长效防腐涂层在码头钢管桩上的应用

2016-07-12王中立张玉祥

大科技 2016年13期

关键词：防腐涂料涂膜环氧

王中立张玉祥

（中交一航局第一工程有限公司天津市 300456）

长效防腐涂层在码头钢管桩上的应用

王中立张玉祥

（中交一航局第一工程有限公司天津市 300456）

钢管桩是海港码头施工中常用的桩基结构，因钢管桩永久浸泡在海水中，为了保证桩基结构的耐久性，钢管桩表面涂层防腐质量显得尤为重要。通过对目前几种专业海工防腐涂料的性能对比，选择一种更适合的防腐涂料。

钢管桩；海港码头；耐久性；涂层防腐

1 前言

近年随着工程发展的要求，一些跨海大桥和大型码头对钢管桩的防腐提出了更为苛刻的要求，防腐年限延长到50年至甚至100年。由于固定式钢质结构在海洋中各腐蚀区域的腐蚀条件和腐蚀特征有所不同，所以防腐蚀方法也不尽一致。通常将海洋固定式钢质结构划分为两大区域进行保护，即分为水上防蚀区和水下防蚀区。水上防蚀区包括大气区、浪溅区、部分水位变动区，也就是平均潮水线以上各腐蚀区，该区由于不浸水或者浸水率低，一般以采用涂漆材料为主进行保护。水下防蚀区包括部分水位变动区、水下区和泥下区，也就是平均潮水线以下各腐蚀区，该区域由于浸水率达60～100%，所以宜单独采用阴极保护技术（含牺牲阳极保护和外加电流保护）进行保护，或者同时采用阴极保护技术和涂料联合保护。

2 海工钢管桩重防腐涂料的选择

2.1 环氧粉末涂料

环氧粉末涂料漆膜坚固，耐蚀性强，耐酸、碱、抗湿热、抗盐雾。环氧粉末涂料不含有机溶剂，固体分100，减少对人体危害及对环境的污染，涂料利用率高，过喷的粉末可以回收利用。

但是环氧粉末涂料需要建设专门的生产线，需要大量前期投入。同时由于钢管桩与环氧粉末喷涂完后，钢管和涂层立即由220℃温度在短时间剧降到常温，再加上环氧粉末涂层厚度600～800μm，使之涂层内产生较大的内聚力和内应力，涂层经海水浸泡一段时间后，由于这种内应力的作用涂层很容易破损且翘起。另外，涂层与钢管母材热胀冷缩率差值较大，伸缩不一，而且降温速度也不同，造成涂层与钢管外壁之间产生肉眼不易观察到的间隙，严重降低了涂层与钢管外壁之间的附着力。

施工过程中和工程投入使用之后，受外界影响造成涂层局部破损，但是由于自身无法进行厂内修补，而且安装好的钢管桩进行现场补涂更是极其困难。也可以说，因现场不具备涂装施工条件，不适宜再采用环氧粉末涂料对涂层破损处进行修补。

2.2 聚氨酯涂料

聚氨酯涂料物理机械性能良好，漆膜坚韧耐磨，附着力强，耐腐蚀性优良，漆膜耐酸碱、抗盐雾性强。用于钢管桩的聚氨酯涂料，有双组分固化型、湿固化型和无溶剂聚氨酯涂料。聚氨酯涂料的固化速度快，即使在冬天也能快速固化。

聚氨酯是有机酸和醇类的反应物，用于鳞片涂料中的聚氨酯主要是由不饱和二盐基酸与二羟基醇的反应物。聚氨酯溶于苯乙烯单体，加入催化剂和固化剂，苯乙烯开始交联，形成固体涂膜。在固化中会有实质的收缩伴以放热反应，加入鳞片以吸收这种收缩应力。不含苯乙烯的聚氨酯涂料，用乙烯基甲苯代替了其中的苯乙烯，消除了气味，符合环保要求。双组分喷漆泵和常规高压无气喷涂都可以进行聚氨酯玻璃鳞片涂料的施工。使用双组分喷漆泵，能在温度低到5℃时施工：使用常规的无气喷涂泵时，最低温度以10℃为佳。

2.3 改性环氧重防腐涂料

改性环氧重防腐涂料，用碳氢树脂改性低分子量环氧树脂，其突出的优点是渗透性强，具有优异的封闭性能和附着力；体积固体分高达80%以上，溶剂含量少或不含溶剂，有利于环境保护；与阴极保护有着良好的相容性。

码头钢管桩多处于沿海地区，水上和水下特别是海浪飞溅区，腐蚀严重。应用重防腐蚀涂料对钢管桩进行防腐蚀保护，简便有效。其中，改性环氧重防腐涂料由于其施工工艺简单、现场修补简便，在海洋平台上已经有几十年的成功应用历史，是码头钢管桩防腐蚀的首选产品。

改性环氧重防腐涂料是一种适用于海洋环境的超厚膜、无溶剂、环保型重防腐蚀涂料。这种涂料漆膜干燥快，硬度高，耐磨性好，附着力优异，耐海水、耐化学腐蚀，无需高温等特殊设备，可在常温下涂装一道涂层厚度就能达500μm以上，同时具有潮湿固化的优点，已成为工作在海洋大气区、浪溅区、潮差区、水下区和泥下区等恶劣腐蚀环境下的钢管桩防腐蚀首选涂料。

3 海工钢管桩重防腐涂料施工工艺

钢结构涂装过程，主要是重防腐涂料的涂装工艺，它的目的是通过科学合理的涂装设计和涂装过程控制，使得涂料的优异性能能以涂膜的形式体现出来，满足设计防腐要求。

钢管桩的防腐施工过程一般按以下流程进行：

钢管桩焊接打磨→除去表面油污→抛丸、喷砂除锈→防腐涂装→涂装质量检查→修补→成品保护→施工后现场修补。

长期以来，人们对钢材的防腐蚀处理，片面强调了涂料品种的选择及涂膜厚度的检测和监督，而忽视了喷漆前钢材的表面处理质量。喷漆前表面处理质量是影响涂膜保护性能的最主要因素，也就是说高性能的重防腐涂料，对表面处理质量极为敏感，不适当的表面处理，高性能的重防腐涂料也不能达到好的防腐效果。

涂层大面积施工一般采取喷砂或抛丸除锈。除锈标准应达到Sa2.5级，表面粗糙度要求不小于40～70μm（或不大于整体涂层的1/3）。喷砂后的钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、水汽、铁锈和油漆涂层等附着物；喷砂结束后应吹去钢管桩表面残存的灰尘。

涂层局部修补时采用手工或动力工具进行表面处理，要求达到St3级。处理后的钢材表面应无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层，底材显露部分的表面应具有金属光泽。

改性环氧重防腐涂料为三组分涂料，配料时先将A、B组分按比例混合均匀，再按比例加入C组分充分搅拌，混合好的涂料应尽快用完。采用手工刮涂的方法将配好的涂料均匀的刮涂到经表面处理合格的基材表面。一次刮涂厚度约500μm，要求尽量做到涂层均匀，表面平整。对于经验不够丰富的施工人员或者初次使用刮涂工艺的施工人员，建议将钢桩表面划分成固定面积的较小区块，然后计算好每个区块的涂料用量，将定量的涂料施工到确定的面积上，这样可以较好的控制涂层厚度。

施工过程中可通过经常测量涂层湿膜厚度的方法来控制涂层的干膜厚度，涂层固化过程中不产生体积收缩，其湿膜厚度和干膜厚度基本相同。

涂膜完成后，对涂膜进行质量检查。其中厚度检查可以在涂膜实干后进行检测，采用磁性测厚仪对干膜进行测量，对厚度不满足要求的地方，进行补涂。附着力、电火花等其他项目检查，需要涂膜完全干燥后进行检测，即25℃条件下7d后进行检测。

码头施工过程中，钢管桩表面防腐涂层局部不可避免的会受到外力碰撞受损，发现后需要及时进行修补。主要修补流程为：先将待修补处用风动或电动工具进行打磨形成坡度，有底漆时应将底漆拉毛，无底漆时应打磨至St3级，然后刮涂涂料至设计厚度。改性环氧重防腐涂料可以潮湿固化和水下固化，但是修补时，处理的基材表面应不得有明水，如有明水，可用棉布擦拭去，即可进行修复施工。