滨海某地铁管廊架防腐防火涂层失效原因和应对措施

赵宁宁　崔道金　徐焜　张伊　刘志伟　刘栓

摘 要：地铁轨道交通属于市政民生工程，地面站台管廊架钢结构的防护涂层既要保证站台的安全稳定性，又要符合站台的整体美观性和可修复性。本文主要探讨滨海地铁管廊架防腐防火复合配套涂层在海洋大气腐蚀环境中失效演化机制，并通过对防腐底漆和防火面漆的配方设计，漆膜厚度控制，现场施工工艺管控等方面进行讨论并提出相应措施，为地铁轨道交通管廊架的修复涂装提供参考。

关键词：滨海环境;防腐底漆;防火面漆;失效机制

1 滨海地铁管廊架防腐防火涂层的防护现状分析

滨海海洋大气腐蚀环境下，某城市轨道交通运营3年后，部分地面站台管廊架钢结构防腐防火涂料出现剥落现象，主要表现为底漆剥落、防火面漆与底漆层间附着力差，详见下图。涂层的剥落面积约5%，部分管廊架金属基底已发生腐蚀，腐蚀产物主要为黄色铁氧化物。若不进行妥善防腐维修，海洋大气中的氯盐会直接与基材钢结构发生电化学腐蚀，危及地铁轨道交通的安全运营。

2 涂层失效原因分析

2.1 管廊架服役腐蚀环境苛刻

该轨道交通管廊架长期处于典型海洋大气和工业大气耦合腐蚀环境，腐蚀环境恶劣，大气中的腐蚀介质（如氯离子、二氧化硫和氮氧化物等）会逐渐渗透涂层，特别是已发生涂层剥落处，加速涂层的腐蚀和剥落[1]。

2.2 管廊架防护涂层配套不合理

该地铁管廊架钢结构防腐耐火涂层的施工方案不合理，管廊架修建时选用水性无机富锌防腐底漆与丙烯酸防火面漆涂层进行配套。虽然水性无机富锌底漆的防腐性能优异，但对基材的表面处理和施工环境要求较高。在现场进行露天涂装时，现场施工湿度超过RH80%时，无机富锌底漆附着力会显著降低。当基材喷砂达不到Sa2.5级时也会导致底漆与基材结合力不好，在长期服役过程中产生漆膜爆裂、脱落等现象;同时单组分防火面漆与底漆的层间结合力不佳，导致层间附着力下降，涂层致密性降低，复合涂层失去物理阻隔作用[2，3]。

2.3 防火面漆不达标

防火涂料为了达到相应耐火等级，添加许多防火助剂和膨胀填料，降低了涂层体系的防腐性能。防火涂料涂装厚度大，内部疏松多孔，导致腐蚀介质容易向复合涂层内部渗透扩散，加速整个防护涂层的腐蚀失效。

3 地铁管廊架防腐维修措施

轨道交通属于市政民生工程，地面站台钢结构涂层既要保证站台的安全稳定性，又要符合站台的整体美观性，同时，考虑到轨道交通运营特点和站台钢结构后续维修施工作业难度高，因此，需针对该轨道交通所处的海洋大气或工业大气腐蚀环境，开发一种钢结构用薄型防火和防腐一体化涂层配套体系，解决站台钢结构长周期防腐防火要求，并降低站台钢结构运营周期内的综合涂装维修成本。

3.1 防腐底漆选择

建议采用低表面处理的环氧防腐底漆，其体积固含量在70%以上。该底漆对钢结构表面处理等级要求低（需要机械打磨至St2.0级），配方中含有铁锈转化剂可与锈层进行化学反应，提高底漆的附着力。并具有低粘度、高触变性、容易施工和不流挂特性，同时低表面处理的环氧防腐底漆与防火面漆配套性好，施工周期短。

3.2 防火面漆选择

优选具有一定防腐性能的薄型防火涂料，同时满足站台钢结构耐火等级要求，其干膜厚度一般在3mm左右。薄型钢结构防火涂料一般采用单组分丙烯酸类膨胀性防火面漆，主要由气源（三聚氰胺）、碳源（季戊四醇）和酸源（聚磷酸铵）和组成，该防火涂层具有良好的抗碳氢火焰的性能，可减少火灾过程中热量向管廊架钢结构传递，降低火灾对管廊架的损害，为人员逃生和火灾救援赢得时间，同时薄型防火涂层也可以降低后续服役过程中面漆的开裂风险。

3.3 制定合理维修施工方案

根据ISO12944-2中特定环境及使用年限要求来规定底漆和面漆种类、漆膜干膜厚度，各种涂料材料的品种、规格、质量等，均应符合有关国家、行业相关产品标准的规定及需求方的要求;应按当日（班）需要量，严格按照产品说明书上规定的比例调配，涂料应充分搅拌均匀后方可施工，推荐采用电动或气动搅拌装置;涂装施工前先进行现场勘查，制定管廊架钢结构的维修涂装作业指导书和安全操作规范;在刷涂时，应对漆膜的外观质量加以控制，使漆膜颜色均匀，不产生流掛、针孔、气泡、龟裂等缺陷，一旦出现类似缺陷，应立即修补;每道油漆喷涂干燥后，应对刷涂区域进行检查，确保无漏涂、薄涂，对焊缝以及自由边等易腐蚀区域进行修补预涂，确保这些区域有足够的膜厚;施工现场坚持工完料清，施工完后要对现场进行清理，在工程结束后，迅速拆除临时建筑，清理现场杂物后恢复原状。做好施工组织计划，使施工期间对环境的影响降低至最小程度，做好沿线场地清理、平整工作。

4 结语

地铁轨道交通的管廊架防腐防火涂层在滨海海洋大气腐蚀环境下容易失效。在地铁管廊架结构设计阶段，要进行合理的结构设计，避免异种金属材料的电偶腐蚀。在涂装工艺设计阶段，要根据服役环境和设计使用年限选择合适的防火防腐涂料以及制定涂层的厚度要求。在轨道交通运行阶段，要避免机械磨损以及人为因素造成的涂层破损。最重要的是，要定期进行维护，对于出现腐蚀坑点的位置进行及时修补，避免产生涂层整体的防腐失效。

参考文献：

[1]尚庆丽.浅谈涂层防腐失效的原因和应对措施[J].科技风，2019（10）：150.

[2]覃文清.超薄膨胀型钢结构防火涂料防腐性能的研究[J].涂料工业，2004，34（3）：5-9.

[3]顾亮，阚嵘.钢结构桥梁防腐涂层病害原因分析及修复方案比选[J].科技风，2018（11）：122.