公路波形梁钢护栏热浸镀锌层质量控制要点

■林育春

（福建省交通建设工程试验检测有限公司，福州 350008）

波形梁钢护栏作为道路交通安全设施的主要组成部分，是不可缺少的基本设施，对发挥高速公路的效能、预防和减少交通事故的发生有着十分重要的作用。然而因钢材本身特性使然，使得“锈蚀”伴随着我们，为使波形梁钢护栏室外环境中使用寿命较长（一般在20年以上），通常要对其进行表面防腐处理，常见的表面处理技术就是热浸镀锌。

1 波形梁钢护栏的重要性

波形梁钢护栏在发生事故时对车辆具有缓冲、防撞、导向性能。提倡以人为本，安全至上，保证85%～90%车辆不会越出、冲断或下穿护栏，降低事故严重程度和二次事故。

波形钢护栏由螺栓等紧固件相互拼接的波纹状钢板和立柱构成连续梁柱结构，有一定的刚度、强度；一般立柱间距分为2m间距和4m间距；立柱与板子相连接的方式有防阻块式和托架式两种。其主要成份为碳素钢、力学及化学成份满足Q235钢要求。护栏表面镀锌、镀铝、镀锌（铝）后涂塑、涂塑，其它材料应验证（如镀锌后喷氟碳漆）。因其处于路面，长期暴露在外部不利环境下，故要求表面防腐处理较厚、结合强度好、长期耐腐蚀效果好的镀层。

2 波形梁钢护栏的表面处理技术

公路波形梁钢护栏设置于路面两侧，受到日照，雨淋及温度变化等自然现象的影响，一定时间后表面防腐层易损耗或破坏。所以如防腐层质量不过关的话就容易使内部钢质基层暴露出来，产生锈蚀，进而破坏护栏的结构强度，降低护栏在事故中起到的防护性能，甚至造成重大事故。因此，防腐性能是波形梁钢护栏的重要指标之一。

现在最常用的表面处理技术是热镀锌（galvanizing）也叫热浸锌和热浸镀锌。是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。镀锌层形成过程如下：熔锌渗入基体铁中→铁与锌反应生成铁→锌合金→在铁→锌合金层上形成纯锌层，镀锌层形成的基本原理是高温冶金反应。自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有170多年的历史了。近30年来，伴随着冷轧带钢的飞速发展，热镀锌工业得以大规模发展。

3 镀锌层质量控制的三大指标

波形梁钢护栏其表面为镀锌层，作用主要是防止钢基体腐蚀，镀层必须连续、有足够厚度和附着性，这是最基本的质量控制要求。通常我们进行检测时，主要包括镀锌层厚度、镀锌层附着性、镀锌层均匀性3个控制指标，外观检查只是作为可选项，当事方有提出时才检测，通常会忽略掉。

虽然在GB/T 18226-2015《公路交通工程钢构件防腐技术条件》对外观有明确规定：镀锌构件表面应颜色一致、均匀完整，镀件无漏镀等缺陷；表面不应有流挂、滴瘤或多余结块。有螺纹的构件在热浸镀锌后，应清理螺纹或作离心分离，但仅限于目测及手感检查。笔者认为：实际上除了漏镀和白锈外，多数外观缺陷对热浸镀锌的整体防腐蚀性并没有影响，而漏镀面积和白锈预防、处置更为重要。

3.1 锌层厚度

热浸镀锌钢铁最易生锈的部位，理论上是锌层最薄的地方，就是说镀锌层厚度的最低值才是控制性的指标，镀层太薄的镀件无法保证足够的耐用寿命。如GB/T31439.1-2015《波形梁钢护栏 第1部分：两波形梁钢护栏》中规定护栏的所有构件均应进行防腐处理，其防腐层要求应符合GB/T18226-2015《公路交通工程钢构件防腐技术条件》的规定，波形梁钢护栏板、立柱和防阻块的镀锌层不仅要求平均厚度不小于84μm，且若测试值中10%以上的值超出技术要求范围，即使算术平均值符合技术要求，但该结果仍为不符合本标准的技术要求。对于圆管立柱产品，其内壁防腐质量要求应不低于外壁防腐质量要求。

3.2 镀锌层均匀性

行业标准JT/T 281-2007《公路波形梁钢护栏》中仍采用硫酸铜法，早期的国外标准曾规定用硫酸铜试验检验锌层均匀性，但现在欧美规格及JIS中，均有废止硫酸铜试验法的倾向。因为硫酸铜试验实际上是测定最小锌层厚度的方法，不是测定最小厚度与最大厚度的差，所以“均匀性”说法不妥。而且纯锌层与铁锌合金层在硫酸铜溶液中的溶解速度有很大差异，因而浸入次数与镀锌量的对应关系并不是很好。实际上，只要镀锌量达到标准，硫酸铜试验次数比标准规定的5次要多得多，防腐性能方面完全没有问题。

目前国家标准GB/T 31439.1-2015《波形梁钢护栏第1部分：两波形梁钢护栏》中采用不同方法，是以构件镀层厚度的最大值、最小值与平均值之差的绝对值与平均值的比值来表示，采用热浸镀锌进行防腐处理时，镀层的均匀度应满足：平均厚度与最小厚度之差应不大于平均厚度的25%，最大厚度与平均厚度之差应不大于平均厚度的40%，其他要求应符合GB/T 18226-2015《公路交通工程钢构件防腐技术条件》。

3.3 镀锌层附着性

热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，构件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，使铁与纯锌层之间很好结合，其附着性能好于大多数其它涂层。镀锌层的总体硬度值比钢材还大，最上层的纯锌层（Eta layer）只有 70 DPN硬度，易碰撞变形，但下层锌铁合金层（Zeta layer）及 锌铁互溶层delta layer分别有179及211 DPN硬度值比铁材的159 DPN硬度值最还高，所以它在镀层厚度足够时其抗冲击及抗磨耗性均相当良好。

热镀锌层应有足够的附着性，保证镀件在正常的搬动、装卸、运输、安装过程中经受碰撞时，镀锌层不会开裂或剥离。试验方法有利刀法（美国标准，只能铲出切屑，不能形成层间剥离）和锤击法（试验后镀层不剥离不凸起），硬刀试验可适用于所有类型的镀锌件，而锤击试验只适用于表面平整且工件较厚时，一般能经受锤击试验的镀锌层附着性肯定没有问题。

4 热浸镀锌的优缺点及建议

4.1 优点

（1）工艺成熟，初期成本低。

（2）溶化锌很容易均匀的覆盖钢构件全部表面，包括一些不易涂覆到的死角等，表面一致美观。

（3）可获得厚镀层，耐腐蚀性能好，便于维护。

（4）镀锌层与钢材间是冶金结合，成为钢表面的一部份，镀锌层形成一种特别的合金结构，因此镀层的硬度及附着性、耐久性较好。这种结构能承受在贮运时受到的机械损伤，使用时可以进行适当的成型，焊接和涂装等加工处理。

（5）锌层在大气中的消耗是非常缓慢的，约为钢铁腐蚀速率的1/18，持久耐用。如我省这样的近海区域，标准的热镀锌防锈层则可保持20年而不必修补。

（6）涂层连续均匀，检测简单方便。锌与铁对比明显，锈蚀易发现，可目视检测外观缺陷；锌层厚度可以非破坏性涂层厚度仪作测试（如磁性涂层测厚仪等），快速准确。

4.2 缺点

镀锌后螺纹拧合困难，锌层厚薄不均匀，还有余锌粘留在螺纹中不容易去除干净，影响了螺纹件的配合。操作温度高，会降低高强度紧固件的机械强度，其中8.8级螺栓经热浸镀锌后部分螺纹的工作强度低于标准要求。需要生产厂家配备自动化离心分离设备，控制镀件时的温度，或适当加粗螺纹以提高紧固件的镀锌后质量。

4.3 建议

我省地处沿海，气温较高，空气潮湿且水汽中含盐量高，对锌层及钢基体的腐蚀消耗更加迅速，一旦出现锌层破坏等情况，往往在很短时间内就会产生钢基体锈蚀。如果条件允许，建议镀锌后喷氟碳漆（特别是螺栓等锌层较少的部位），加强防腐能力。而且喷漆有多种色彩可以选择，更加美观。

5 结束语

波形梁钢护栏采用热浸镀锌涂层是综合是其优异的防腐蚀性能、成本低、易生产、检测方便等因素的结果。波形梁钢护栏功用极其重要，且使用年限较长，所以应对其进行严格的质量控制。其中锌层厚度、镀层附着质量和均匀性直接关系到护栏耐腐蚀寿命，必须予以保证，同时外观缺陷中的白锈、漏镀等造成的影响也不容忽视，应引起足够的重视；在保证镀层质量的前提下，希望生产厂家能控制质量、改进工艺、降低成本；相关单位能重视贮运、安装条件，避免因不必要的损耗而影响产品质量。使合格的镀锌钢护栏不仅仅在高等级公路上使用，还能尽快普及到其它各类道路工程上。

[1]卢锦堂，孔纲.热浸镀锌性能及质量要求[J].材料保护,2000,33（3）:21-23.

[2]GB/T 18226-2015，公路交通工程钢构件防腐蚀技术条件[S].

[3]GB/T31439.1-2015，波形梁钢护栏 第1部分：两波形梁钢护栏[S].

[4]曹瑞.镀锌产品镀锌层质量和厚度的测定方法[J].金属制品，2008，34（4）：43-50.