SSPC標準在CCS壓力鋼管防腐質量控制中的應用

李 剛

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 CCS壓力鋼管防腐工程

CCS引水系統共有兩條壓力管道，在壓力管道下平段后段分別布置長度為352 m（1號）和432 m（2號）的壓力鋼管，管內徑5.2 m，每條壓力鋼管還有3個非對稱的“Y”型岔管以及接入水輪發電機組的4條分支管壓力鋼管。根據合同要求，需要對壓力鋼管內表面噴涂超厚漿型環氧瀝青漆，外表面涂水泥膠漿，涂裝總面積約42 000 m2。涂裝質量控制標準執行SSPC標準。

2 CCS防腐的工藝流程

CCS防腐施工的主要工藝流程包括施工準備、表面預處理、表面處理、清潔度和粗糙度檢驗、涂裝施工、涂裝質量驗收。施工準備主要包括材料、設備、人員、施工方案、檢驗計劃等等，材料需要對入場的涂料進行檢查，包括涂料的批次、數量、有效期；表面預處理是在涂裝前對鋼管的制造缺陷進行再一次的檢驗處理，確認制造缺陷（如焊接飛濺、焊瘤、藥渣、銳邊、銳角等）、表面污物（如切削液、銹皮等）是否已徹底糾正和清除。表面處理是通過干磨料噴砂的方法對鋼管的表面進行清潔，達到規定的表面清潔度和粗糙度要求，CCS壓力鋼管涂裝表面清潔度要求為：內壁SP10，外壁SP7。涂裝施工采用傳統有氣噴涂的涂裝方法，通過交叉噴涂技術將涂料均勻的涂裝于鋼管上。漆膜質量驗收是對涂裝完成的鋼管表面涂層進行質量檢驗，包括外觀、干膜厚度、漏涂點、附著力、漆膜硬度等項目。

圖1 CCS防腐施工的工藝流程

3 防腐質量控制

3.1 表面處理

在涂裝項目施工中，質量控制檢驗會要求某些作業完成之后，需要暫時停止下來進行檢驗，當QC和QA認可之后，才能進行下道涂裝工序。這些需要停下來檢驗的項目通常稱為“停止點”。SSPC QP-1程序規定，應在涂裝項目的6個主要階段進行停止點檢查，具體如下：

①表面預處理；②表面處理；③底漆施工；④中間漆施工；⑤面漆施工；⑥固化。

在這6個主要階段停止點中，表面處理幾乎是決定涂裝系統成敗的關鍵和最終使用壽命的一個關鍵因素，換言之，表面處理得越好，涂裝系統的使用壽命就越長。CCS壓力鋼管的表面處理，采用的是干磨料噴砂的表面處理方法。

對于表面處理清潔度的標準，ISO、NACE、SSPC均發布了表面清潔度的最低驗收標準。目前ISO有7 個表面清潔度標準：Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3、St2、St3、F1（火焰除銹，本文不作介紹）。SSPC共有13個表面清潔度標準，有7個和NACE共同發布，其余6個SSPC是唯一發布人，除此之外，SSPC還把動力工具和手動工具清理的表面清潔度進行了區分。CCS壓力鋼管的表面清潔度要求為外壁SP7，內壁SP10，對應噴砂清理標準。目前，SSPC噴砂清理標準有5個。

（1）SSPC-SP7/NACE No.4-刷除銹級噴砂清理

SP7要求清除所有松散附著的銹、氧化皮和涂料，而牢固附著的銹、氧化皮、涂料等可保留于表面上；關于牢固附著，如果殘留物用鈍灰刀鏟不起來，則可被認為是牢固附著的。

（2）SSPC-SP14/NACE No.8-工業級噴砂清理

SP8要求清除表面上所有松散附著的銹、氧化皮和涂料以及清除至少90%牢固附著的所有污物。清理后的表面，允許每58 cm2（9平方英寸）最多可含有10%均勻分布的牢固附著物。

（3）SSPC-SP6/NACE No.3-商業級噴砂清理

SP6要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，允許每58 cm2（9平方英寸）存在33%均勻分布的痕跡（由銹、油漆、氧化皮引起）。通常，使用小刀片在表面輕劃，如輕劃后不產生小碎片粉末，則可被視為痕跡。

（4）SSPC-SP10/NACE No.2-近于出白金屬噴砂清理

SP10要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，允許每58 cm2（9平方英寸）存在5%均勻分布的痕跡。

（5）SSPC-SP5/NACE No.1-出白金屬噴砂清理

SP5要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，不允許存在任何痕跡。

需要強調的是，噴砂處理的5個標準要求，都是對表面清潔度的直接要求，隨所述的清潔度不同而不同，除此之外，這5個標準要求都有一些共同的“間接”要求，包括：①SP1清除可見的油脂、油及其他污物；②壓縮空氣清潔度。常用吸墨紙進行測試；③檢查磨料的清潔度。通常使用潔凈小瓶裝入磨料和蒸餾水靜置一段時間，觀察是否有油污等物混入磨料，影響表面清潔度。

對鋼表面的清潔度進行評估時，SSPC發布了4個用于評估的目測標準：

（1）SSPC-VIS1“干磨料噴砂清理鋼表面指南與參考圖片”。

（2）SSPC-VIS3“動力工具和手動工具清理鋼表面指南與參考圖片”。

（3）SSPC-VIS4/NACE VIS7“水噴射處理鋼表面指南與參考圖片”。

（4）SSPC-VIS5/NACE VIS9“濕磨料噴砂清理鋼表面指南與參考圖片”。

CCS壓力鋼管的表面清潔度，采用SSPC-VIS1進行對比評估。該標準把原始表面分為了7個狀態，A、B、C、D 用于新建結構，對應鋼表面；G1、G2、G3用于維修結構，對應帶涂層鋼表面；具體描述如下：

（1）A鋼材表面完全被附著的氧化皮所覆蓋；沒有或有很少可見的銹蝕。

（2）B鋼材表面被氧化皮和銹蝕所覆蓋；

（3）C鋼材表面完全被銹蝕所覆蓋；

（4）D鋼材表面完全被銹蝕所覆蓋；可見明顯的蝕坑。

（5）G1覆蓋氧化皮上風化的涂層系統，并有大面積的針尖銹蝕。

（6）G2覆蓋氧化皮上風化的涂層系統，并有中度蝕坑。

（7）G3覆蓋氧化皮上風化的涂層系統，并有嚴重蝕坑。

CCS壓力鋼管表面清潔度評估選用的SSPCVIS1參考圖片是（B SP-7）和（B SP-10），其中 B 為鋼板的初始表面狀態，SP-7、SP-10分別為外壁、內壁要求的噴砂除銹清理清潔度等級。

為保證底漆與鋼板表面的粘接力，即涂層與鋼板表面的附著力，通常對處理的表面要求一定的粗糙度。表面處理完成后，質量控制也要求進行表面粗糙度的測量，通常采用的表面粗糙度測量標準有：

（1）ASTM D4417-現場測量經噴砂清理后的鋼材表面粗糙度之測試法。

（2）NACE RP0287-使用復制膠帶現場測量經噴砂處理后的鋼材表面粗糙度。

（3）ASTM D7127-使用便攜型觸針測量經噴砂清理后的金屬表面粗糙度之標準測試法。

ASTM D4417描述了A、B、C 3種測量方法，CCS壓力鋼管表面粗糙度測量采用的是方法B-使用表面粗糙度深度測量儀，操作簡單便捷。

3.2 涂裝施工

涂裝施工的質量控制，首先，在施工開始前需要對環境溫度進行測量控制，確保相對濕度、表面溫度、空氣溫度滿足施工的要求，待涂表面溫度一定要高于露點溫度3℃以上。其次，需嚴格按照涂料使用說明書的要求進行涂料的混合、稀釋劑添加，超出涂料混合使用壽命的涂料禁止繼續使用；涂裝時，根據待涂件的結構形式，可先采用刷涂或輥涂的方法對難以噴涂的部位進行預涂，可避免漏涂或部分角落漆膜厚度不夠的情況發生；噴涂時，應保持噴槍與表面垂直且距離適當，并采用重疊噴涂及交叉噴涂的方法，確保獲得連續穩定且均勻的漆膜。多層漆膜的涂裝施工，應嚴格控制各層漆膜清潔度、厚度及涂層間的復涂時間間隔。

3.3 漆膜檢驗

漆膜涂裝完成后，需要根據質量控制計劃對涂層的質量進行檢驗，一般包括外觀、固化程度評估、干膜厚度、附著力測試、漆膜硬度、針孔及漏涂點檢測等項目。

漆膜的外觀，一般采用目測的方式按質量控制計劃的要求進行檢驗。

涂層的固化評估，CCS壓力鋼管采用ASTM D1640-“常溫固化有機涂料干燥、固化或成膜的標準測試方法”進行評估，包括虛干、表干、不黏干、指觸干、硬干、全干、復涂干的評估。

干膜厚度的測量，CCS壓力鋼管的內表面涂層系統，只有一層涂層，所以在進行干膜厚度測量時，可以直接進行總厚度測量，多層涂層的系統，應控制每一層涂層的厚度。CCS壓力鋼管采用SSPC PA2-“用磁性測厚儀測量干漆厚度”標準進行干膜厚度的測量，該標準規定了涂層測量的頻率：將結構按10㎡的區域進行分隔，每個區域選擇5個點（直徑約1.5英寸的范圍），每個點讀取3個讀數。3個讀數的平均值代表一個“點測量值”。5個“點測量值”的平均值代表該區域的值。同時，對于不足30 m2的結構，應對每個10㎡進行測量；對于30 m2～100 m2之間的結構，隨機選取 3個 10 m2區域進行測量；超過100 m2的結構，在第1個100 m2內隨機選取3個10 m2進行測量，之后每增加一個100 m2區域，額外增加一個10 m2測量區域。SSPCPA2同時也規定了涂層厚度測量的偏差范圍：單個“點測量值”并沒有偏差限制，選取3個真正代表的“點測量值”的平均值作為區域值，即放棄異常高或低的個別“點測量值”，而3個“點測量值”平均后的區域值必須在最小厚度要求的80%及最大厚度要求的120%范圍內。

附著力測試是評估涂層與鋼表面以及各涂層間粘接強度，涂層與底材間的粘接強度稱為附著力，而涂層間的粘接強度在評估時，一般稱為內聚力。附著力的評估并沒有一個標準規定最小的附著力或內聚力要求，一般會采用涂料生產商的技術說明書上列出的附著力值。附著力測試的主要標準方法有以下幾種：①ASTM D3359-膠帶附著力測試；②ASTM D6677-刀拔附著力測試；③ISO 4624-拉拔附著力測試；④ASTM D4541-使用便攜式附著力測試儀測定涂層拉拔強度；⑤ASTM D使用便攜式附著力測試儀測定混凝土表面涂層拉拔強度。CCS壓力鋼管內壁涂層采用的是ASTM D4541測試方法，附著力按涂料廠商推薦值7 MPa進場評估。值得注意的是不同標準測試方法測試的機理是不同的，ASTM D3359和ASTM D6677評估的是涂層的刀拔或撕脫強度；而ISO 4624、ASTM D4541及D7234評估的是涂層的拉伸強度或抗垂直拉拔的能力。此外，所有的附著力測試都是“破壞性的”，測試完成后，應對被測試區域進行修復。

針孔及漏涂點檢測主要是由于涂裝時涂層未流平或空氣排出后形成的細小“遺漏”，最終會形成底材的點蝕，甚至穿孔，造成嚴重后果，所以進行針孔及漏涂點檢測是非常必要的。而這些細小“遺漏”，通過目測是難以發現的，常需要專業設備進行檢驗，漏涂點測試的標準有兩個：①ASTM D5162-“金屬底材表面非導電性防護涂層的不連續性（漏涂點）測試方法”；②NACE RP0188-“測試導電性底材上的新防護涂層的不連續性（漏涂點）的標準慣例”。常用的檢測設備有低壓（濕海綿）漏涂點檢測儀和高壓（電火花）漏涂點檢測儀，前者常用于20密耳（508 μm）以下的涂層，后者用于 20 密耳（508 μm）以上的涂層。這兩種設備都只能用于導電底材上的非導電涂層漏涂點檢測。

3.4 涂層的修復

CCS壓力鋼管需要運輸到安裝現場，運輸及安裝過程中會造成部分原涂層的損傷，需要進行修復。因為修復的部位都是小面積的，采用的修復方式是通過手動或動力工具清理損壞區域的涂層，再用刷涂或輥涂的方式進行涂層的修復。在修復時，表面處理的要求為：外壁SSPC-SP2-手動工具清理，內壁SSPC-SP11-動力工具清理至裸露金屬。SP2也是要求清除表面所有松散附著的銹、氧化皮及涂料（描述和SP7一致），但是SP2是手動工具清理的標準，SP7是噴砂清理的標準，兩者不能進行比較；SP11要求清除所有松散附著和牢固附著的氧化皮、銹蝕和涂料，直至裸露出金屬表面，蝕坑底部允許殘留微量的氧化皮、銹蝕和涂料；同時，還要求處理后的表面有不小于25 μm的粗糙度。

4 小結

在鋼結構的防腐工程中，尤其是國際工程項目中，所要求或規定的防腐表面處理標準可能是ISO標準，可能是SSPC標準，也可能是國家標準GB。而這些標準中，既有相互聯系，又各具特點，其間聯系大致如表1（僅供參考）。

表1 表面處理標準對照

SSPC標準將手動工具和動力工具進行了區分，所以SP2和SP3可能對應2個等級。

總之，SSPC標準對于防腐質量的控制，具有更好的操作性，獲得業內越來越多的認可，應用越來越廣。CCS壓力鋼管防腐項目通過SSPC標準的控制，取得了良好的工程質量，保障了工程項目進度的同時，也獲得了業主的認可和贊譽，為企業贏得了良好的形象和更廣闊的市場前景。