期处在盐雾、潮湿环境下,氯离子、水分子等会透过针孔腐蚀基体金属,在油漆层与基体金属交界处钢铁腐蚀产物体积积聚膨胀,导致油漆层剥落,腐蚀并沿着油漆层剥落处四周迅速扩展,导致整个防腐体系失效。
    3.2重防腐涂料的施工工艺
    3.2.1重防腐涂层的涂装前表面处理重防腐涂层底漆的涂装前表面处理等级通常为清洁度Sa2.5-Sa3.0级、相对粗糙度25-70μm，表面处理通常采用喷砂、喷丸等喷射除锈方式，局部小面积区域可机械除锈至St3级。特殊情况下，如水性无机富锌涂料的表面处理等级要求更高，有时其清洁度要求必须达到金属喷涂的表面处理等级。3.2.2高压无气喷涂工艺的广泛应用目前，国内外最流行的方式涂料喷涂方式是采用高压无气喷涂工艺。其工作原理是将涂料增压到210千克/平方厘米，通过喷嘴把涂料雾化成细小的微粒，直接喷射到被涂物表面。与一般的空气喷涂方式相比，高压无气喷涂具有效率高、涂料损失小、涂膜成膜厚、遮盖率高、附着力强等特点，很好地适应了桥梁钢结构防腐的大面积涂装。
    3.2.2无机富锌涂料的涂装及后养护无机富锌涂料由于硅酸盐或硅酸乙醋水解物在与锌粉结合的同时还与钢铁反应形成硅酸锌铁，对钢铁表面形成很强的化学键，从而可抵抗水、海水、氯化物的侵蚀。，无机富锌涂料耐蚀、耐久性远优于环氧富锌涂料，据（美国）国家航空-航天总署（NASA）报告，在各类富锌涂料中，耐腐蚀性能最佳的为水性无机富锌涂料，它在海洋大气条件下的使用寿命至少为25年。无机富锌涂料的防锈蚀机理，是通过锌粉与基材钢铁表面直接接触，并形成很强的化学键结合，当水分渗入漆膜时就会形成一个由锌粉和基材钢板组成的电池，因锌的电化学活性（标准电极电位为-0.763V）较铁（-0.449V）活泼，电流由锌流向铁，使钢铁受到阴极保护。因此对基材表面的处理要求严格，必须达到Sa2.5级，并使表面有一定粗糙度，增加基材的表面积，确保锌粉能同钢铁紧密接触，如处理不完全，有锈层残存时，上述防锈机理就不能成立。以下为水性无机富锌涂料的成膜机理。式中：Me—Na、K、LiH+—①对后固化涂料为外加酸性化合物如稀H3PO4②对自固化涂料为空气中的（CO2+H2O）水性无机富锌涂料以水为稀释剂，只有通过水分的挥发才能使湿膜形成硅酸锌致密网状结构的漆膜，因此这类涂料必须在规定的温度（表面施工温度5℃以上，50℃以下）和湿度（相对湿度85%以下）环境下施工。同时由于无机富锌涂料在固化时必须吸收空气中的水分，因此对其涂层的后养护须保持空气相对湿度在60%以上，其固化时间也在5-7天。
    3.3金属喷涂技术在桥梁钢结构上的应用
    目前，重防腐涂料的防腐寿命一般为10～15年,世界各国大量应用实例都证明了这一点。英国标准BS5493中规定无论何种环境，防腐年限在15年以上主张采用金属喷涂防腐（如喷锌、喷铝）。
    3.3.1金属喷涂（电弧喷涂）的防腐原理
    金属喷涂技术中尤以电弧喷涂应用最为普遍，其应用前景也更为广泛（如表2-1中的体系一）。电弧喷涂防腐原理是利用电弧喷涂设备，对两根带电的金属丝（如锌、铝等）进行加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层，外加有机封闭涂层的长效防腐复合涂层,该涂层的显著特点是：
    ·具有较长久的耐腐蚀寿命,其防腐寿命可达到50年以上,同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护；30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料；无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。
    ·电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合力（可达10Mp以上），金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属相结合，在轻微的弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久有效，这一点是其它任何表面防腐涂层无法达到的。（3）电弧喷涂锌、铝涂层防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。涂层（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比≥1；而富锌涂料的阳极与阴极比都<1，其保护效果和结合力也远远低于电弧喷涂防腐涂层。
    3.3.2电弧喷涂的技术优势
    电弧喷涂同火焰喷涂相比，由于采用了电能代替气体燃烧，大大提高了工作效率和工作安全性，特别是电弧喷涂机械化设备的出现，电弧喷涂技术已完全可以满足桥梁建设工期的需要，且电弧温度远高于火焰，涂层结合力也远大于火焰喷涂，因此涂层质量也完全可以满足长效防腐的需要。美国由于人工费用高，使用电弧喷涂防腐施工的费用甚至低于重防腐油漆。经过几十年的考验证明，喷涂技术是钢铁结构长效防腐的最好方法，这个结论已经得到世界许多国家的政府部门和工程界的认可。
    3.3.3电弧喷涂的施工工艺
    一般电弧喷涂设备由整流电源、控制装置、喷枪、金属丝盘架或送丝装置、压缩空气供给系统等组成。金属丝盘架和压缩空气供给系统与线材火焰喷涂相同。电弧喷锌、喷铝工艺参数除与喷涂材料有很大关系外，还取决于使用的设备和生产效率的要求。表3-2列出了一般的工艺参数。
    表3-2工艺参数喷锌喷铝电弧电压/V线材直径/mm电弧电流/A喷涂速率/（kg/h）雾化空气压力/MPa喷涂角度喷涂距离/mm喷涂速率/（m/min）每遍沉积涂层厚度/μm20～241.6、2.0、3.050～3006～250.4～0.6>60°120～20010～2020～5024～301.6、2.0、3.0100～3006～180.5～0.6>60°150～20010～2020～503.3.4电弧喷涂长效防腐在国内的应用电弧喷涂长效防腐技术于20世纪90年代起，同时由于无机富锌涂料在固化时必须吸收空气中的水分，因此对其涂层的后养护须保持空气相对湿度在60%以上，其固化时间也在5-7天。
    3.3金属喷涂技术在桥梁钢结构上的应用
    目前，重防腐涂料的防腐寿命一般为10～15年,世界各国大量应用实例都证明了这一点。英国标准BS5493中规定无论何种环境，防腐年限在15年以上主张采用金属喷涂防腐（如喷锌、喷铝）。
    3.3.1金属喷涂（电弧喷涂）的防腐原理
    金属喷涂技术中尤以电弧喷涂应用最为普遍，其应用前景也更为广泛（如表2-1中的体系一）。电弧喷涂防腐原理是利用电弧喷涂设备，对两根带电的金属丝（如锌、铝等）进行加热、熔融、雾化、喷涂形成防腐涂层，外加有机封闭涂层的长效防腐复合涂层,该涂层的显著特点是：
  ·具有较长久的耐腐蚀寿命,其防腐寿命可达到50年以上,同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护；30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料；无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。
·电弧喷涂层与金属基体具有优良的涂层结合力（可达10Mp以上），金属喷涂层以机械镶嵌和微冶金与基体金属相结合，在轻微的弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久有效，这一点是其它任何表面防腐涂层无法达到的。（3）电弧喷涂锌、铝涂层防腐原理为阴极保护，在腐蚀环境下，即使防腐涂层局部破损，仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效果。涂层（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比≥1；而富锌涂料的阳极与阴极比都<1，其保护效果和结合力也远远低于电弧喷涂防腐涂层。
3.3.2电弧喷涂的技术优势
电弧喷涂同火焰喷涂相比，由于采用了电能代替气体燃烧，大大提高了工作效率和工作安全性，特别是电弧喷涂机械化设备的出现，电弧喷涂技术已完全可以满足桥梁建设工期的需要，且电弧温度远高于火焰，涂层结合力也远大于火焰喷涂，因此涂层质量也完全可以满足长效防腐的需要。美国由于人工费用高，使用电弧喷涂防腐施工的费用甚至低于重防腐油漆。经过几十年的考验证明，喷涂技术是钢铁结构长效防腐的最好方法，这个结论已经得到世界许多国家的政府部门和工程界的认可。
3.3.3电弧喷涂的施工工艺
  一般电弧喷涂设备由整流电源、控制装置、喷枪、金属丝盘架或送丝装置、压缩空气供给系统等组成。金属丝盘架和压缩空气供给系统与线材火焰喷涂相同。电弧喷锌、喷铝工艺参数除与喷涂材料有很大关系外，还取决于使用的设备和生产效率的要求。表3-2列出了一般的工艺参数。
表3-2工艺参数喷锌喷铝电弧电压/V线材直径/mm电弧电流/A喷涂速率/（kg/h）雾化空气压力/MPa喷涂角度喷涂距离/mm喷涂速率/（m/min）每遍沉积涂层厚度/μm20～241.6、2.0、3.050～3006～250.4～0.6>60°120～20010～2020～5024～301.6、2.0、3.0100～3006～180.5～0.6>60°150～20010～2020～503.3.4由于无机富锌涂料在固化时必须吸收空气中的水分，因此对其涂层的后养护须保持空气相对湿度在60%以上，其固化时间也在5-7天。

    电弧喷涂长效防腐在国内的应用电弧喷涂长效防腐技术于20世纪90年代起，先后在煤矿、铁道、水利、港口码头、冶金、机械、广播电视、医疗、电力、消防等领域得到广泛应用，如宝山钢铁集团马迹山港码头钢桩、上海磁悬浮快速列车轨道功能件、长江三峡水利枢纽工程、武汉军山长江大桥钢箱梁及桥面等国家重点建设项目,以及淳安千岛湖南浦大桥、长江黄柏河大桥、下牢溪大桥、广州机场三元里立交桥、徐连高速公路邳州运河大桥等钢结构桥梁均采用了电弧喷涂长效防腐技术进行了腐蚀防护，并取得很好的防腐效果。我国已完全有能力采用电弧喷涂长效防腐技术解决国家大型钢桥梁的腐蚀防护问题。
桥梁防腐涂装设计手册
发布时间：2008-04-27     
一、钢桥的特点及腐蚀危害
1、钢桥的特点
钢桥具有跨越能力大、强度高、建设速度快和施工期限短等特点。
我国自从1955年武汉长江大桥的建成，使万里长江耸立起中国人民征服长江的第一座丰碑，特别是20世纪90年代中期至今十几年来，随着国家基础设施建设速度的加快，在长江、黄河、珠江及其他河流上，大跨度钢桥的发展非常迅猛，大型钢结构桥梁不断涌现。其中包括大跨度、以钢桁梁加劲梁为主的铁路桥梁和以钢箱梁加劲梁为主的公路桥梁。
修建一座跨江或跨海的特大型钢桥，使用钢材的数量一般都在万吨甚至10万吨以上，而电化学腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳对这种特大钢桥构成了至为严重的危害，也是这些钢桥使用寿命降低的重要原因之一。因此桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的重要课题。同时，桥梁的腐蚀防护与桥梁所处地理位置的气候环境及腐蚀特点又密切相关。
2、中国的气候环境特点
中国大陆气候受到国际气象和特殊地理环境的影响很大，处于北上的太平洋和印度洋暖流及南下的西北冷空气交互作用之间，加之西北角的天山山脉紧连的祁连山山脉，西南边缘的喜玛拉雅山山脉及青藏高原，其海拔均在3000米以上。秋、冬、春季，印度洋暖流北上遇到喜玛拉雅山和青藏高原的阻挡，顺差长江向东遇到南下的冷空气，往往在长江流域及南方形成雨雪天气。北上的太平洋暖流，夏季被阻于东北、华北。因此，在这一地区，一年中多半的雨水降在夏季。冬季阻于江南和华面，导致一年四季都有充足的雨水。而在新疆，西北直到内蒙地区则比较干燥少雨。
我国酸雨的分布
根据2000年中国环境状况公报，酸雨出现的区域与往年相比无明显变化，基本维持了近几年形成的格局。降水年均PH值小于5.6的城市主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地，特别是重庆地区酸雨最为严重，PH值大约在4.4左右。华中、华面、西南及华东地区仍是酸雨污染严重的地区。
由上述我国的气候环境特点可以看出，我国大部分的钢桥（主要分布在长江、珠江和黄埔江流域）受到的腐蚀主要是大气腐蚀，而随着大气环境状况的差异，桥梁受到腐蚀程度也不尽相同。
首先：跨海大桥受到海洋性气体中氯离子的侵蚀，腐蚀环境最为恶劣。
其次：处于工业区和城市的桥梁，由于大气环境较差，钢桥受到的腐蚀也较为严重。
第三：钢桥大多处于江海之上，其周边的工厂、民用设施以及过往船只会排放大量的废气，这些含有CO2、NO、SO2等腐蚀性气体的废气会对桥梁产生较为严重侵袭，而且大桥处于江面之上，空气湿度较高，这些都会影响桥梁的有效使用寿命，尤其在我国酸雨比较严重的地区钢桥所受到的腐蚀则更为严重。
由以上几点可以看出，桥梁建成后将会长期暴露于以上各种变的气候环境中，（根据我国大气环境腐蚀性分类标准：GB/T15957-1995），桥梁所处的腐蚀环境属于中等至严重。对处于不同程度的大气及化学腐蚀环境中的桥梁，应根据大气、化学腐蚀环境的差异和对桥梁防腐寿命的预期以及施工工艺水平的高低来设计、选择最适合的防腐涂装体系，以保证桥梁的使用寿命和综合性能的最佳化。
桥梁作为立体的空间艺术品已成为当地城市标志性建筑，桥梁的防腐蚀涂装需满足以下目的：
（1）保护桥梁不受外界腐蚀介质与侵害，保证桥梁的正常运营同时延长其使用寿命。
（2）对桥梁进行良好的装饰，从而能起到美化城市和标志的作用。

    目前国内钢桥防护涂装常用的涂装体系：
20世纪90年的至今，我国陆续建成了许多大跨度的钢桥，其主要采用的涂装体系有：
涂装体系
性能特点
无机富锌+环氧云铁+聚氨酯
目前国内常用的长效防腐体系（施工要求较高）
环氧富锌+环氧云铁+聚氨酯
施工性能好，工艺要求较低，防腐效果好
热喷铝+环氧云铁+聚氨酯
施工要求极高，防腐效果好
无机富锌+环氧云铁+氟碳面漆
氟碳的耐候性和保光、保色性均优于聚氨酯，防腐性能劣于聚氨酯
就钢桥防腐，西安天元化工有限责任公司最近推出了新的涂装体系：
无机富锌+环氧云铁+硅碳面漆
该体系具有极强的耐候、保光、保色性能和超强的防腐效果，造价适中，是目前较为理想的防腐方案。
大型桥梁防护涂装的推荐方案：
1、设计原则：
随着我国钢桥建设的飞速发展、钢桥有效使用寿命要求的提高和材料科学的突飞猛进，大量的新材料、新技术和新工艺的不断涌现。本公司在仔细研究了我国的气候环境特点和我国铁路（公路）钢桥所处的具体环境状况的基础上，结合本公司在国内大型桥梁工程的实际经验，对大型钢桥的各个部位提出了具体的防护涂装方案：
二、大型钢桥各部位防护涂层的配套体系及技术说明：
(一)钢箱梁外表面
配套方案一：
涂层
涂料种类
干膜厚度(μm)
底漆
WF53-2无机富锌底漆
75
封闭漆
HS99-４型EP环氧封闭漆
25
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
100
面漆
BS52-1聚氨酯面漆
120
总 计

320
  注：此配套方案的有效防腐寿命为15年以上    配套方案二：
涂层
涂料种类
干膜厚度(μm)
底漆
WF53-2无机富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
120
面漆
FC52-1氟碳面漆
120
总 计

320
    注：表面处理Sa2.5级，本方案的有效防腐寿命可达20年以上。    配套方案三：
涂层
涂料种类
干膜厚度(μm)
底漆
WF53-2无机富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
100
面漆
W52-1型硅碳涂料
150
总 计

350
    注：表面处理Sa3级
    本配套方案是由本公司推出的性价比极佳，有效防腐寿命可达30年以上
    (二)钢箱梁内表面
    配套方案（1）（箱梁内配备有抽湿设备）
涂层
涂料种类
干膜厚度(μm)
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
H06-04型环氧富锌底漆
80
面漆
H52-1型EP环氧云铁涂料（厚浆）
100
总 计

200
    配套方案（2）（箱梁内未配备抽湿设备）
涂层
涂料种类
干膜厚度(μm)
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
H06-4型环氧富锌底漆
80
面漆
H52-1型EP环氧云铁涂料（厚浆）
200
总 计

300
    注：由于钢箱梁内表面基本密封，而且大型桥梁内部一般都设计有除湿设备可以保持钢箱梁内部相对湿度在百分之五十以下，其环境条件极少经受风雨淋及阳光直射，因此，对耐候的要求远远低于钢箱梁外表面。
产品的技术说明：
H52-1型EP环氧云铁涂料是是一种高固体份的厚浆型涂料，它不仅可以作为底漆、中间漆，在无光照和装饰性要求不高的部位也可作为面漆使用。其漆膜坚韧，附着力强，耐水、耐油，尤其是用在内部表面，一次性施工可达到m的厚度，简化了施工队步骤，降低了施成本，同时它的施工性能也相当优异，在温度低于零下10m1500C时，可以固化采用低温型固化剂。它的另外一个显著的优点是最高使用温度可达1400C，这个涂料配套设计是考虑到桥面沥青铺装时，温度会高达1300C，而箱梁内部的涂料也相应要求耐温至1300C。而本公司设计的这一套配体系的最高使用温度可达1400C，因此桥面铺装的高温不会对箱梁内顶的涂料造成任何影响。
三、桥面 年配套工程（1）
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
底漆
WF53-2无机富锌底漆
（或环氧富锌底漆）
75
（80）
注：表面处理Sa2.5级
四、防撞护拦等镀锌附属构件的配套方案
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
金属涂层
热浸锌（铝）

热浸锌表面专用底漆
HS52-４型EP重防腐涂料（底漆）
40
面漆
BS52-1型聚氨酯面漆
80
总 计

120
注：考虑到涂料配套的技术合理性，在热浸锌与聚氨酯面漆之间加涂一道环氧过渡漆，使整个漆层的附着力更加牢固。使整个配套体系更加合理，耐用。
五、护拦、栏杆及灯柱底座等非渡锌构件处理表面
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
WF53-2无机富锌底漆
75
封闭漆
HS99-４型EP环氧封闭漆
25
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
100
面漆
BS52-1型聚氨酯面漆
120
总 计

340
注：表面处理需达到Sa2.5级
说明：这些部位虽然都是附属构件，但是其所处的环境与钢箱梁相同，具有同样的技术要求，因此根据具体情况可采用钢箱梁外表面的其它配套体系。
六、闭口肋内表面推荐使用方案
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
WF53－2无机富锌底漆
80
面漆
HS52-４型EP重防腐涂料（面漆）
80
合计

120
七、合拢环焊缝部位外表面推荐使用配套体系：
本体系提供三个方案：
方案（1）
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
底漆
H06-4型环氧富锌底漆
75
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
125
面漆
BS52-1型聚氨酯面漆
100
总 计

300
方案（2）
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
底漆
H06-4型环氧富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
160
面漆
FC52-1型氟碳漆
100
总 计

340
方案（3）
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
底漆
H06-4型环氧富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
140
面漆
W52-1型硅碳涂料
120
总 计

340
注：表面处理Sa2.5级
技术说明：
由于大环缝合拢后处于高空作业，表面处理等施工条件较差，不容易满足无机富锌底漆的施工要求，因此在配套体系中推荐使用施工性能较好的环氧富锌底漆来代替无机富锌，环氧富锌底漆具有同样优异的防腐性能和阴极保护作用。
二、钢拱桥的防护涂装推荐方案及技术说明
钢管混凝土拱桥是现阶段采用较多的桥型，桥面采用混凝土结构的较多，但也有用钢箱结构的。各类钢拱桥主拱是桥梁的主体，大跨径的钢管拱跨径多为几十米，甚至几佰米，因此建成后的拱桥维修保护的难度较大，每进行一次防腐维修都需要消耗较大的人力、财力和物力，同时还存在着高空作业及地面交通安全的双重隐患，这就要求对钢拱的防腐涂装设计更好的涂装方案。
一）钢管桁架拱的处表面推荐涂装方案 方案一
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
WF53－2无机富锌底漆
75
封闭漆
HS99-４型EP环氧封闭漆
25
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
120
面漆
BS52-1型聚氨酯面漆
120
总 计

360
注：表面处理需达到Sa3级
此方案的有效使用寿命为15年 方案二
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
WF53－2无机富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
140
面漆
FC52-1型氟碳涂料
100
总 计

340
注：此方案的有效防腐寿命为20年以上 方案三
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
WF53－2无机富锌底漆
80
中间漆
H52-1型EP环氧云铁涂料
120
面漆
W52-1型硅碳涂料
120
总 计

340
二、钢管桁架拱内表面
涂层
涂料种类
m）m干膜厚度（
车间底漆
WF47-1车间底漆
20
底漆
H06-4型环氧富锌底漆
80
面漆
HS52-４型EP重防腐涂料
80
合计

180
本方案的有关技术说明：
由于钢管桁架拱内要灌注混凝土，内表面基本处于密封状态，与外界的大气隔绝。腐蚀所需要的氧气和水基本不能进入，腐蚀的速度较低，因此采用厚度较小的涂层即可。
大桥钢箱梁涂层翻新工艺
来源：会员投稿   发布时间：2008-04-24     
摘要：阐述了大桥钢箱梁涂层的使用寿命以及维修保养的最佳时期。为提高大桥钢构件防腐性能，延长钢箱梁涂层的使用寿命．参照国际标准ISO 14713—1999《铁和钢结构的防腐锌和铝涂层指南》热喷涂防腐蚀涂层体系，针对大桥钢箱梁涂层翻新设计了两种涂层配套方案。
    根据国际标准ISO 12944—1988《色漆和清漆——钢结构防腐蚀涂料系统保护》的关于大气腐蚀环境分类的定义，大桥钢箱梁处于C3(中等)的腐蚀环境，特别是暴露1 a后，单位面积上低碳钢及锌层质量损失量(或厚度损失量)是涂装设计的依据。同时，国际标准ISO 12944—1988对腐蚀环境、使用寿命和漆膜厚度作了系统规定。
    在ISO 12944—1988中提出涂装配套系统的高耐久性的使用寿命为大于15 a，并特别强调了预期的耐久性与涂装设计使用寿命是同一概念。涂层使用寿命是指配套涂层达到第一次大修前的时间，此时涂层状态达到ISO 4628—2003《色漆和清漆——涂层的常见缺陷程度、数量和大小的劣化评定法》Ri3级，锈蚀面积为1％。大桥漆膜应具有大于15 a的涂层使用寿命。但在例行检查中，发现漆膜锈蚀等级已达到IS0 4628—2003的Ri3级，锈蚀面积已达到了1％。根据国内外先进经验，此时维修是最经济有效的阶段。
    1  涂层配套方案及规定膜厚的设计
    大桥涂层在使用期间内若频繁地进行维修保养，不仅会带来巨额维护成本，更重要的是涂层维修施工中喷砂、打磨等作业会严重影响正常的交通安全，且对环境保护不利。因此有效保护大桥钢构件、延长涂层使用寿命是涂装设计的主要内容。
    参照国际标准IS0 14713—1999热喷涂防腐蚀涂层体系设计了两种涂层配套方案(见表1)。
    根据金属涂层的寿命估算公式：n=(G/g)•k              (1)
    式中：n为使用寿命；G为锌层总附着量，其中1μm锌层涂布量约为7.14 g•m-2；g为年腐蚀量(根据不同地区大气环境及不同使用部位决定，可参考ISO 12944一1988标准——腐蚀定义和环境表取对应数据，以30 g/m2计算)；k为折减系数，一般以0.8计算；锌层含量以97％计算。
    100μm锌层使用寿命为：n=(7.14 g•m-2•μm-1×100 μm×97％×0.8)/30 g•m-2=18 a。
    对这种多孔金属喷涂层，在喷涂以后，选用合适的封闭涂料进行封闭处理，或者在封闭后再进行油漆涂装，形成复合防护体系，可大大提高防腐性能，达到长久防护的目的。
    2  涂装工艺及相应的技术参数
    大桥涂层翻新的工艺流程为：带旧漆膜钢箱梁→去除松动漆皮、局部污垢，焊缝打磨除锈→喷砂处理→用有机溶剂擦揩局部油斑→干燥压缩空气吹尽灰尘及砂粒等→电弧