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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 ISO12944-5
2、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：,涂层设计的技术参数：不是商业上“承诺寿命”。 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。 没有一种加速腐蚀试验的方法来预测涂层寿命。 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（C2C）及室内外典型环境见表二,腐蚀环境的分类及典
3、型环境,相关标准：,ISO129442007色泽和清漆保护漆体系对钢结构的防腐保护 ISO46282003 色漆和清漆涂层老化的评定 GB/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范 YB/T 4390-2013 工业建筑钢结构防腐蚀涂装质量标准,
4、性能价格比：,遵循“全寿命经济分析法”Life cycle Cost Analysis 追求最佳性能价格比 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
5、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,建筑钢结构行业应用最广泛的是环氧富锌底漆和适应工程需要的环氧锌粉底漆等 水性无机富锌
6、底漆广泛应用，全国产量约一万吨 醇溶性无机富锌底漆需用环氧封闭漆进行封闭 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。 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，环氧富锌底漆，环氧中层漆等与防火涂料配套性能好；,防火涂料
7、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、发展涂装工艺的重要性任重道远,涂装四要素,涂装工艺关
8、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60%，VOC 水性涂料：以水为分散介质 无溶
9、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，集装箱箱体移动进行箱内外自动喷漆。 达到效果节
10、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,涂装工艺流程2 图三,3. 涂装各工位工艺技术参数 涂层配套方案及规定膜
11、厚： 以海南国际会展中心室外钢结构为例说明； 该建筑处于C4C5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G
12、B8923- 1988 清洁度标准，用标准照片对照判定。,钢材表面经过机械除锈（抛丸、喷砂）达到GB/T 13288-1991标准，Rz75um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（46）,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 钢结构缺陷的处理,钢结构表面缺陷处理的级别与腐蚀环境的关系,ISO 8501-3 Preparation grades of welds, cut edges and other
13、 areas with 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C4C5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
14、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：0.550.75MPa； 空气颗粒度不小于1m 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34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使用寿命（小时） 表八,直通型 速度349km/h 文丘里型 速度724km/h 文丘里双孔型 效率最高,喷嘴孔径,喷砂质量要求 钢结构状况、材质 喷砂效率 空压机容量 喷砂作业
15、场所环境条件,选择依据,清洁度 粗糙度,用于建筑钢结构喷砂嘴孔径一般为9-11mm，当喷嘴孔径14mm时，应及时更换。,喷嘴内孔结构,结构,表九 喷砂规范操作技术参数 喷砂的技术参数,抛丸 “抛丸”工艺原理： “抛丸”是利用抛头上的叶轮，在高速旋转时所产生的离心力，把磨料以很高的线速度射向被处理的钢材表面，产生打击和磨削作用，除去钢材表面的氧化皮和锈蚀，并产生一定的粗糙度。抛丸处理效率很高。,抛丸工艺参数： 在建筑钢结构行业中，有钢板预处理机，型钢抛丸机、轻钢结构立式抛丸机 以钢板预处理机为例，调妥各项技术施工指标： 钢板输送：辊道输送，变频无极调速，速度范围28m/min,抛丸机：,抛丸器（
16、抛头） （412只） 磨料速度 6080m/s,叶轮转速2500r/min 定向套 分丸轮 叶片,除尘系统,车间底漆喷漆装置,富锌漆专用无气喷漆机（32:1） 气动搅拌机，不同搅拌 喷嘴 喷枪移动速度0.51.2m/s,孔径0.480.53mm 喷幅 7090,车间底漆烘干,烘房温度60-80 通过时间：12分钟 冷却、通风、加速溶剂挥发,“抛丸”与“喷砂”之比较： “抛丸”与“喷砂”相比，具有的优越性： “抛丸”：自动化操作，降低工人劳动强度，改善工作环境； “抛丸”：能保证表面处理清洁度、粗糙度的质量指标； “抛丸”：能提高钢材表面抗疲劳强度、硬度、抵抗腐蚀应力； “抛丸”：能耗比喷砂低三分
