淺談「鋼材腐蝕類型與防蝕方法」

7.腐蝕疲勞：與應力腐蝕破裂相似，腐蝕反應可造成疲勞初始裂縫的生成，促進加速鋼材的疲勞敏感性，甚至加速疲勞裂縫生長速率，大幅減少橋梁壽命而發生非預期的災難性破壞。純粹考慮機械疲勞強度，在腐蝕性強的環境下，其設計強度常不敷需求。

8.氫脆破壞：強度愈高的鋼鐵，發生氫脆破壞比一般強度的鋼鐵更為敏感。經過酸洗、電鍍等表面處理，或是銲道位置，可能會有較高的氫含量，應注意除氫並使用低氫素系銲條。若高強度合金鋼施以陰極防蝕處理，也應注意避免引起氫脆破裂的發生。

9.氣體腐蝕：車輛排放的氣體會直接或間接的引起鋼橋的腐蝕，例如：廢氣中的硫，可能造成鋼鐵或銅合金的硫化反應，或者會引起潮濕空氣的酸化等現象。特別是密閉式的橋梁，這方面的腐蝕不能忽視。

10.鋼筋混凝土腐蝕：鋼橋在橋墩或橋座部分，仍有鋼筋混凝土的結構物，其所包含的鋼筋若發生腐蝕，則會影響橋墩的安全性與耐久性。影響鋼筋混凝土腐蝕的因素，包括：水滲透、含氯量、中性化等。

11. 其他：腐蝕的發生與材料所處的環境有關，是非常複雜的反應現象，微生物腐蝕、雜散電流引起的電蝕均為其例。所以不同的材料（化學組成不同），在不同的使用環境中，可能發生的腐蝕型態與嚴重性可能都不相同，瞭解其特徵是防蝕的要點之一。有關腐蝕型態的介紹與說明可參考許多文獻、手冊與資料庫，例如：中華民國防蝕工程學會出版之防蝕工程學刊、美國金屬學會所出版的「金屬手冊」第9版第13卷，即有豐富詳盡的資料。

防蝕方法

腐蝕之防制，基本上只要將構成腐蝕電池之四要素：陽極、陰極、物理性接觸及電解質，去除其一即可達成。鋼材之防蝕方法應依據腐蝕環境及防蝕目標，選擇最合適之方法，且不限使用單一方法，可從結構設計、鋼材選擇、表面防蝕及陰極防蝕等方式進行之。鋼材表面之防蝕方法，主要以油漆塗裝或熱浸鍍鋅、熔射、電鍍等方式將金屬材料作為表面被覆，其中以油漆塗裝為最常採用之防蝕方法。以廣義的防蝕設計來講，適當而足夠抗蝕的材料不但可節省經費，而且可以延長結構物的使用年限。抗蝕的材料在實務應用上，不一定是最貴的材料效果最好，尤其是對材料與環境之互制影響下，例如應力腐蝕就是如此，不銹鋼在海水環境下就不一定比碳鋼來得好。不當的選擇將可能產生嚴重的腐蝕現象，因此，選擇適當的防蝕方法是工程師防蝕設計最重要的課題。

常用之防蝕方法

1.耐蝕鋼材的選擇：耐候低合金鋼的抗大氣腐蝕能力，主要是來自其化學成分中含有低比例的銅、鉻、鎳等合金，由於這些合金成分的影響，使得鋼鐵在與大氣接觸腐蝕時生成具有緻密性，穩定不易剝落的銹層，也由於這些銹層的隔絕作用使得主要腐蝕因子-水氣無法直接與鋼材表面接觸，進而發生腐蝕電池作用。耐候鋼之所以能夠耐候是建立在表面腐蝕生成物是否穩固的建立在鋼材表面，而以台灣潮濕尤其是鹽害地區或硫害地區都是很難達到預期的效果。不銹鋼：不銹鋼不是只有一種，常用的有304不銹鋼與316不銹鋼，同屬沃斯田鐵系不銹鋼。在不銹鋼中添加鉬，可有效提高抗蝕性，尤其是有硫酸根離子或氯離子的情況。316不銹鋼比304不銹鋼有高數倍之抗蝕能力，為了更有效發揮不銹鋼的耐蝕效果，應充分了解其性質，才能作適當的選用。

2.表面防蝕處理：使用碳鋼或低合金鋼作為橋梁的結構材料時，表面防蝕處理是必要的。表面防蝕處理的技術很多，幾種常用的方法簡要介紹如下。

(1)化成皮膜處理：最常見的有磷酸鹽皮膜處理及鉻酸鹽皮膜處理，後者因有環保的考量，已避免採用。化成皮膜處理僅用於暫時性的防蝕，不宜用於橋梁鋼構最後防蝕處理。

(2)塗料塗裝：塗裝可隔絕鋼構與環境電解質之接觸，為最普遍與方便的防蝕方法。依防蝕與美觀的需求，可選擇不同的塗裝系統。塗裝包括：前處理、施工程序、塗裝系統等，都會影響塗裝的可靠性與耐久性。

(3)有機及無機被覆：有別於塗裝，有機或無機被覆之厚度大都超過1 mm。將樹脂、橡膠、瀝青、壓克力等有機物質，或氧化物、無機鹽類、水泥砂漿等無機物，利用浸塗、滾壓、熱噴塗、甚至刷塗於鋼鐵或其他金屬表面，以隔絕腐蝕性的環境，達到防蝕的效果。

(4)熱浸鍍：將鋼鐵材料浸置於低熔點的液態金屬中，附著於鋼材表面之該金屬於取出後經冷卻可以形成一附著性良好的表面金屬層，此熱浸鍍金屬層一方面可以隔絕腐蝕性環境的侵蝕，另一方面對於特定金屬（如鋅或鋁等）的熱浸鍍層也可提供陰極防蝕的效果。最普遍的熱浸鍍金屬是熔點低的鋅、鋁或鋅鋁合金；鍍錫的馬口鐵則不適用於一般大氣環境。

(5)金屬熔射：以火燄、電弧、電漿或雷射等銲接或塗覆的工作程序，將細狀的金屬或非金屬材料以熔融或半熔融狀態形成塗覆層。此塗覆之材料可為粉末、陶瓷棒線或熔融材料。金屬熔射又稱為熱噴覆、噴銲或熱熔射。

(6)電鍍：將非鐵金屬，如鋅、錫、銅、鎳、鉻或鎘等以電鍍的方式析鍍在鋼鐵材料表面，達到防蝕的效果，通常使用於精度要求較高的零件。