表面预处理对于钢结构防腐的重要性

2014-04-29史文婧

山东工业技术 2014年7期

关键词：钢结构

史文婧

【摘要】本文主要列举了不同环境下的钢结构表面涂装体系，论述了表面预处理过程中的关键控制项以及易忽略的控制项，提出了控制表面含盐量的必要性以及表面预处理对于钢结构防腐的重要性。

【关键词】钢结构；表面预处理；表面含盐量

The Importance of Pretreatment for Steel Structure Anticorrosion

SHI Wen-jing

【Abstract】Mainly list the coating system under different environment ,discuss the key control item during the pretreatment before painting and some items easy to ignore. Propose the necessity to control the surface salt contaminant and the importance of pretreatment for steel structure anticorrosion.

【Key words】Steel structure；Surface pretreatment；Surface salt contaminant

０引言

腐蚀问题已经成为影响钢结构产品质量的重要因素之一。从涂料、结构预处理、涂装过程控制相关检测等方面均值得深入研究和剖析，分析出影响钢结构防腐蚀的关键因素及解决办法。

1涂装体系

1.1大气环境腐蚀体系

在钢结构工程项目中，工程师在进行涂装工程设计之前，首先需要明确项目环境及工作条件，确定相应的涂装体系。ISO12944-2中详细描述了对腐蚀环境的分类和定义。详见表1：大气环境腐蚀体系。

表1大气环境腐蚀体系

1.2工程实际应用涂装体系

实际工程经验中，首先需要根据项目需求，确定涂料体系的耐久使用年限，需要注意的是该耐久使用年限为施工结束后的第一次维护要求的时间，也即设计寿命，与质保无关。表2和表3分别是某哈萨克斯坦内陆矿用设备钢结构油漆配套体系及某菲律宾沿海港口设备钢结构油漆配套体系。可以看出针对内陆干燥C3类的环境油漆用量远小于沿海高湿度高盐度环境C5I的要求，因此合理的确定大气环境腐蚀分类和耐久使用年限，有利于项目的整体经济性需求。

表2某哈萨克斯坦矿用设备项目涂装体系

表3某菲律宾沿海港口设备项目涂装体系

但是无论是何种环境腐蚀等级或者使用寿命，对于材料表面处理的要求区别并不大，上述两个项目针对钢结构表面预处理均要求达到Sa2.5级。

2钢结构的预处理

2.1钢结构表面预处理

钢结构在涂装之前需要进行适当的表面处理，即除去钢材表面锈蚀产物，氧化皮和其他杂质。底材表面在涂装前的处理好坏，直接关系到整个涂装体系的防腐性能和防护寿命。通过长期的实践证明，许多防护体系的提早失效，其原因的70~80%以上是由于表明处理不良引起的。

钢结构的表面处理方式主要有抛丸，喷砂，手工和动力工具打磨以及酸洗等方法。钢结构常用的为抛丸和喷砂处理方法，部分补漆打磨亦有局部手工及动力工具打磨处理方式。

目前表面处理状态的等级标准通常按照ISO8501-88执行，同时GB/T 8923-88等效于此标准，美国SSPC标准也经常采用，上述三个标准的表面处理状态对应关系如表4。需要注意的是表面状态和表面粗糙度及表面清洁度的区别，表面状态在上述标准里均有清楚的定义，并不单纯指某一项，而是表面状态的综合描述，通常以比对板进行比较检验。

表4各标准之间表面状态的比对

2．2车间预处理

对于钢结构的表面处理，通常要求达到抛丸或喷砂Sa2.5。在工程实践中，考虑到后续钢结构制作周期及焊接要求，通常对原材料钢板进行预处理并喷涂车间底漆（可焊），以确保钢结构制作过程中的材料不易锈蚀且满足焊接对清洁度的要求。

表5车间底漆(某澳洲项目推荐用车间底漆配套)

2.3表面状态的检查

除了上述表面状态的要求，通常在喷砂结束后对表面清洁度、表面粗糙度及表面含盐量也要进行检查。

2.3.1表面清洁度

表面清洁度不足会降低漆膜的附着力并影响外观质量。实际工程中，在喷砂结束时还会进行一次吹灰处理以去除由于喷砂残留在表面的灰尘及颗粒物。根据ISO8502-3涂覆涂料前钢材表面的灰尘测定来判定表面清洁度是否符合要求，一般钢结构防腐的清洁度要求在3级以内。实际中以压敏胶带方法测定。

图1表面清洁度等级

2.3.2表面粗糙度

粗糙的表面能够增加涂料与基材的接触面积，提高附着强度。但是粗糙度不能过大，需要确保涂料能够覆盖住粗糙度的波峰，否则会造成膜厚不均匀，波峰处的漆膜过薄，导致整体防腐性能的下降。根据ISO 8503-1 磨料喷射清理表面粗糙度的评定比较样板来判定表面粗糙度是否符合要求。粗糙度的确定可以参考油漆供应商的推荐以及实际涂装体系来确定，以钢结构工程项目为例，通常在40~75μm，以专用粗糙度检测胶带或者专用粗糙度测量仪进行检验。通常以下因素会影响表面粗糙度的大小：

1）磨料的大小；

2）磨料的种类；

3）喷砂的角度及与构件的距离。

根据实际工程经验，在钢结构的表面处理中，很难控制在75μm以内的粗糙度，常见的粗糙度会控制在100μm以内，但是同时考虑到膜厚的均匀性，会提高油漆漆膜厚度的要求，这样看来，总体上对于经济性并无益处。根据上述影响粗糙度的因素来看，与制造商的硬件条件与喷砂工人的技术水平有直接关系，因此合理的选用磨料和相应的技术工人很关键。

图2表明粗糙度测量

2.3.3表面含盐量

表面含盐量测试对于钢结构防腐是非常关键的检测项。我们长久以来的认为钢材在高湿度环境下会出现闪锈，但事实上锈蚀出现的原因主要源于环境中的盐分污染。国外实验证明，将去离子水倾倒至钢板上一段时间，它并不会锈蚀。而将普通自来水倾倒至钢板上一段时间，会出现轻微的锈蚀。如果将加入盐的水倾倒至钢板上，会锈蚀的更快。清洁无污染的钢板在100%湿度的环境中上千小时都不会锈蚀。[1]

含盐量的测试通常有三种方法，包括擦拭法，贴片法及套管贴片法。其基本原理都是将钢结构表面的可溶性污染物溶于一定剂量的液体中便于测量。通常表面盐分含量的可接受值是低于10μg/cm2。

图3擦拭法图4套管贴片法图５贴片法

2.4预处理过程中易忽略的控制项

2.4.1压缩空气

预处理过程中需要使用干燥无污染的压缩空气，加装油水分离器并在预处理之前检验是否含有油和水。检验方法如图6。

图6压缩空气检验方法

2.4.2空气压力

枪嘴空气压力可以参考油漆供应商根据不同油漆特性给出的推荐值，足够合适的喷枪压力会提高作业效率，降低工人劳动强度，在合理的时间范围内完成预处理并及时喷涂底漆。

2.4.3磨料循环使用（油污，电导率及pH值控制）

磨料按材质可分为金属磨料和非金属磨料，金属磨料有：钢丸、钢砂、钢丝切丸和钢丝段等，抛丸一般采用金属磨料或其混合物，并视磨料磨损状况决定使用次数；非金属磨料有：铜矿渣、铁矿渣、氧化铝、石英砂、石榴石和橄榄石等，通常为一次性使用。对于不锈钢金属底材喷砂所用磨料的材质中应不含碳和氯离子。实际工程经验中多以混合的金属磨料为主。

为了确保结构表面的处理能够达到要求，要对磨料循环利用的情况下，进行定期清理和更新配比，并对磨料进行相应的检查。通常需要控制磨料的油污、电导率和pH值等。磨料的配比和清洁度直接影响预处理后结构表面的状态及清洁度。

2.4.4喷砂前去除油污

在喷砂前需要对结构表面进行油污清理，可以使用粉笔划线检测，并用溶剂进行清洗。

图7表面油污染检验方法

2.4.5喷砂后的吹灰

喷砂后的表面不同程度的存在灰尘以及二次污染造成的表面油污，分别需要用高压风管吹扫和溶剂清洗。

2.4.6喷砂后发现的焊接缺陷

实际工程中经常在喷砂结束后再次发现焊接缺陷，这些焊接缺陷即导致了表面粗糙度的不一致性会影响涂装的外观质量及防腐性能，因此需要及时进行处理。但是由于底漆需要在4小时之内涂装完毕，若时间有限，实际工程中会在缺陷位置粘贴胶带纸后先行底漆，待底漆完成后再局部处理缺陷。

3结论

3.1不同的大气环境对涂层体系的要求区别很大，对漆膜厚度的要求也很大。但是对于结构表面预处理的要求基本一致。预处理是否满足要求直接影响着钢结构的防腐性能。

3.2钢结构表面可溶性盐分是导致结构腐蚀的根本因素，因此很有必要增加结构表面含盐量的检测为常规检测项。

【参考文献】