表面預(yù)處理對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防腐的重要性

史文婧

【摘要】本文主要列舉了不同環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)表面涂裝體系，論述了表面預(yù)處理過程中的關(guān)鍵控制項(xiàng)以及易忽略的控制項(xiàng)，提出了控制表面含鹽量的必要性以及表面預(yù)處理對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防腐的重要性。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；表面預(yù)處理；表面含鹽量

The Importance of Pretreatment for Steel Structure Anticorrosion

SHI Wen-jing

【Abstract】Mainly list the coating system under different environment ,discuss the key control item during the pretreatment before painting and some items easy to ignore. Propose the necessity to control the surface salt contaminant and the importance of pretreatment for steel structure anticorrosion.

【Key words】Steel structure；Surface pretreatment；Surface salt contaminant

０引言

腐蝕問題已經(jīng)成為影響鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。從涂料、結(jié)構(gòu)預(yù)處理、涂裝過程控制相關(guān)檢測(cè)等方面均值得深入研究和剖析，分析出影響鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的關(guān)鍵因素及解決辦法。

1涂裝體系

1.1大氣環(huán)境腐蝕體系

在鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目中，工程師在進(jìn)行涂裝工程設(shè)計(jì)之前，首先需要明確項(xiàng)目環(huán)境及工作條件，確定相應(yīng)的涂裝體系。ISO12944-2中詳細(xì)描述了對(duì)腐蝕環(huán)境的分類和定義。詳見表1：大氣環(huán)境腐蝕體系。

表1大氣環(huán)境腐蝕體系

1.2工程實(shí)際應(yīng)用涂裝體系

實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)中，首先需要根據(jù)項(xiàng)目需求，確定涂料體系的耐久使用年限，需要注意的是該耐久使用年限為施工結(jié)束后的第一次維護(hù)要求的時(shí)間，也即設(shè)計(jì)壽命，與質(zhì)保無關(guān)。表2和表3分別是某哈薩克斯坦內(nèi)陸礦用設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)油漆配套體系及某菲律賓沿海港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)油漆配套體系。可以看出針對(duì)內(nèi)陸干燥C3類的環(huán)境油漆用量遠(yuǎn)小于沿海高濕度高鹽度環(huán)境C5I的要求，因此合理的確定大氣環(huán)境腐蝕分類和耐久使用年限，有利于項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)性需求。

表2某哈薩克斯坦礦用設(shè)備項(xiàng)目涂裝體系

表3某菲律賓沿海港口設(shè)備項(xiàng)目涂裝體系

但是無論是何種環(huán)境腐蝕等級(jí)或者使用壽命，對(duì)于材料表面處理的要求區(qū)別并不大，上述兩個(gè)項(xiàng)目針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理均要求達(dá)到Sa2.5級(jí)。

2鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)處理

2.1鋼結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理

鋼結(jié)構(gòu)在涂裝之前需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚闯ヤ摬谋砻驿P蝕產(chǎn)物，氧化皮和其他雜質(zhì)。底材表面在涂裝前的處理好壞，直接關(guān)系到整個(gè)涂裝體系的防腐性能和防護(hù)壽命。通過長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，許多防護(hù)體系的提早失效，其原因的70~80%以上是由于表明處理不良引起的。

鋼結(jié)構(gòu)的表面處理方式主要有拋丸，噴砂，手工和動(dòng)力工具打磨以及酸洗等方法。鋼結(jié)構(gòu)常用的為拋丸和噴砂處理方法，部分補(bǔ)漆打磨亦有局部手工及動(dòng)力工具打磨處理方式。

目前表面處理狀態(tài)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)通常按照ISO8501-88執(zhí)行，同時(shí)GB/T 8923-88等效于此標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)SSPC標(biāo)準(zhǔn)也經(jīng)常采用，上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的表面處理狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4。需要注意的是表面狀態(tài)和表面粗糙度及表面清潔度的區(qū)別，表面狀態(tài)在上述標(biāo)準(zhǔn)里均有清楚的定義，并不單純指某一項(xiàng)，而是表面狀態(tài)的綜合描述，通常以比對(duì)板進(jìn)行比較檢驗(yàn)。

表4各標(biāo)準(zhǔn)之間表面狀態(tài)的比對(duì)

2．2車間預(yù)處理

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的表面處理，通常要求達(dá)到拋丸或噴砂Sa2.5。在工程實(shí)踐中，考慮到后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)制作周期及焊接要求，通常對(duì)原材料鋼板進(jìn)行預(yù)處理并噴涂車間底漆（可焊），以確保鋼結(jié)構(gòu)制作過程中的材料不易銹蝕且滿足焊接對(duì)清潔度的要求。

表5車間底漆(某澳洲項(xiàng)目推薦用車間底漆配套)

2.3表面狀態(tài)的檢查

除了上述表面狀態(tài)的要求，通常在噴砂結(jié)束后對(duì)表面清潔度、表面粗糙度及表面含鹽量也要進(jìn)行檢查。

2.3.1表面清潔度

表面清潔度不足會(huì)降低漆膜的附著力并影響外觀質(zhì)量。實(shí)際工程中，在噴砂結(jié)束時(shí)還會(huì)進(jìn)行一次吹灰處理以去除由于噴砂殘留在表面的灰塵及顆粒物。根據(jù)ISO8502-3涂覆涂料前鋼材表面的灰塵測(cè)定來判定表面清潔度是否符合要求，一般鋼結(jié)構(gòu)防腐的清潔度要求在3級(jí)以內(nèi)。實(shí)際中以壓敏膠帶方法測(cè)定。

圖1表面清潔度等級(jí)

2.3.2表面粗糙度

粗糙的表面能夠增加涂料與基材的接觸面積，提高附著強(qiáng)度。但是粗糙度不能過大，需要確保涂料能夠覆蓋住粗糙度的波峰，否則會(huì)造成膜厚不均勻，波峰處的漆膜過薄，導(dǎo)致整體防腐性能的下降。根據(jù)ISO 8503-1 磨料噴射清理表面粗糙度的評(píng)定比較樣板來判定表面粗糙度是否符合要求。粗糙度的確定可以參考油漆供應(yīng)商的推薦以及實(shí)際涂裝體系來確定，以鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目為例，通常在40~75μm，以專用粗糙度檢測(cè)膠帶或者專用粗糙度測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢驗(yàn)。通常以下因素會(huì)影響表面粗糙度的大小：

1）磨料的大小；

2）磨料的種類；

3）噴砂的角度及與構(gòu)件的距離。

根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，在鋼結(jié)構(gòu)的表面處理中，很難控制在75μm以內(nèi)的粗糙度，常見的粗糙度會(huì)控制在100μm以內(nèi)，但是同時(shí)考慮到膜厚的均勻性，會(huì)提高油漆漆膜厚度的要求，這樣看來，總體上對(duì)于經(jīng)濟(jì)性并無益處。根據(jù)上述影響粗糙度的因素來看，與制造商的硬件條件與噴砂工人的技術(shù)水平有直接關(guān)系，因此合理的選用磨料和相應(yīng)的技術(shù)工人很關(guān)鍵。

圖2表明粗糙度測(cè)量

2.3.3表面含鹽量

表面含鹽量測(cè)試對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防腐是非常關(guān)鍵的檢測(cè)項(xiàng)。我們長(zhǎng)久以來的認(rèn)為鋼材在高濕度環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)閃銹，但事實(shí)上銹蝕出現(xiàn)的原因主要源于環(huán)境中的鹽分污染。國(guó)外實(shí)驗(yàn)證明，將去離子水傾倒至鋼板上一段時(shí)間，它并不會(huì)銹蝕。而將普通自來水傾倒至鋼板上一段時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)輕微的銹蝕。如果將加入鹽的水傾倒至鋼板上，會(huì)銹蝕的更快。清潔無污染的鋼板在100%濕度的環(huán)境中上千小時(shí)都不會(huì)銹蝕。[1]

含鹽量的測(cè)試通常有三種方法，包括擦拭法，貼片法及套管貼片法。其基本原理都是將鋼結(jié)構(gòu)表面的可溶性污染物溶于一定劑量的液體中便于測(cè)量。通常表面鹽分含量的可接受值是低于10μg/cm2。

圖3擦拭法 圖4套管貼片法 圖５貼片法

2.4預(yù)處理過程中易忽略的控制項(xiàng)

2.4.1壓縮空氣

預(yù)處理過程中需要使用干燥無污染的壓縮空氣，加裝油水分離器并在預(yù)處理之前檢驗(yàn)是否含有油和水。檢驗(yàn)方法如圖6。

圖6壓縮空氣檢驗(yàn)方法

2.4.2空氣壓力

槍嘴空氣壓力可以參考油漆供應(yīng)商根據(jù)不同油漆特性給出的推薦值，足夠合適的噴槍壓力會(huì)提高作業(yè)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在合理的時(shí)間范圍內(nèi)完成預(yù)處理并及時(shí)噴涂底漆。

2.4.3磨料循環(huán)使用（油污，電導(dǎo)率及pH值控制）

磨料按材質(zhì)可分為金屬磨料和非金屬磨料，金屬磨料有：鋼丸、鋼砂、鋼絲切丸和鋼絲段等，拋丸一般采用金屬磨料或其混合物，并視磨料磨損狀況決定使用次數(shù)；非金屬磨料有：銅礦渣、鐵礦渣、氧化鋁、石英砂、石榴石和橄欖石等，通常為一次性使用。對(duì)于不銹鋼金屬底材噴砂所用磨料的材質(zhì)中應(yīng)不含碳和氯離子。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)中多以混合的金屬磨料為主。

為了確保結(jié)構(gòu)表面的處理能夠達(dá)到要求，要對(duì)磨料循環(huán)利用的情況下，進(jìn)行定期清理和更新配比，并對(duì)磨料進(jìn)行相應(yīng)的檢查。通常需要控制磨料的油污、電導(dǎo)率和pH值等。磨料的配比和清潔度直接影響預(yù)處理后結(jié)構(gòu)表面的狀態(tài)及清潔度。

2.4.4噴砂前去除油污

在噴砂前需要對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行油污清理，可以使用粉筆劃線檢測(cè)，并用溶劑進(jìn)行清洗。

圖7表面油污染檢驗(yàn)方法

2.4.5噴砂后的吹灰

噴砂后的表面不同程度的存在灰塵以及二次污染造成的表面油污，分別需要用高壓風(fēng)管吹掃和溶劑清洗。

2.4.6噴砂后發(fā)現(xiàn)的焊接缺陷

實(shí)際工程中經(jīng)常在噴砂結(jié)束后再次發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，這些焊接缺陷即導(dǎo)致了表面粗糙度的不一致性會(huì)影響涂裝的外觀質(zhì)量及防腐性能，因此需要及時(shí)進(jìn)行處理。但是由于底漆需要在4小時(shí)之內(nèi)涂裝完畢，若時(shí)間有限，實(shí)際工程中會(huì)在缺陷位置粘貼膠帶紙后先行底漆，待底漆完成后再局部處理缺陷。

3結(jié)論

3.1不同的大氣環(huán)境對(duì)涂層體系的要求區(qū)別很大，對(duì)漆膜厚度的要求也很大。但是對(duì)于結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理的要求基本一致。預(yù)處理是否滿足要求直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能。

3.2鋼結(jié)構(gòu)表面可溶性鹽分是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)腐蝕的根本因素，因此很有必要增加結(jié)構(gòu)表面含鹽量的檢測(cè)為常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)。

【參考文獻(xiàn)】

［１］James R.Johnson.Soluble salts and specification-CoatingsPro[Z].May 2008.

［２］金曉鷗.防腐蝕涂裝工程手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

［責(zé)任編輯：湯靜］