钢制水箱聚脲防腐层施工难点分析及控制

2021-11-29唐澄宇边建厂王海龙

科技与创新 2021年21期

唐澄宇，边建厂，王海龙

（中国电建集团河北工程有限公司，河北石家庄 050021）

根据质量目标进行了工序分解和质量风险分析。为了保障风险分析的准确性，技术质量管理团队首先查阅了大量的聚脲施工相关技术文献（厂家说明书、规程规范技术标准、书籍与论文等），与相关方（供货方、作业人员、监理、业主）进行了大量沟通，综合各方意见，对质量风险及其产生原因、材料特性、施工难点、技术质量控制要点等有了较为深入的了解。在此基础上，对难点进行了试验研究，以便制定有针对性的控制措施。依据研究获得的质量风险有的放矢制定控制措施，严格管控技术措施的落实，严格管控质量风险，取得了较好的成效。

1 质量风险分析

应用条件是室外布置的大型钢制水箱内部喷涂聚脲防腐涂层防腐。

1.1 材料特性

喷涂聚脲弹性体涂层（SPUA，spray polyuria elastomer）采用双组分体系，由多异氰脂组分A 和活泼氢组分B 组成。A 组分多为MDI 与低聚物多元醇的半预聚体，B 组分是低聚物多元醇（胺）与液态胺类扩链剂及色浆的混合物[1]。适合于防腐蚀领域的聚脲材料主要是第三类刚性材料[2]。SPUA 材料结构稳定，具有优异的耐30%NaOH、饱和盐水和现场取样碱液等强碱腐蚀的性能……SPUA 技术在钢材腐蚀防护领域应用具有技术先进、性能可靠、施工便利等优势，具有广阔的应用前景[3]。原材料质量将直接影响成品质量，成品质量影响因数较高，质量控制难度较小，综合质量风险较低。

1.2 环境影响

此项喷涂聚脲防腐涂层的基底（钢制水箱）的特点为钢板卷焊制封闭结构，室外布置，经模拟施工条件发现如下风险点：①日晒后基体钢材温度迅速升高，天气晴好时可达60 ℃以上，接近规范许可的喷涂材料加热温度下限；②阴雨时基体钢材温度变化较小，但水箱内湿度较大。

GB 50726—2011《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》11 喷涂聚脲衬里“11.1.9 施工环境温度宜大于3 ℃，相对湿度宜小于85%，且工件表面温度宜大于露点温度3 ℃。”“11.3.15 A、B 料设备加热装置的加热温度应大于65 ℃，管道加热温度应大于45 ℃。”

环境温度、湿度将会影响成品质量，成品质量影响因数一般，质量控制难度较小，综合质量风险较低。

1.3 作业工艺

粘接强度：①钢板制水箱内进出水频繁、流量流速较大，水位线上下波动且波浪冲刷作用较为明显；进出水管口位置通常为焊缝、锐角等不利情况，聚脲喷涂作业难于操作，并存在涂层接缝，使用中存在紊流、冲刷等破坏力。②基层上的污染物、锈蚀、湿气会形成隔离，造成质量缺陷。聚脲对湿度不敏感，可以在水上喷涂固化；基底含水蒸发，体积将扩大约1 700 倍，撑开喷涂层；聚脲良好的延展性将密封此部分气体形成起泡。③面层喷涂较早，底涂层未完全固化，底涂层中挥发性物质未完全排出，削弱了附着力。

施工过程控制中，由于设备、工艺技术专业性较强，容易弱化此方面的控制。喷涂聚脲工艺需要有专业的施工设备……喷涂设备是喷涂聚脲技术的基础，也是喷涂聚脲技术推广应用的难点[4]。聚脲涂料是在高压撞击混合反应的，因此，提高压力对整个体系的性能都有明显的益处[5]。

由于喷涂聚脲防腐涂层具有较高的断裂伸长率、拉伸强度和撕裂强度，拉伸强度大于等于10 MPa，断裂伸长率大于等于150%，撕裂强度大于等于40 kN/m。以上质量风险都将导致起泡，也是各类技术文献提到频次最高的质量风险，如聚脲涂层喷涂后，出现了大面积的起泡现象，产生空鼓涂层；待涂层整体干燥后，产生严重的起皮、脱落现象，成为严重的施工质量问题[6]。且由于这种高延展性，一旦出现附着力薄弱的小起泡、接缝附着力薄弱的微小起皮，在撕脱作用下很容易形成大片的聚脲涂层皮，在流水中挥舞飘动、团卷揉搓，进一步强化撕脱作用。

与基层附着力有关的作业工艺将严重影响成品质量，成品质量影响因数较高，质量控制难度较高，综合质量风险高。

2 控制措施

原材料质量控制：采购过程中提出明确的质量要求，到场前核对各项指标满足要求，材料到场后复检确认合格；明确依据为HG/T 3831—2006《喷涂聚脲防护材料》。

作业环境控制：利用钢制水箱外作业脚手架搭设防晒棚，控制基体钢材作业期间温度，降低最高温度并缩小温差；安装通风设备，在保障作业人员安全的同时，控制钢制水箱内部空气湿度。

粘接强度控制：①基体钢材平整度控制，严格控制拼板接缝等位置施工质量，进出入管口等位置圆滑处理，避免锐角引起的流体紊流对附着力造成的不利影响；②基体材料表面粗糙度控制，采用喷砂处理，保证喷涂层附着力；③基体洁净控制和湿度控制，避免基层上附着的灰尘等污染物造成未粘接位置，避免封闭在喷涂层下的湿气蒸发造成气泡；④管理手段，提升与基体附着力有关的质量控制标准和检验程序；⑤其他（如底涂质量控制等）按照规范标准要求。

施工过程工艺控制：①喷涂设备工艺参数试验优化确定，针对施工期间所处的地理位置、环境温度及湿度、原材料性能等，通过试验确定最佳的喷涂设备工艺参数；依据确定的工艺参数制作工艺卡，依据工艺卡检查实施工艺的技术参数。②明确依据为GB 50726—2011《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》11 喷涂聚脲衬里、HG/T 20273—2011《喷涂型聚脲防护材料涂装工程技术规范》。

检验验收控制：明确依据GB 50727—2011《工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范》11 喷涂聚脲衬里、DL/T 5704—2014《火力发电厂热力设备及管道保温防腐施工质量验收规程》5.4.3 设备及管道内壁采用聚脲防腐质量标准及检验方法和器具。

3 相关规范

3.1 适用于防腐蚀工程的聚脲施工相关规范

适用于防腐蚀工程的聚脲施工相关规范有GB 50726—2011《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》11 喷涂聚脲衬里、GB 50727—2011《工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范》11 喷涂聚脲衬里、DL/T 5704—2014《火力发电厂热力设备及管道保温防腐施工质量验收规程》5.4.3 设备及管道内壁采用聚脲防腐质量标准及检验方法和器具、HG/T 3831—2006《喷涂聚脲防护材料》、HG/T 20273—2011《喷涂型聚脲防护材料涂装工程技术规范》。

3.2 其他聚脲施工相关规范

其他聚脲施工相关规范（主要用于混凝土基层表面防水工程）有GB/T 23446—2009《喷涂聚脲防水涂料》、DL/T 5317—2014《水电水利工程聚脲涂层施工技术规程》、JC/T 2252—2014《喷涂聚脲用底涂和腻子》、JC/T 2254—2014《喷涂聚脲用层间处理剂》、JC/T 2435—2018《单组分聚脲防水涂料》、JGJ/T 200—2010《喷涂聚脲防水工程技术规程》、T/CECS 679—2020《聚脲涂料应用技术规程》。