鋼制水箱聚脲防腐層施工難點(diǎn)分析及控制

唐澄宇，邊建廠，王海龍

（中國電建集團(tuán)河北工程有限公司，河北 石家莊 050021）

根據(jù)質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行了工序分解和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析。為了保障風(fēng)險(xiǎn)分析的準(zhǔn)確性，技術(shù)質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)首先查閱了大量的聚脲施工相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)（廠家說明書、規(guī)程規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、書籍與論文等），與相關(guān)方（供貨方、作業(yè)人員、監(jiān)理、業(yè)主）進(jìn)行了大量溝通，綜合各方意見，對質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)及其產(chǎn)生原因、材料特性、施工難點(diǎn)、技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)等有了較為深入的了解。在此基礎(chǔ)上，對難點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以便制定有針對性的控制措施。依據(jù)研究獲得的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)有的放矢制定控制措施，嚴(yán)格管控技術(shù)措施的落實(shí)，嚴(yán)格管控質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，取得了較好的成效。

1 質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析

應(yīng)用條件是室外布置的大型鋼制水箱內(nèi)部噴涂聚脲防腐涂層防腐。

1.1 材料特性

噴涂聚脲彈性體涂層（SPUA，spray polyuria elastomer）采用雙組分體系，由多異氰脂組分A 和活潑氫組分B 組成。A 組分多為MDI 與低聚物多元醇的半預(yù)聚體，B 組分是低聚物多元醇（胺）與液態(tài)胺類擴(kuò)鏈劑及色漿的混合物[1]。適合于防腐蝕領(lǐng)域的聚脲材料主要是第三類剛性材料[2]。SPUA 材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐30%NaOH、飽和鹽水和現(xiàn)場取樣堿液等強(qiáng)堿腐蝕的性能……SPUA 技術(shù)在鋼材腐蝕防護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用具有技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、施工便利等優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。原材料質(zhì)量將直接影響成品質(zhì)量，成品質(zhì)量影響因數(shù)較高，質(zhì)量控制難度較小，綜合質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較低。

1.2 環(huán)境影響

此項(xiàng)噴涂聚脲防腐涂層的基底（鋼制水箱）的特點(diǎn)為鋼板卷焊制封閉結(jié)構(gòu)，室外布置，經(jīng)模擬施工條件發(fā)現(xiàn)如下風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：①日曬后基體鋼材溫度迅速升高，天氣晴好時(shí)可達(dá)60 ℃以上，接近規(guī)范許可的噴涂材料加熱溫度下限；②陰雨時(shí)基體鋼材溫度變化較小，但水箱內(nèi)濕度較大。

GB 50726—2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里“11.1.9 施工環(huán)境溫度宜大于3 ℃，相對濕度宜小于85%，且工件表面溫度宜大于露點(diǎn)溫度3 ℃。”“11.3.15 A、B 料設(shè)備加熱裝置的加熱溫度應(yīng)大于65 ℃，管道加熱溫度應(yīng)大于45 ℃。”

環(huán)境溫度、濕度將會影響成品質(zhì)量，成品質(zhì)量影響因數(shù)一般，質(zhì)量控制難度較小，綜合質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較低。

1.3 作業(yè)工藝

粘接強(qiáng)度：①鋼板制水箱內(nèi)進(jìn)出水頻繁、流量流速較大，水位線上下波動且波浪沖刷作用較為明顯；進(jìn)出水管口位置通常為焊縫、銳角等不利情況，聚脲噴涂作業(yè)難于操作，并存在涂層接縫，使用中存在紊流、沖刷等破壞力。②基層上的污染物、銹蝕、濕氣會形成隔離，造成質(zhì)量缺陷。聚脲對濕度不敏感，可以在水上噴涂固化；基底含水蒸發(fā)，體積將擴(kuò)大約1 700 倍，撐開噴涂層；聚脲良好的延展性將密封此部分氣體形成起泡。③面層噴涂較早，底涂層未完全固化，底涂層中揮發(fā)性物質(zhì)未完全排出，削弱了附著力。

施工過程控制中，由于設(shè)備、工藝技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)，容易弱化此方面的控制。噴涂聚脲工藝需要有專業(yè)的施工設(shè)備……噴涂設(shè)備是噴涂聚脲技術(shù)的基礎(chǔ)，也是噴涂聚脲技術(shù)推廣應(yīng)用的難點(diǎn)[4]。聚脲涂料是在高壓撞擊混合反應(yīng)的，因此，提高壓力對整個(gè)體系的性能都有明顯的益處[5]。

由于噴涂聚脲防腐涂層具有較高的斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度大于等于10 MPa，斷裂伸長率大于等于150%，撕裂強(qiáng)度大于等于40 kN/m。以上質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)都將導(dǎo)致起泡，也是各類技術(shù)文獻(xiàn)提到頻次最高的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，如聚脲涂層噴涂后，出現(xiàn)了大面積的起泡現(xiàn)象，產(chǎn)生空鼓涂層；待涂層整體干燥后，產(chǎn)生嚴(yán)重的起皮、脫落現(xiàn)象，成為嚴(yán)重的施工質(zhì)量問題[6]。且由于這種高延展性，一旦出現(xiàn)附著力薄弱的小起泡、接縫附著力薄弱的微小起皮，在撕脫作用下很容易形成大片的聚脲涂層皮，在流水中揮舞飄動、團(tuán)卷揉搓，進(jìn)一步強(qiáng)化撕脫作用。

與基層附著力有關(guān)的作業(yè)工藝將嚴(yán)重影響成品質(zhì)量，成品質(zhì)量影響因數(shù)較高，質(zhì)量控制難度較高，綜合質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)高。

2 控制措施

原材料質(zhì)量控制：采購過程中提出明確的質(zhì)量要求，到場前核對各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，材料到場后復(fù)檢確認(rèn)合格；明確依據(jù)為HG/T 3831—2006《噴涂聚脲防護(hù)材料》。

作業(yè)環(huán)境控制：利用鋼制水箱外作業(yè)腳手架搭設(shè)防曬棚，控制基體鋼材作業(yè)期間溫度，降低最高溫度并縮小溫差；安裝通風(fēng)設(shè)備，在保障作業(yè)人員安全的同時(shí)，控制鋼制水箱內(nèi)部空氣濕度。

粘接強(qiáng)度控制：①基體鋼材平整度控制，嚴(yán)格控制拼板接縫等位置施工質(zhì)量，進(jìn)出入管口等位置圓滑處理，避免銳角引起的流體紊流對附著力造成的不利影響；②基體材料表面粗糙度控制，采用噴砂處理，保證噴涂層附著力；③基體潔凈控制和濕度控制，避免基層上附著的灰塵等污染物造成未粘接位置，避免封閉在噴涂層下的濕氣蒸發(fā)造成氣泡；④管理手段，提升與基體附著力有關(guān)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)程序；⑤其他（如底涂質(zhì)量控制等）按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

施工過程工藝控制：①噴涂設(shè)備工藝參數(shù)試驗(yàn)優(yōu)化確定，針對施工期間所處的地理位置、環(huán)境溫度及濕度、原材料性能等，通過試驗(yàn)確定最佳的噴涂設(shè)備工藝參數(shù)；依據(jù)確定的工藝參數(shù)制作工藝卡，依據(jù)工藝卡檢查實(shí)施工藝的技術(shù)參數(shù)。②明確依據(jù)為GB 50726—2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、HG/T 20273—2011《噴涂型聚脲防護(hù)材料涂裝工程技術(shù)規(guī)范》。

檢驗(yàn)驗(yàn)收控制：明確依據(jù)GB 50727—2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、DL/T 5704—2014《火力發(fā)電廠熱力設(shè)備及管道保溫防腐施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》5.4.3 設(shè)備及管道內(nèi)壁采用聚脲防腐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法和器具。

3 相關(guān)規(guī)范

3.1 適用于防腐蝕工程的聚脲施工相關(guān)規(guī)范

適用于防腐蝕工程的聚脲施工相關(guān)規(guī)范有GB 50726—2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、GB 50727—2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、DL/T 5704—2014《火力發(fā)電廠熱力設(shè)備及管道保溫防腐施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》5.4.3 設(shè)備及管道內(nèi)壁采用聚脲防腐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法和器具、HG/T 3831—2006《噴涂聚脲防護(hù)材料》、HG/T 20273—2011《噴涂型聚脲防護(hù)材料涂裝工程技術(shù)規(guī)范》。

3.2 其他聚脲施工相關(guān)規(guī)范

其他聚脲施工相關(guān)規(guī)范（主要用于混凝土基層表面防水工程）有GB/T 23446—2009《噴涂聚脲防水涂料》、DL/T 5317—2014《水電水利工程聚脲涂層施工技術(shù)規(guī)程》、JC/T 2252—2014《噴涂聚脲用底涂和膩?zhàn)印贰C/T 2254—2014《噴涂聚脲用層間處理劑》、JC/T 2435—2018《單組分聚脲防水涂料》、JGJ/T 200—2010《噴涂聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程》、T/CECS 679—2020《聚脲涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。

4 實(shí)施效果及經(jīng)驗(yàn)

經(jīng)過此次施工難點(diǎn)技術(shù)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析及控制措施研究，驗(yàn)證了現(xiàn)有施工技術(shù)已成熟完善，依據(jù)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程規(guī)范能夠保證施工質(zhì)量。同時(shí)，由于噴涂聚脲防腐涂層自身產(chǎn)品特性，相較于其他防腐涂層，起泡方面的質(zhì)量問題容易被擴(kuò)大化，尤其是在動態(tài)使用環(huán)境中；基層附著力方面的質(zhì)量控制措施顯得尤為重要。