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桥梁防腐

发布日期:2016-07-13

 1、防腐方法


  对这种多孔金属喷涂层,在喷涂以后,选用合适的封闭涂料进行封闭处理,或者在封闭后再进行涂装,形成复合防护体系,可大大提高防腐性能,达到长久防护的目的。荷兰热镀研究所通过20余年的研究指出,喷涂Al、Zn以后,进行封闭处理,其耐蚀性可比单一喷金属涂层和单一封闭涂层的寿命的总和高出50%~120%,此谓之协同效。


  如100μm锌层的防腐年限为18a,110μm重防腐涂料的防腐年限至少2a,按协同效应,总的防护寿命至少为:


  (18+2)X150%=30a


  对照方案可达到30a的使用寿命。30a后涂层的锈蚀等级为ISO4628-3的Ri3级,锈蚀面积为1%。


  2、涂装工艺及相应的技术参数


  高质量的涂层配套需用先进的涂装工艺技术来实施,因此设计了涂装工艺流程和相应的技术参数。


  带旧漆膜钢箱梁→去除松动漆皮、局部污垢、焊缝打磨除锈→喷砂处理→用有机溶剂擦拭局部油斑→干燥压缩空气吹尽灰尘及砂粒等→电弧喷锌或锌铝层→喷涂封闭漆→喷涂二道面漆→检查质量→修补→交验。


  2.1喷砂


  在钢箱梁翻新工艺中,喷砂处理是其中重要的一环,经过喷砂处理使钢箱梁表面具有一定的清洁度和粗糙度,提高了钢材表面的活化度和表面积,也就增强了金属涂层与钢材的结合力,改善了锌及锌铝涂层内的应力分布状态。


  2.1.1喷砂设备


  本工程中采用北京某涂装机械制造厂生产的型号为JLR-1D型自动循环回收式喷砂机。该机属环保型产品,喷砂后的粉尘由该机自动吸除,碎磨料及粉尘等不会外溢或落人黄浦江中。同时,在施工现场还采用了三防布围遮,以形成相对封闭的空间,不影响周边环境。


  2.1.2磨料


  针对循环式喷吸砂机的工作特性,厂商指定必须采用棱角钢砂或棕刚玉砂。


  经过上述技术、经济指标的分析,采用棱角钢砂作为磨料,磨料的特性分析见表3。由于粗糙度的大小主要决定于磨料的颗粒直径;徐浦大桥涂层总厚度为200μm左右;为了保证涂层的附着力,喷砂后钢材表面粗糙度Rz为70μm左右;因此合适的棱角钢砂粒度应为G14~G18,颗粒直径1.0~1.7cm。磨料必须无油、无尘、无返潮结块现象。


  2.1.3喷砂工艺


  要保证压缩空气的质量,特别在供气管线上要安装有效的油水分离器,使压缩空气清洁干燥、无油、无其他污物。在相对湿度(RH)小于85%的条件下,喷砂后的钢材表面在4h内需喷涂锌或锌铝合金。


  2.2电弧喷锌


  近几年来,金属喷涂层广泛用于钢结构桥梁的新建、重建或表面维修。金属热喷涂主要有喷锌、喷铝和喷锌铝合金等。在对钢铁的保护方面,锌层的阴极保护作用突出;铝层的耐蚀性能好;锌铝合金层有更强的保护作用,它的电位接近锌,而耐蚀速度接近铝,综合性能优于锌、铝层。这就是徐浦大桥选用喷锌和喷锌铝合金的理由。


  2.2.1锌铝丝


  丝材质量直接决定镀层质量。特别是丝材不纯会直接导致金属涂层腐蚀速率增大。耐蚀性能下降。


  停止使用时,锌铝丝需覆盖、包扎,以保证清洁。稍有沾污,应用清洁抹布擦净。


  2.2.2热喷涂设备


  工程中采用了日本产AS-400大功率电弧喷涂机,德国制造的SRC-15空压机和SSD10AA空气冷干机组成的整体热喷涂系统。其中,日本产的DA1HENAS-400电弧喷涂机具有下列特点。


  喷涂电源。采用了先进的双向电源控制回路设备,**耐用,而且使电流稳定。


  送丝装置。研制的新型同步双推和四轮驱动送丝装置,能准确供给锌铝等软质细丝,且电弧稳定。同时,该机有先进的遥控接受、电缆端口接送系统,取代常规的溶丝圈交换技术,使喷抢装置能保证丝材相交点始终位于雾化气流中心,电弧燃烧稳定。


  喷枪的轻量化。枪体质量仅为1.5kg,喷枪与电缆质量小,减轻了操作工人的劳动强度。


  高防尘性能。电源及送丝装置均使用了防尘保护系统。


  2.2.3技术条件


  电弧喷涂热源。电弧喷涂时的功率是由电弧电压和电弧电流决定的,因此也就决定了热源参数。在适当的电弧电压范围内,喷涂过程稳定,粒子射流集中,尺寸均匀细小;过低则熔化热量不足,短路现象频繁,电弧不稳定;过高则射流角度增大,雾化效果差。虽然AS400喷涂机输出电压范围可控制在14~36V范围,但在徐浦大桥电弧喷涂工艺中,一般控制在20~24V,****。


  喷涂工作电流决定着喷涂生产效率,加大工作电流可提高生产效率,并可减少镀层的气孔率与氧化物,在实际工程中,采用的电流为200A,对保证涂层质量、提高生产效率十分有利。


  雾化技术参数的控制。在工程中,采用了压缩空气作为气源,压缩空气的压力和流量对颗粒的细化、加速以及镀层的质量有明显的影响。实践证明,喷涂中,工作气压控制在0.69MPa、流量为1.3m3/min*为适宜。


  操作工艺参数的控制。


  环境及其他条件控制。环境条件中的露点和湿度也是影响镀层质量的主要因素,雨天、雾天应停止施工;在相对湿度大于85%、钢板表面温度小于露点温度3时,应停止锌铝层的喷涂,同时也应保证压缩空气无油、无水。


  2.3锌、锌铝金属涂层的封闭处理


  常规电弧喷涂层的孔隙率为3%~5%;涂层为层状堆积结构,且表面粗糙;腐蚀介质会通过这些孔隙渗入钢铁基体而发生点化学反应,导致涂层失效,因此必须对锌、锌铝涂层进行封闭处理。


  2.3.1封闭剂的选择


  封闭剂必须具有下列性能:


  ①足够的渗透性;


  ②与锌或锌铝涂层间有较高的结合强度;


  ③耐化学或有机溶剂的能力强,与复涂的中层漆、面漆有优异的配套性能;


  ④施工性能良好。


  经过经济技术的分析和重点工程的施工实践,选择环氧云铁中层漆作为锌、锌铝涂层的封闭涂料。


  2.3.2封闭涂料的施工要点


  锌及锌铝层喷涂后,在相对湿度小于85%的状态下,为避免涂层表面沾污,4h内进行封闭处理;


  封闭前用干燥、清洁的压缩空气吹净表面浮尘;


  环氧云铁封闭漆的甲、乙组分混合后充分搅拌,用专用稀释剂稀释至30%~40%后使用;


  针对大桥施工的特点,采用刷涂办法,操作认真细致,既不漏涂,又保证封闭涂料能充分渗入金属涂层的孔隙之中。


  2.3.3控制封闭漆膜厚的工艺措施


  环氧云铁封闭漆规定干膜厚为30μm。太薄了起不到渗透封闭的效果,太厚了影响涂层的附着力。在实际生产中,也很难用湿、干膜检测仪检测膜厚。通过封闭涂料的理论涂布量及损耗系数的计算,以等量面积涂布等量的封闭漆的办法来控制膜厚,这个工艺措施收到了较好的效果。


  2.4面漆的涂装


  2.4.1面漆类型的选择


  为提高涂层的防腐能力,同时又能满足徐浦大桥钢箱梁在色泽上的要求,必须喷涂面漆。选择了与原丙烯酸聚氨酯面漆颜色相同的氯化橡胶面漆,理由是:


  ①氯化橡胶面漆系单组分的厚膜型涂料,无熟化期、混合使用期和贮存期的限制;


  ②氯化橡胶面漆常温固化,施工方便,可刷、辊涂,有气喷涂、无气喷涂;


  ③与环氧云铁封闭漆配套性能良好;


  ④氯化橡胶面漆防腐蚀性能优异,经济实惠,性价比高。


  2.4.2施工要点


  结合实际,采用辊涂办法,2道达到D.F.T.80μm,在电焊缝和边角等辊不到的地方,需用刷涂补充;


  一定要在环氧云铁封闭漆完全固化后才能复涂氯化橡胶面漆;


  为保证膜厚,氯化橡胶面漆经充分搅拌后,采用专用稀释剂,稀释率小于5%。


  2.4.3环境条件控制


  在相对湿度(RH)大于85%条件下的雨天、雾天等,应停止施工;


  认真进行露点管理,在钢板表面温度大于露点温度3℃时,才能涂装施工;


  在气温高于30℃时,为保证氯化橡胶面漆的流平性,亦应停止涂刷。


  3、涂装质量的控制与检验


  质量是工程的生命线,因此对徐浦大桥工程中涂装质量控制贯穿在每一个工艺环节中。主要掌握的检验标准和质量管理的办法有以下几方面。


  3.1喷涂前钢材表面处理的相关标准


  3.1.1清洁度


  在GB11373-1989“热涂金属件表面预处理通则和GB/t9797-1997”金属和其他无机覆盖层、热喷涂锌、铝及其合金“国家标准中规定,钢材表面预处理清洁度达到GB8923-88的Sa3级,它的文字定义为:Sa3是指钢材表面*洁净的喷射清理级。在不放大的情况下进行观察时,表面应无可见的污垢,并且无氧化皮、铁锈、涂料涂层和异物。该表面应具有均匀的金属色泽。


  3.1.2粗糙度


  在粗糙度的概念中,采用了IS08503和GB1031-1083标准中的喷砂粗糙度值Rz。它是指波峰到波谷的平均值,上下各取5个点。


  施工中,可用IS08503-2的标准样板进行比较,得出Rz喷砂粗糙度值。也可用E123A型的粗糙度仪,但测点要多,且分布合理。


  3.2锌及锌铝合金涂层的质量控制


  3.2.1涂层的外观质量


  锌及锌铝合金的涂层外观色泽均匀一致;根据GB9796-9应无漏喷现象;无鼓泡、裂纹、翘皮、粗大熔融粒等宏观缺陷存在。


  3.2.2锌铝涂层的厚度检测


  电弧喷涂涂层为非磁性,钢材基体为磁性,用磁性测厚仪在磁性基体上测量非磁性涂层厚度,测量的方法应按GB/t9793-1997进行,即在10cm×10cm基准面积内测量10个点,取其算术平均值作为一次测量厚度值。


  在判定膜厚质量指标时,可按IS012944标准,即平均膜厚大于规定膜厚,同时,85%测点的膜厚能达到规定膜厚的要求;不到规定膜厚的测点值应能达到规定膜厚的85%。


  3.2.3锌、铝涂层与钢材基体的结合力


  拉开法


  在工程开始前,就采用样板法,进行结合力的测试。样板的预处理等级、锌及锌铝合金涂层厚度等工艺条件均需与工程相同。


  根据GB9794-88和GB9796-88标准规定,对5块样板做拉开法试验。5个试样的平均结合强度值不可低于9.8MPa;且任何一个试样的结合强度不可低于5.89MPa。


  测试结果符合GB/t8642-88国家标准规定的结合强度,达到11.4MPa。


  在工地现场,较多的采用划格法。根据GB9796-88标准规定,采用专用划格刀、粘胶纸。由于锌、锌铝合金涂层膜厚低于200μm,切格区面积约为15mm×15mm,格距3mm。粘贴纸拉开后,涂层的任何部位都未与钢铁剥离,才算合格。


  3.2.4耐腐蚀性


  150mmx75mm×3mm的试片,在0.5mol/L的钠溶液中浸泡72h后,涂层无鼓泡、红锈和剥落现象,符合GB/t9795-88“热喷涂铝及铝合金涂层”标准的要求。


  3.2.5孔隙率的检查


  孔隙率要控制在2%左右,简便的现场检查方法是:清除喷涂层表面的油污、灰尘,并进行干燥,然后用10g/L铁氰化钾或20g/L氯化钠溶液的试纸覆盖在喷镀层上约10min,试纸上出现的蓝色斑点不应多于3点/cm2。


  3.3封闭漆及面漆漆膜的质量检查


  由于环氧云铁封闭漆及氯化橡胶面漆同属锌铝涂层的面涂,根据施工经验,只能是在面漆涂装后进行。


  3.3.1漆膜外观


  漆膜表面平整光滑,无漏喷,无气孔、针孔、桔皮、流挂等漆膜弊病出现;面漆颜色及光泽度能符合设计要求。


  3.3.2涂层结合力


  根据GB9286-88标准,用划格法进行附着力测试,用专用刀具和粘胶纸,切割面积6mm×6mm,格距1mm。粘贴后,切割边缘,完全平滑,无一格脱落即结合力为0级。


  3.3.3涂层厚度的检测


  在工程实践中,检测出来涂层的总厚度,减去锌、铝涂层的厚度即为重防腐涂料的涂层厚度。仍按IS012944国际标准的有关规定,即平均膜厚大于规定膜厚,同时以2个85%来判断。


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