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1、 建筑钢结构涂料及配套设计 在钢结构的设计中腐蚀控制极为重要 合理的防腐设计不 仅可以使钢材的耐蚀性能充分发挥出来而且可以弥补结构性 能身的不足 根据钢材腐蚀的电化学原理 只要防止或破坏腐蚀电池的 形成或强烈阻滞阴 阳极过程的进行 就可防止钢材的腐蚀 采用防护层方法防止钢结构腐蚀是目前通用的方法 常用涂料 塑料 搪瓷等材料 通过涂刷和喷涂等方法 在金属表面形 成保护膜 使金属与腐蚀介质隔离 从而防止金属的腐蚀 一 涂层配套体系设计五要素 相关标准 图一 涂层配套体系设计五要素 腐蚀环境工况条件 防护寿命 性价比 涂层防护寿命 ISO12944 5规定涂层的使用寿命等级 表一 ISO12944
2、5腐蚀环境 使用寿命 涂层关系 节录 单位 微米 目标工程的重要性 业主的要求 配套涂层的性能 投资资金的可行性 由设计院确定 涂层使用寿命的概念 v涂层设计的技术参数 不是商业上 承诺寿命 v按ISO12944 2007规定 到第一次大修的年限 即达到ISO4628标准的Ri3级 锈蚀面积改为1 此 时第一次大修性能价格比最高 v没有一种加速腐蚀试验的方法来预测涂层寿命 v不是钢结构的使用寿命 工况条件 指目标工程在建成运行过程中的环境温度 相对湿 度及其它压力 介质等腐蚀条件 对建筑钢结构来说 主要依据ISO12944 2大气腐蚀环境 C2 C 及室内 外典型环境见表二 腐蚀环境的分类及典
3、型环境 腐蚀级 别 单位面积的质量 厚度损失 暴露一年后 温和气候中 典型环境举例 低碳钢锌 外部的内部的 质量损失 g m2 厚度损失 m 质量损失 g m2 厚度损失 m C2低10 2001 3 250 7 50 1 0 7 空气低污染主要在 乡村地区 会发生露水的建筑如 体育馆 航空站 C3中等200 40025 505 150 7 2 1 在城市中 有工业 气体 受SO2污染程 度中等 或有低盐 分的海滨地区 湿度高和有一些空气 污染的生产车间 如 食品加工厂 洗衣店 酿酒厂等 C4高400 65050 8015 302 1 4 2 工业区和具有中等 盐分的沿海地区 化工厂 游泳池
4、海 船 码头等 建筑钢结构所处环境以C2 C3 C4为主 相关标准 vISO12944 2007 色泽和清漆 保护漆体系对钢结构的防腐 保护 ISO4628 2003 色漆和清漆涂层老化的评定 vGB T 8923 1998 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB T13288 1991 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定 GB T18838 1 2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用金属 磨料的技术要求 GB T17850 1 2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用非金 属磨料的技术要求 GB50205 2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB50046 2008 工业建筑防腐蚀设计规
5、范 vYB T 4390 2013 工业建筑钢结构防腐蚀涂装质量标准 性能价格比 遵循 全寿命经济分析法 Life cycle Cost Analysis v追求最佳性能 价格比 v经济性与技术先进性相结合 例 中国北海油田 应用高性能涂料配套 改性环氧漆 各类富锌底漆 聚氨酯涂料 聚硅氧烷面漆 分析 总费用节约 选择长效保护 延长第一次大修年限 国际上目前广泛采用的是涂装年均成本 而非一 次投资成本 涂装年均使用成本 式中 开始涂装费用 第一次大修费用 维修导致的停业损失 使用寿命年限 使用寿命越长 则涂装年均使用成本越小 二 建筑钢结构常用涂料及配套 1 常用配套 醇酸底漆 占建筑钢结构涂
6、料的三分之一 醇酸底漆只能与醇酸面漆配套 环氧富锌底漆等 镀锌钢板表面不能喷涂醇酸 面漆 醇酸底漆的防锈颜料不能用红丹 含重金属成份 推荐使用磷酸锌颜料 醇酸树脂非化学合成 醇酸涂料系可持续发展涂料 醇酸涂料环保发展方向 醇酸底漆 醇酸面漆 内外侧 水性醇酸涂料 高固含量醇酸涂料 改性醇酸涂料 聚苯胺 苯已烯 丙烯酸 有机硅 室外C 高性能配套方案 耐久性 年 富锌底漆类型 富锌底漆 环氧类中层漆 高性能面漆 丙烯酸聚氨酯面漆 氟碳面漆 聚硅氧烷面漆 无机富锌 锌粉含量 水性无机富锌底漆 醇溶性无机富锌 车间底漆 底漆 有机富锌 锌粉含量 环氧富锌底漆 聚氨酯富锌底漆 v建筑钢结构行业应用最广
7、泛的是环氧富锌底漆和适应工程需要的环 氧锌粉底漆等 v水性无机富锌底漆广泛应用 全国产量约一万吨 v醇溶性无机富锌底漆需用环氧封闭漆进行封闭 v环氧中层漆 作用 承上启下 增强配套性能 增加涂层厚度 增强涂层防锈能力 以环氧云铁中层漆为主 有 迷宫 效应 v高性能面漆 丙烯酸聚氨酯面漆 配合钢结构制作工艺 分二道喷涂 可复涂性能好 氟碳面漆 耐候性好 施工时 注意复涂间隔 聚硅氧烷面漆 高固含量 低 防腐蚀性能好 可省却中层漆 表三 室内钢结构防腐防火涂层配套 无机硅酸锌底漆本身可耐 高温 中间漆也可选择环氧磷酸锌中层漆 效果理想 防腐 防火涂料的兼容性 防火涂料与底漆 无机富锌底漆 环氧富锌
8、底漆 环氧中层漆等与防火涂料配套性能好 防火涂料与面漆 附着力测试良好 施工时不会起泡 咬底 面漆弹性 韧性能长期 满足防火涂料膨胀 收缩 面漆 室内钢结构 也可用环氧类 室外防火涂料面漆 醇酸 丙烯酸 氯化橡胶 聚氨酯 氟碳 聚硅氧烷 喷涂面漆的作用 抵抗腐蚀性介质和对应力对防火涂料的破坏 对建筑总体起装饰美观作用 溶剂型防火涂料和溶剂型面漆之间有较好的附着力 溶剂型防火涂料不能用水性面漆配套 2 电弧喷锌铝与防腐涂料复合涂层配套 依据ISO14713国际标准 在C3 C4大气条件下 电弧喷锌铝与防腐 涂料的复合涂层有大于20年的使用寿命 表四 三 建筑钢结构的涂装工艺 1 发展涂装工艺的重
9、要性 任重道远 涂装四要素 涂装工艺 关键 涂料 涂装设备 涂装管理 涂装工艺是涂料成为产品的过程 三分涂装 七分涂装 涂料 半成品 涂装工艺 合格使用寿命 涂装工艺关系到工程质量 工程使用寿命 涂装工艺关系到成本核算 经济效益 涂料 涂装的成本逐年增加 涂料 涂装技术的提高 环保节能的要求提高 劳动力 原料成本的增加 国际经济危机的影响 市场经济中不规范竞争 表五 各行业涂料 涂装成本比例 节能减排 环境保护 十二五计划硬指标 建筑钢结构行业中涂装工艺高能耗 污染严重 估算数据 仅供参考 表面处理 打磨 抛丸 喷砂 环保型涂料的发展必须依靠涂装工艺的配合 高固含量的溶剂型涂料 体积固含量大于
10、60 VOC 水性涂料 以水为分散介质 无溶剂 活性溶剂 涂料 溶剂参予固化 反应成膜 低表面处理涂料 金属粉尘 砂尘 噪音 金属热喷涂 锌粒 氧化锌 粉尘 喷漆 有毒有机溶剂 漆雾 噪音 切割 电焊车间底漆的烟尘 树脂高性能化 发展高性能涂料产品 颜填料无金属 微细化 溶剂低毒化 助剂复合高效化 压力 喷嘴 气动搅拌 表面处理等级 无气喷漆技术 先进工艺 涂装设备 需涂装技术的密切配合 双组份 水性 富锌 重防腐涂装行业内部发展极不平衡 集装箱行业 船舶行业 其他行业 近几年集装箱行业推广三项先进工艺 采用液压泵作动力源 喷漆压力更加稳定 自动辊涂进行车间底漆施工 喷嘴多方位固定排列 集装箱
11、箱体移动进行箱内外自动 喷漆 达到效果 节能减排 提高自动喷漆的最高生产率 ITEU生产节奏小于三分钟 提高自动喷漆的均匀程度 膜厚质量 两个90 减少涂料消耗量 涂料耗量降低5 减少VOC的排放 继续培养涂装技术人员 涂装技术人才断层 奇缺 特别是涂装工艺设计 人员 业主 每个环节 均需涂装专 业人员 涂装工人 无需等级考试 无需特征 设计单位 总包工厂 涂装分包车间 涂装施工涂装施工 素质不高 2 涂装工艺流 程 设计依据 产品制造的工 艺流程 工厂的涂装流 水线 涂料类型及施 工性能 涂层配套方案 及规定膜厚 涂装工艺流 程 1 有 预处理工艺 右见图二 喷砂车间 预 处 理 车 间 喷
12、漆车间 抛丸 除锈 喷车间底漆 烘干 钢材 板材 型钢 球扁钢 转运至涂装车间 交验 喷第二道面漆 焊缝处理 补涂 工地吊装 併焊 表面二次喷砂 机械加工节段焊接 底漆预涂 喷底漆 喷中层漆 喷第一道面漆 涂装工艺流程 2 图三 钢材 钢材切割 焊接成构 件 喷砂除锈 焊缝打磨 处理 喷中层漆 自然干燥 统喷底漆 预涂底漆焊缝处理 装运到现 场焊接安 装 统喷第一 道面漆 预涂面漆交验 检查质量 统喷第二 道面漆 修补底漆 中层 漆 3 涂装各工位工艺技术参数 涂层配套方案及规定膜厚 以海南国际会展中心室外钢结构为例说明 该建筑处于C4 C5严重海洋腐蚀大气中 设计配套体系涂层有大于十五年的使
13、用寿命 无机硅酸锌底漆 60um 一道 环氧封闭漆 30um 不计膜厚 环氧云铁中层漆 150um 一道 丙烯酸聚氨酯面漆 80um 二道 合计 290um 钢材的表面处理 处理前的准备工作 登记入册涂装对象的钢材类型 Q234 345 按GB8923 1988标准 评定钢材的原始质量 按GB T14977 1994 热轧钢板表面质量的一般要求 记录钢材表面缺陷的种类深度和影响面积 修正要求 表面处理的质量等级 钢材表面经过机械除锈 抛丸 喷砂 达到GB8923 1988 清洁度标准 用标准照片对照判定 表六 国家标准 国际标准和美国SSPC标准的对应关系 GB8923 88ISO8501 1
14、988SSPCGB 8923 88ISO8501 1988SSPC Sa 3 Sa 3SP5Sa 1Sa 1SP7 Sa 2 5 Sa 2 5SP10Sa 3Sa 3SP3 Sa 2 Sa 2SP6Sa 2Sa 2SP2 钢材表面经过机械除锈 抛丸 喷砂 达到 GB T 13288 1991标准 Rz 75um左右 用ISO 8503 1比较样板法 ISO 8503 4触针法 ISO 8503 5复制胶带法 测量判断 国外工程对粗糙度的要求常用Ra来表示 Rz Ra 4 6 钢结构表面缺陷的处理 按ISO12944标准 钢结构表面缺陷的处理等级与钢 结构暴露的腐蚀环境有关 表七 钢结 构缺陷的
15、处理 序号 种类 处理方法 1 自由边 钢材自由边上的尖角毛刺 用砂轮打磨至R 2mm的圆角 2 切割边 切割峰谷差 打磨到1mm以下时 对熔渣进行打磨处理 3 剥落 钢材表面的剥落 用砂轮修整 4 凹坑 深度为0 8mm以上的要补焊处 理 5 切割面 虽然光顺 但是由于非常坚硬不利于喷砂 要先打磨掉表层 钢结 构表面缺陷处理的级别 与腐蚀环 境的关 系 处理级别 腐蚀等级ISO12944 2 P1 C1和C2 P2 C3和C4 P3 C5 I和C5 M ISO 8501 3 Preparation grades of welds cut edges and other areas with
16、surface imperfections 焊缝 切割边和其表面缺陷的处理等级 中描述了不同的钢结构缺陷 主要包括 该工程处于C4 C5严重腐蚀大气环境条件下 电 焊缝表面处理必须达到P3级 油脂的清理 钢结构制造中 局部油脂用有机溶剂反复擦拭 ISO WD 8502 7 油 脂类现场测定法 GB T 13312 1991 验油试纸法 简易 洒水法 非标准 喷砂 丸 除锈 原理 磨料被压缩空气推入或吸入管道 在管道内 被气流加速 形成磨料流从喷枪喷出 磨料以极高的 速度冲击钢材表面 依靠冲击和磨削作用 去除锈 锈氧化皮等形成一定粗糙度 喷砂技术基本要素 专业喷砂房 节能 环保 金属磨料筛选分离系统 磨料回收系统 除尘系统 排尘口粉尘 浓度 100mg m 电器控制系统 多台喷砂机联合喷砂系 统 自动操作的工件系统 空压气及油水分离器 空气压力范围 0 55 0 75MPa 空气颗粒度不小于1 m 安装油水分离器后 空气含油率 1mg m 压力露点温度 20 空气软管内径应为喷嘴孔径3 4倍 直径不小于3 1cm 喷嘴 喷嘴材质 以前用铸铁 陶瓷 现用特殊耐磨合金 不同喷嘴材料和不同磨料
