公路波形梁鋼護欄熱浸鍍鋅層質量控制要點

■林育春

（福建省交通建設工程試驗檢測有限公司，福州 350008）

波形梁鋼護欄作為道路交通安全設施的主要組成部分，是不可缺少的基本設施，對發揮高速公路的效能、預防和減少交通事故的發生有著十分重要的作用。然而因鋼材本身特性使然，使得“銹蝕”伴隨著我們，為使波形梁鋼護欄室外環境中使用壽命較長（一般在20年以上），通常要對其進行表面防腐處理，常見的表面處理技術就是熱浸鍍鋅。

1 波形梁鋼護欄的重要性

波形梁鋼護欄在發生事故時對車輛具有緩沖、防撞、導向性能。提倡以人為本，安全至上，保證85%～90%車輛不會越出、沖斷或下穿護欄，降低事故嚴重程度和二次事故。

波形鋼護欄由螺栓等緊固件相互拼接的波紋狀鋼板和立柱構成連續梁柱結構，有一定的剛度、強度；一般立柱間距分為2m間距和4m間距；立柱與板子相連接的方式有防阻塊式和托架式兩種。其主要成份為碳素鋼、力學及化學成份滿足Q235鋼要求。護欄表面鍍鋅、鍍鋁、鍍鋅（鋁）后涂塑、涂塑，其它材料應驗證（如鍍鋅后噴氟碳漆）。因其處于路面，長期暴露在外部不利環境下，故要求表面防腐處理較厚、結合強度好、長期耐腐蝕效果好的鍍層。

2 波形梁鋼護欄的表面處理技術

公路波形梁鋼護欄設置于路面兩側，受到日照，雨淋及溫度變化等自然現象的影響，一定時間后表面防腐層易損耗或破壞。所以如防腐層質量不過關的話就容易使內部鋼質基層暴露出來，產生銹蝕，進而破壞護欄的結構強度，降低護欄在事故中起到的防護性能，甚至造成重大事故。因此，防腐性能是波形梁鋼護欄的重要指標之一。

現在最常用的表面處理技術是熱鍍鋅（galvanizing）也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅。是一種有效的金屬防腐方式，主要用于各行業的金屬結構設施上。是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。鍍鋅層形成過程如下：熔鋅滲入基體鐵中→鐵與鋅反應生成鐵→鋅合金→在鐵→鋅合金層上形成純鋅層，鍍鋅層形成的基本原理是高溫冶金反應。自從1836年法國把熱鍍鋅應用于工業以來，已經有170多年的歷史了。近30年來，伴隨著冷軋帶鋼的飛速發展，熱鍍鋅工業得以大規模發展。

3 鍍鋅層質量控制的三大指標

波形梁鋼護欄其表面為鍍鋅層，作用主要是防止鋼基體腐蝕，鍍層必須連續、有足夠厚度和附著性，這是最基本的質量控制要求。通常我們進行檢測時，主要包括鍍鋅層厚度、鍍鋅層附著性、鍍鋅層均勻性3個控制指標，外觀檢查只是作為可選項，當事方有提出時才檢測，通常會忽略掉。

雖然在GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》對外觀有明確規定：鍍鋅構件表面應顏色一致、均勻完整，鍍件無漏鍍等缺陷；表面不應有流掛、滴瘤或多余結塊。有螺紋的構件在熱浸鍍鋅后，應清理螺紋或作離心分離，但僅限于目測及手感檢查。筆者認為：實際上除了漏鍍和白銹外，多數外觀缺陷對熱浸鍍鋅的整體防腐蝕性并沒有影響，而漏鍍面積和白銹預防、處置更為重要。

3.1 鋅層厚度

熱浸鍍鋅鋼鐵最易生銹的部位，理論上是鋅層最薄的地方，就是說鍍鋅層厚度的最低值才是控制性的指標，鍍層太薄的鍍件無法保證足夠的耐用壽命。如GB/T31439.1-2015《波形梁鋼護欄 第1部分：兩波形梁鋼護欄》中規定護欄的所有構件均應進行防腐處理，其防腐層要求應符合GB/T18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》的規定，波形梁鋼護欄板、立柱和防阻塊的鍍鋅層不僅要求平均厚度不小于84μm，且若測試值中10%以上的值超出技術要求范圍，即使算術平均值符合技術要求，但該結果仍為不符合本標準的技術要求。對于圓管立柱產品，其內壁防腐質量要求應不低于外壁防腐質量要求。

3.2 鍍鋅層均勻性

行業標準JT/T 281-2007《公路波形梁鋼護欄》中仍采用硫酸銅法，早期的國外標準曾規定用硫酸銅試驗檢驗鋅層均勻性，但現在歐美規格及JIS中，均有廢止硫酸銅試驗法的傾向。因為硫酸銅試驗實際上是測定最小鋅層厚度的方法，不是測定最小厚度與最大厚度的差，所以“均勻性”說法不妥。而且純鋅層與鐵鋅合金層在硫酸銅溶液中的溶解速度有很大差異，因而浸入次數與鍍鋅量的對應關系并不是很好。實際上，只要鍍鋅量達到標準，硫酸銅試驗次數比標準規定的5次要多得多，防腐性能方面完全沒有問題。

目前國家標準GB/T 31439.1-2015《波形梁鋼護欄第1部分：兩波形梁鋼護欄》中采用不同方法，是以構件鍍層厚度的最大值、最小值與平均值之差的絕對值與平均值的比值來表示，采用熱浸鍍鋅進行防腐處理時，鍍層的均勻度應滿足：平均厚度與最小厚度之差應不大于平均厚度的25%，最大厚度與平均厚度之差應不大于平均厚度的40%，其他要求應符合GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》。

3.3 鍍鋅層附著性

熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，構件表面在熱浸鍍時形成鐵-鋅合金層，使鐵與純鋅層之間很好結合，其附著性能好于大多數其它涂層。鍍鋅層的總體硬度值比鋼材還大，最上層的純鋅層（Eta layer）只有 70 DPN硬度，易碰撞變形，但下層鋅鐵合金層（Zeta layer）及 鋅鐵互溶層delta layer分別有179及211 DPN硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還高，所以它在鍍層厚度足夠時其抗沖擊及抗磨耗性均相當良好。

熱鍍鋅層應有足夠的附著性，保證鍍件在正常的搬動、裝卸、運輸、安裝過程中經受碰撞時，鍍鋅層不會開裂或剝離。試驗方法有利刀法（美國標準，只能鏟出切屑，不能形成層間剝離）和錘擊法（試驗后鍍層不剝離不凸起），硬刀試驗可適用于所有類型的鍍鋅件，而錘擊試驗只適用于表面平整且工件較厚時，一般能經受錘擊試驗的鍍鋅層附著性肯定沒有問題。

4 熱浸鍍鋅的優缺點及建議

4.1 優點

（1）工藝成熟，初期成本低。

（2）溶化鋅很容易均勻的覆蓋鋼構件全部表面，包括一些不易涂覆到的死角等，表面一致美觀。

（3）可獲得厚鍍層，耐腐蝕性能好，便于維護。

（4）鍍鋅層與鋼材間是冶金結合，成為鋼表面的一部份，鍍鋅層形成一種特別的合金結構，因此鍍層的硬度及附著性、耐久性較好。這種結構能承受在貯運時受到的機械損傷，使用時可以進行適當的成型，焊接和涂裝等加工處理。

（5）鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，約為鋼鐵腐蝕速率的1/18，持久耐用。如我省這樣的近海區域，標準的熱鍍鋅防銹層則可保持20年而不必修補。

（6）涂層連續均勻，檢測簡單方便。鋅與鐵對比明顯，銹蝕易發現，可目視檢測外觀缺陷；鋅層厚度可以非破壞性涂層厚度儀作測試（如磁性涂層測厚儀等），快速準確。

4.2 缺點

鍍鋅后螺紋擰合困難，鋅層厚薄不均勻，還有余鋅粘留在螺紋中不容易去除干凈，影響了螺紋件的配合。操作溫度高，會降低高強度緊固件的機械強度，其中8.8級螺栓經熱浸鍍鋅后部分螺紋的工作強度低于標準要求。需要生產廠家配備自動化離心分離設備，控制鍍件時的溫度，或適當加粗螺紋以提高緊固件的鍍鋅后質量。

4.3 建議

我省地處沿海，氣溫較高，空氣潮濕且水汽中含鹽量高，對鋅層及鋼基體的腐蝕消耗更加迅速，一旦出現鋅層破壞等情況，往往在很短時間內就會產生鋼基體銹蝕。如果條件允許，建議鍍鋅后噴氟碳漆（特別是螺栓等鋅層較少的部位），加強防腐能力。而且噴漆有多種色彩可以選擇，更加美觀。

5 結束語

波形梁鋼護欄采用熱浸鍍鋅涂層是綜合是其優異的防腐蝕性能、成本低、易生產、檢測方便等因素的結果。波形梁鋼護欄功用極其重要，且使用年限較長，所以應對其進行嚴格的質量控制。其中鋅層厚度、鍍層附著質量和均勻性直接關系到護欄耐腐蝕壽命，必須予以保證，同時外觀缺陷中的白銹、漏鍍等造成的影響也不容忽視，應引起足夠的重視；在保證鍍層質量的前提下，希望生產廠家能控制質量、改進工藝、降低成本；相關單位能重視貯運、安裝條件，避免因不必要的損耗而影響產品質量。使合格的鍍鋅鋼護欄不僅僅在高等級公路上使用，還能盡快普及到其它各類道路工程上。

[1]盧錦堂，孔綱.熱浸鍍鋅性能及質量要求[J].材料保護,2000,33（3）:21-23.

[2]GB/T 18226-2015，公路交通工程鋼構件防腐蝕技術條件[S].

[3]GB/T31439.1-2015，波形梁鋼護欄 第1部分：兩波形梁鋼護欄[S].

[4]曹瑞.鍍鋅產品鍍鋅層質量和厚度的測定方法[J].金屬制品，2008，34（4）：43-50.