臨海碼頭鋼結構的防腐施工技術

胡 輝

上海建工（江蘇）鋼結構有限公司 江蘇 海門 226100

1 工程概況

巴拿馬科隆的巴伊亞·拉斯·米納斯1A期油庫海洋設施——港建碼頭項目（圖1），結構以鋼結構為主，包括通廊、棧橋、平臺、防撞板、次結構（扶手、欄桿、樓梯、格柵、安全門等），項目鋼結構總質量約1 000 t。

由于項目臨海，鋼結構所處的環境同時包括干濕交替環境、浪濺環境及大氣環境，防腐配套系統各有不同，防腐涂料也為非常規產品，且鋼結構件的尺寸大小變化很大。這些因素結合在一起導致在噴涂設備選型、施工場地、施工工藝等方面存在許多難點，為此，本文對不同結構部位的防腐要求、施工技術難度及如何應對等問題進行分開闡述。

2 臨海港建鋼結構不同部位的腐蝕狀況及防腐設計要求

臨海港建碼頭鋼結構按照腐蝕環境來區分，可以分為水下區域、干濕交替區域、浪濺區域以及大氣區域。不同區域，腐蝕狀況差別很大，不同區域的具體情況如下[1-3]。

圖1 本項目建設完工后三維示意

2.1 水下區域

常年位于平均低潮位以下直至海底的區域，根據海水深度不同分為淺海區（低潮線以下20～30 m的區域）、大陸架全浸區（水下30～200 m的區域）、深海區（在水下超過200 m的區域），水位深度不同對鋼結構的腐蝕影響程度也不同。

而對于臨海港建鋼結構項目，浸沒在水中的樁腿主要設置在淺海區，在淺海區域，水流速較大，存在近海化學和泥沙污染以及水流和泥沙對防腐保護層的沖刷問題，沖刷會使涂層失效加速。

2.2 干濕交替區域

處于平均高潮位和平均低潮位之間區域的，鋼結構經常處于漲潮與退潮交替的狀態，不斷重復“被海水浸沒—暴露于空氣中”的過程，反復的干濕交替會加速腐蝕，加速涂層的老化。

潮水運動會沖刷鋼結構表面的涂層，使涂層失效加速，高速水流還會形成空泡腐蝕，導致腐蝕速度增加。海洋生物能夠棲居在干濕交替區域的鋼結構表面，如果生物棲居不均勻，會產生氧濃差電池反應，使得生物棲居位置的鋼結構（涂層破損處）產生強烈的腐蝕。

2.3 浪濺區域

處于平均高潮位以上，海浪飛濺所能濕潤區域的鋼結構表面，會不斷被飛濺的海水及浪花所濕潤，由于浪花和海水與空氣充分接觸，含氧量達到最大，會增加腐蝕速率。潮水運動會沖刷鋼結構表面的涂層，使涂層失效加速，高速水流還會形成空泡腐蝕，導致腐蝕速度加快。該區域相對其他區域是腐蝕速率最高的區域，所以防腐涂層的選擇及施工技術很重要。

2.4 大氣區域

浪濺區域以上的大氣區域及海岸大氣區域，含有較多的水汽、氧氣及氯化鈉等物質，具有比內陸大氣濕度高、鹽分高等的特點，腐蝕速率會顯著提高。

2.5 不同環境區域對應的防腐體系

按照GB/T 30790.5—2014《色漆和清漆防護涂料體系對鋼結構的防腐蝕保護第5部分：防護涂料體系》中的規定以及實踐經驗，防腐配套體系的設計會有所不同。表1為本項目的防腐配套體系和標準中的配套體系對比情況（由于樁腿不在本次合同標的范圍之內，表中未列出水下區域的內容）。

表1 各結構位置的防腐體系選擇

3 防撞板結構部位涂料施工的難點分析

防撞板相對于其他部位而言，腐蝕環境最惡劣。本項目在技術規格書中所選的配套體系是A5M.06，但為了起到更好的耐磨效果的同時，又能降低施工成本，最終選用了A6.10配套體系。在施工前期的采購招標及技術審核認可后，最終確定使用厚漿型耐磨改性環氧樹脂漆，該產品可用在水下，且耐磨效果非常好，底漆設計額定干膜厚300 μm，面漆設計額定干膜厚300 μm，使用的是同一油漆產品，顏色不同。

由于防撞板結構尺寸大，加上一道成膜要求高，涂料施工存在困難在所難免，不過在海外項目的涂裝施工技術及硬件設施基礎上，我公司具有相當的經驗，以下是難點的分析及解決辦法。

3.1 除銹設備選擇及施工場地的配置難題

對于鋼結構加工企業，由于結構尺寸通常并不大，所以一般只配置拋丸機和機械除銹工具，除非防腐要求不高，可以選擇機械工具除銹，否則對大型構件或分段的除銹作業無能為力。但是本項目的防撞板屬于海洋環境的浪濺區域及干濕交替區域，除銹等級最低為ISO 8501-1 Sa2 1/2，且防撞板的尺寸基本都在6 000 mm×9 000 mm×500 mm，拋丸機無法操作，機械工具除銹亦無能為力。

此時，我公司加工的優勢就顯現出來了。我公司擁有1個面積為900 m2的大型噴砂房及1 800 m2的大型恒溫涂漆車間，雖然本項目在冬季施工，且多個防撞板同時涂漆，但是經過加溫的涂漆車間，完全滿足了本項目集中涂裝的要求，施工進度也不會受影響。

3.2 噴涂設備的正確選擇

本防撞板的油漆產品體積固體含量高達85%，一次噴涂干膜厚度可以達到250～500 μm，非常適合一道成膜300 μm的項目要求。對于傳統的有氣噴涂，因為其一次成膜厚度在30 μm左右，不是理想的噴涂設備；要想一道達到300 μm，最合適的噴涂方式是高壓無氣噴涂，而無氣噴涂設備，市場上的類型有很多，其配置的槍嘴也很多，必須要根據實際情況來選擇合適的，否則噴涂效果會大打折扣，如何選擇是非常專業的問題。首先，要翻閱該油漆產品說明書，里面有相應的數據推薦，對于本次制作的產品，翻閱油漆產品說明書后發現，其推薦的無氣噴涂參數為槍嘴直徑0.53～0.66 mm，槍嘴處的油漆總壓力不低于17.6 MPa。根據這些參數，就可以選擇合適的泵和槍嘴。

一般情況下，重防腐行業使用的空壓機或管道壓縮空氣所提供的壓力為0.6～0.8 MPa，要達到規定的17.6 MPa，就必須至少要增壓22～30倍。對于鋼結構常用的高壓無氣噴涂泵，泵壓比主要有32∶1、45∶1、64∶1這3種，理論上來說，32∶1的泵增壓倍數正好接近夠用，但實際上，由于各方面的壓力損失，往往會導致壓力不足而霧化不良，所以選擇45∶1泵壓比的泵是最合理的。

對于槍嘴的選擇，先要看油漆產品推薦的槍嘴尺寸，根據推薦的0.53～0.66 mm槍嘴尺寸范圍，然后要對應槍嘴參數表進行選擇。同時需根據對應構件截面大小來選擇噴嘴扇幅，扇幅越大，一次噴涂的扇面越寬，相對來說噴涂速度會快些。對于本項目的防撞板噴涂，選擇的槍嘴口徑為0.584 mm，扇幅30 cm，大小適中，噴涂效果較好，效率也高。

3.3 一次性施工的難點

常規建筑鋼結構件，在噴涂過程中，為了獲得最佳的涂層均勻性并保證不出現漏涂現象，噴涂一面后再翻身噴涂另一面是比較普遍的做法，但是對于防撞板來說，其結構尺寸大，噴涂過程中翻身很不方便，如果翻身操作，不但會導致大面積涂層破損，還會影響施工效率。為此，在本防撞板涂裝施工過程中，特地使用了我公司正準備推廣、已申請并獲得授權的一個實用新型專利——常規鋼結構建筑構件免翻身涂裝胎架[4]（圖2）。

圖2 常規鋼結構建筑構件免翻身涂裝胎架

該胎架具有結構簡單、安全系數高、便于免翻身施工、擱置點接觸面小等優勢，在施工過程中，防撞板僅僅只需吊起來移動胎架位來修補該處的油漆，并未整體翻身，且胎架位的修補量非常少，由于胎架的高度為1 180 mm，工人也可以在下方進行測厚和涂漆作業，實際使用效果非常理想。另外，對于環氧厚漿型涂料，雖然不需要特別的噴涂技巧，但是300 μm的膜厚需要一次性噴涂，如果控制不好，則會很容易出現嚴重的不均勻情況。為了控制涂層均勻度，在施工過程中要求噴漆工人經常使用濕膜卡測量，從而有效避免了膜厚不均問題。

4 通廊、棧橋、平臺結構部位涂料施工時的難點分析

通廊、棧橋、平臺結構部位屬于碼頭的主結構，這部分結構始終處于大氣環境中，設計要求的防腐配套系統為GB/T 30790.5標準中的A5M.06，底漆選擇醇溶性無機富鋅涂料，詳細油漆配套情況如表2所示。從配套中不難看出，醇溶性無機富鋅漆的施工就是其中一個難點[5]，另外一個難點是通廊結構尺寸大、棧橋和平臺結構復雜（圖2），這無疑增加了噴漆操作的難度。

表2 通廊、棧橋、平臺結構的油漆配套

針對醇溶性無機富鋅漆的施工技術難度及解決辦法，主要包括以下內容：

1）除銹處理要求高，不能低于Sa2 1/2，所有位置粗糙度至少要達到40～75 μm，這就表明任何位置不能打磨修補。應對的辦法是所有構件能拋丸的先拋丸，拋丸后再到大型噴砂車間做局部除銹處理，對不能拋丸的大件，直接送到大型噴砂車間噴砂。

2）混合攪拌要求高，全過程采用了持續攪拌設備，避免了噴涂過程中的鋅粉沉淀。

3）干膜厚不能超過125 μm，復雜位置膜厚難以控制，采用的辦法是不預涂，噴涂的過程中安排補涂工進行跟蹤補漆。

4）后道涂層難施工，需要做封閉漆。由于配套中沒有設計專門的封閉漆，所以使用中間漆做封閉漆，中間漆是高固體含量油漆，為了能夠更好地使中間漆滲透至無機富鋅漆的空隙中，在調配好的中間漆中加入了至少50%的稀釋劑，封閉效果非常好。

對于通廊結構尺寸大的情況，最大的難點就是噴涂過程中的漆霧影響。由于無機富鋅漆干燥速度快的特性，當工人站在頂部噴涂時，部分霧化的油漆還未到達構件表面就已經固化，掉到底部，就會形成干噴——一層像砂皮的顆粒狀物質，尤其是結構支撐處的堆積最嚴重，這種情況下不但去除需要花費很多的時間，而且一旦處理不到位，后續的涂層附著在漆霧上，涂層膜厚會超高，這種虛高的涂層不僅沒有防銹性能，而且還會影響外觀及報驗。為了解決此問題，經過多方了解及調研，最終找到可以在上層腳手架的位置鋪設透明薄膜的方法，以擋住漆霧往下飄落。這個方法不但解決了此問題，同時也可以處理遮擋腳手架上的垃圾往下掉的情況，一舉兩得，獲得了非常好的效果。

5 次結構部位熱浸鍍鋅的難點分析

次結構也處在大氣環境下，按照GB/T 30790.5標準，可選擇使用涂層防腐，但是為了防腐質量得到保障，并考慮到施工方便，設計公司將其設定為熱浸鍍鋅。通常，次結構熱浸鍍鋅都是直接酸洗后再浸鋅的，這種處理方式往往會在鋅層表面產生較多的鋅渣，鋅后處理花費的人力、時間會比較多（圖3）。另外，鍍鋅后的構件需要運回工廠打包發運，在這個過程中很容易發生磕碰，導致鋅層破損，修補在所難免，但是修補后的色差明顯，往往不能讓業主接受。

為了減少鋅后處理的時間以及提高鋅層的防腐質量，構件在送到鍍鋅廠進行鍍鋅前，嘗試了對次結構先進行拋丸處理，再送到鍍鋅廠作業。按照這種方式進行熱浸鍍鋅后發現，鋅層的外觀效果很好，基本沒有鋅渣的存在，大大減少了鋅后處理的工作。經研究發現，該方法存在諸多優點[6]：

圖3 熱浸鍍鋅產生的鋅渣缺陷

1）去除了表面的氧化皮，可使母材表面的金屬成分更加均勻，減少缺陷的出現。

2）減少酸洗時間，降低母材氫脆的風險及鋅層開裂的可能。

3）產生了粗糙度，對鋅層的附著力有很大的幫助。

4）能夠釋放加工過程中的應力，減少浸鋅之后的變形可能。

對于鋅后破損的區域，根據ASTM A780/A780M[7]標準中的描述，修補方法有3種：使用鋅基合金焊料修補、使用含鋅涂料修補、使用熱噴鋅修補。經與業主協商，最終使用了含鋅量達96%的羅巴魯冷鍍鋅產品修補，但是修補后的區域存在明顯的色差（圖4），業主不能接受。對于色差修復，最好的辦法就是使用銀色自噴鋅罐進行修復。在市面上，銀色自噴鋅罐品牌和品種繁多，品質參差不齊，為了獲得最佳的效果，決定在車間進行噴涂試驗，最終由業主監理確定。試驗得出的結論是：

圖4 熱浸鍍鋅層上修補的色差及修復色差的試驗

1）不含鋅粉的自噴鋅罐亮度最高，超過了鋅層自身的亮度，且表面細膩，與鋅層表面形成反差。另外，這種涂層干燥后用手觸摸會殘留銀色漆粉在手上，容易導致現場復查時的誤解。

2）鋅粉含量在35%左右的自噴鋅罐噴涂后，顏色及細膩度都接近鋅層，且手觸摸不掉色。

3）鋅粉含量在55%左右的自噴鋅罐噴涂后，顏色比鋅層深，細膩度沒有問題，手觸摸不會掉色。

根據這種結論，最終選用了鋅粉含量在35%左右的自噴鋅罐噴，總體修復效果很好。后續試驗還發現，鋅粉含量越高的自噴鋅罐顏色越深，越不適合修復鍍鋅色差[8-9]。

6 結語

臨海港建鋼結構項目由于地理環境的特點，與普通的建筑鋼結構在防腐方面有很大的區別，包括油漆配套的多樣性、結構的多樣性、防腐施工的技術性等，以致在施工技術、場地布置及施工管理上存在更大的難度，且需要一支專業性非常強的涂裝隊伍才能完成。

雖然本項目難點多，但我公司具有較多的先天優勢，且經過周密的安排及嚴格的施工，完全確保了準時、保質、保量出貨，獲得業主的極大贊賞。臨海港建鋼結構項目雖然加工難，但海外項目附加值高，應是今后重要拓展領域，本項目的順利完成，為其他該領域的鋼結構加工技術提供了借鑒。