涂料防腐蚀施工,由工程设计文件指导,影响涂装涂层外观质量及使用寿命的因素有表面处理质量、涂料品种的选用、涂层厚度及施工环境条件控制等四个因素。这几个因素已作为国外涂料生产企业产品说明书中指导施工的一个内容,是被认可的技术知识,国内生产企业也有把这些列入产品说明书内容。目前技术论着存在不同看法,有把上述内容列表成为专业标准的论点,也有专业刊物特邀的审稿人把几个影响因素作改动,表面处理因素由49.5%降为30%。本文从经典着作及实践经验中寻求真谛。
表面处理因素是表面处理的清洁度和粗糙度,书刊作者的定义为表面处理质量差;涂料品种的选用因素,书刊作者的定义为涂料品种的选用不当;涂层厚度因素,书刊作者的定义为涂层厚度不足;涂装工艺因素,书刊作者的定义为施工工艺不当。
事实上影响涂料涂装使用寿命的因素还包含涂层的保养与维修。新建工程由专业设计单位负责,大致上不会出现太多的问题,而维修工程不规范。讨论影响涂料涂装使用寿命的因素,要看到两类不同的工程及施工工艺的差别,使结论具有科学性和逻辑性。
例如表面处理低于St3级,采用锈面涂料或锈面处理剂,如不按产品说明书要求的间隔时间而过早覆涂面涂层,必然导致涂装工程的失败;又如施工队自配双组份环氧铁红底涂料,可归属于涂料品种选用不当;贮罐喷砂表面处理后底涂料涂装几天后就泛锈,存在表面处理质量问题,也可能是表面处理环境条件控制及涂装施工工艺存在问题;户外镀锌铁表面涂装油性底涂料一年不到就脱落,属涂料品种选用不当,如涂料品种选用正确而产生涂层使用寿命较低,则施工工艺的因素的比例就大些,这些不规范的不确定的等等因素,不属本文的讨论内容。
1表面处理的因素
1.1、钢材原始状态对涂层使用寿命的影响
涂装前钢材的预处理受钢材的原始状态影响,即材料的锈蚀等级影响。
实验以红丹亚麻仁油涂料试验,涂层使用寿命差别达50%,告诫建设方要做好材料的保管工作。重要的工程,重要的构件不得选用D级钢材。
1.2、表面处理因素的影响
表面处理的因素是指设计基本正确的情况下对涂层使用的影响,而不能理解为表面处理差。佐藤·靖在《防锈防蚀涂装技术》一书中阐明钢材表面处理对涂层使用寿命的影响,并以图表示。该实验以五种不同的底涂料,在不同表面处理面上涂装,覆涂相同的铁红醇酸树脂面涂料,经长期观察得出的结果。我们可以从中学习到不同的涂料品种对不同表面处理的适用性,根据工程的实际情况选择一个投入与使用年限的最佳点。
工业建筑防腐蚀设计规范(GB 50046-95)5.4.6条中关于“钢结构在涂装前必须除锈”,并在表5.4.6条中列出涂料品种所对应的最低除锈等级,其条文说明指出:“除锈效果不同的基层,其涂层使用寿命差别达2~3倍。”
规范虽未论述表面处理与涂料品种之间的耐久性关系,但可以说明国家规范对建设工程涂料施工工艺均有具体化的指导条文。
1.3GB 8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》除锈等级BSt3的文字说明与照片的差异
1.3.1、我国钢材表面处理标准与国外同类标准比较
1.3.2、 (GB 8923-88)除锈等级BSt3的文字说明与照片的差异
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB 8923-88)除锈等级St3的文字说明“非常彻底的手工和动力工具除锈:钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更为彻底,底材显露部分的表面应具有金属光泽。”本标准第5部分CSt3照片,则有明显手工工具清理过的痕迹,略显有金属光泽,而BSt3照片所表露的锈蚀斑点依旧明显,显然是未经处理过锈蚀面,仅适合作为B级或C级锈蚀的等级的照片。
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB 8923-88)前言部份说明等效采用国际标准ISO 8501-1:1988《涂装油漆和有关产品前钢材预处理——表面清洁度的目视评定——第一部分:未涂装过的钢材和全面清除原有涂层后的钢材的锈蚀等级和除锈等级》。笔者曾调查该国际标准,查找BSt3与CSt3照片,与《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB 8923-88)照片资料相同,原版为透光正片,《GB 8923-88》仅是取景略小的差异。
B t3表面处理等级标准文字资料及照片,是涂料涂装工程施工常用的参照标准,指导施工实践及工程监理、工程质量监督的必不可少的凭藉依据,标准出现的误差,影响工程业务的开展,一旦确认偏差的存在,应及时修正。
1.3.3不同防护涂料要求的最低除锈等级
《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-95)对钢结构、管架等不同防护涂料要求的最低除锈等级,上述除锈等级标准较《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》(HGJ 229-91)低半级,建设工程各责任方能严格按规范标准实施,一般均能取得良好的实效。
除锈等级标准核验及检测,应符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。
1.3.4除锈质量等级与涂料施工的适应性
国家规范对选用涂料品种,要求相对应的表面处理除锈等级,新建工程管理者可由设计文件、施工投标书、工程监理现场管理等几个环节防止出现差错,保证涂装工程质量。
2涂层厚度对防护寿命的影响
2.1涂层防护的一般规律
涂膜厚度影响涂料涂装防腐蚀效果,油性防锈涂料和醇酸树脂面涂料配套暴晒试验,生锈率达到0.1%所要的时间与涂膜厚度成正比,但涂膜厚度增加而引起的收缩、裂纹、剥落;温度的变化形成和涂装面收缩率不一致,导致涂膜的脱层开裂等。桥梁钢结构一般设计涂层厚度为200~250μm,当涂层厚度达到400μm时,耐久性可大范围地增加。实际上设计人员会取一个涂料涂装成本、防护性能以及维修周期综合考虑的最佳点。上海电视台发射天线铁塔、南浦、杨浦等大桥以及东方明珠钢构等,即按此规律办事,取得了良好的实效。
2.2涂层厚度的设计
2.2.1《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-95)设计定位
《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-95)设计定位,对不易维修的重要构件的除锈等级由Sa2级提高到Sa2 级,涂料涂装厚度设计增加20~60μm,保证了重要构件及特殊部位钢构件的防护要求。
2.2.2.《钢结构工程施工及验收规范》(GB 50205-95)设计定位
上述规范4.11.4条:“涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时,宜涂装4~5遍;涂层干漆膜总厚度:室外应为150μm,室内应为150μm,其允许偏差为-25μm。”
规范虽未论述涂料品种与厚度和耐久性关系,本文引用规范,说明国家规范对工程施工均有具体化的指导条文。
涂层的厚度固然和防腐蚀耐久性有关,但也和工程造价联系在一起。施工人员按涂料的固体含量、比重、损耗等计算在规定厚度下涂料的使用量,资料介绍特定环境下对涂层厚度要求列于表2.2.2。
随着高性能涂料品种出现,涂层厚度要求也应有所变更,表中设定的数据供参考。设计人员要考虑在特定环境下,选择合格的品种,确定涂层的厚度,在一般情况下还以此为标准,再结合涂层的使用年限和维修停产总费用,选择最佳方案。譬如管道涂装,包含脚手架费用,影响生产时间,材料的单价以及定期维修可能性等综合因素,增加涂层厚度,提高工程的耐久性,减少维修费用。
当贮罐防护涂料设计厚度在120μm的情况下,喷砂形成的粗糙度应≤40μm,使涂膜保护峰尖的厚度≤80μm。根据贮罐使用环境条件,处于化工腐蚀性大气条件下,应考虑增加涂层的厚度。
涂料涂装厚度的影响率,常以穿衣保暖的浅近例子来解释容易接受。技术论着与专业刊物所主张的影响率基本一致,应该没有不同的观点,但存在两者论点的前提有所不同。技术论着以实验数据来说明某个涂层厚度范围对防护寿命的影响,对施工设计、工艺评价是中性的,而刊物所主张的有倾向,其前提是厚度不足,事实上厚度不足并没有进一步阐明厚度不足与影响率的关系,应该用一个图表来说明。
3.涂料品种选用对涂装工程使用寿命的影响
涂料防腐蚀有许多成功经验在书刊上介绍,但涂料品种选用及配套有差异。在防护有效前提下的差异,这些差异是比较小的,即符合涂料品种的选用。相反,则成为误用或选用不当,如户外镀锌铁选用油性树脂涂料作底涂层;酸碱性条件下防护选用富锌类涂料作底涂层;防护碱性腐蚀介质的腐蚀选用油性涂料作面涂层等,这些失败率将是100%。
涂料品种一千多种,防护性能相近的不少,设计人员应用涂料品种有其习惯性,涂料品种有可互换的特殊性,如在贮油罐内壁环氧涂料和聚氨酯涂料的功能相近,涂层的耐久性亦相似,说明涂料品种选用的影响率是较小的。
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