鋼結構的發展及防腐新工藝

肖遠航

（廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510130）

1 鋼結構建筑的發展

在我國經過幾十年的建設，鋼結構的建筑，建筑數量之大，建筑技術研究的深入和發展稱的上世界之最，可以說把鋼結構的建造和使用技術用到了爐火純青的地步。但是對于鋼結構用于建筑，在我國遠遠落后于發達國家，從其設計到使用，以及建造的規模和數量都是與國家整體實力不相稱的。但是由于鋼結構建筑具有：施工周期短，抗震性能好，安全度高，預制加工、設計彈性大，適合不同氣候條件和大氣環境，加之鋼結構的施工污染小，噪音低，無粉塵污染，可以稱的上是綠色環保性建筑。所以在我國九十年代末，從國外引進大量的先進設計理論和思想，以及加工制造、安裝等方面的技術，使得國內鋼結構建筑的發展速猛異常。國家建設部建筑簡述政策方面有規定；大力發展鋼結構建筑的要求，建設部還把鋼結構作為提高建筑整體技術水平的一項重要政策和措施。并且為了推動鋼結構住宅的發展，2001年和2002年建設部的科技推廣項目計劃中，都分別把鋼結構住宅的示范工程項目列入其中。這表明了國家對鋼結構建筑的非常重視和支持。鋼結構的防腐問題尤為重要，所以更好的發展防腐新工藝具有重要的意義。

2 傳統鋼結構的表面處理及涂裝工藝已經不能適應防腐的要求,迫切需要找到一種滿足設計和工藝要求的表面處理新工藝。達到更好的防腐效果

表面處理及涂裝工藝的要點鋼結構涂裝前,為了使涂層與基體具有良好的粘結性能,必須對待涂裝的鋼材表面及附近區域進行預處理。首先,其表面必須潔凈,不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次,噴涂時,涂層與基體的結合一般以機械結合為主,因此,在不影響噴涂質量的前提下,涂層與基體應盡可能地增大接觸面積,適當的粗糙度有助于提高涂膜附著力,延長涂層的壽命。有關資料介紹:醇酸涂料用于手工表面除銹,其涂層的使用壽命為2～3a,噴砂處理達Sa2.5級的使用壽命可為10a。鋼材表面預處理質量直接影響涂裝工程表觀質量及涂層使用壽命,而鋼結構表面處理的清潔度以及粗糙度直接影響到涂層的使用壽命。為盡可能增大涂層與基體的接觸面積,一般采用機械粗化和噴砂粗化的方法。機械粗化包括噴丸處理、人工打磨和拋光處理。噴砂粗化是選用直徑為1～2mm 干燥且有棱角的黃砂或石英砂,利用壓縮空氣將砂粒從噴砂槍的槍嘴高速噴射到鋼材表面,利用砂粒的沖擊和摩擦作用,將鋼材表面的氧化皮、鐵銹、油漆膜、油脂等污物除去,同時獲得具有一定粗糙度表面的工藝方法。一般來說,鋼材等級越高,對其表面處理要求越高。經噴砂處理的鋼結構表面,表面積約為不進行噴砂處理鋼材表面積的90倍,大大增加了涂層與基體之間的接觸面積。這對有些涂料涂膜,特別是無機富鋅類涂料涂膜的附著力影響極大。起到更好的防腐效果。

原工藝存在的問題以前,對鋼結構用鋼材(包括板材和型材)進行表面處理的方法,一種是只進行簡單的除銹,經冷、熱加工后,組焊成鋼結構,再對鋼結構表面噴涂底漆。這種工藝方法經多種車型的現場應用,證明防腐效果欠佳。另一種工藝方法是,鋼材表面先經過化學處理(一般是磷化處理),之后直接噴涂底漆,然后再組焊成鋼結構。其缺點是常常出現底漆與磷化膜配套性不好的問題,導致底漆附著力降低等現象。再有,近年來還采用一種工藝方法,鋼材先進行噴砂處理,然后直接噴涂底漆,也存在防腐差的問題,甚至影響到下一道工序。

3 新工藝方案的確定針對原工藝存在的問題,為達到工藝、設計的要求,同時兼顧工藝的繼承性和延續性,以上述理論為依據,通過試驗,決定采用噴砂和預涂底漆相結合的表面處理及涂裝工藝。

3.1 試驗材料

3.1.1 底材樣板:選擇近年來常用的優質富鉻鋼板 (N4003),規格為150mm×80mm×1.5mm,共 24 塊。

3.1.2 油漆:

預涂底漆:選用磁鐵環氧酯防銹漆。由于經過預處理的鋼材在組焊成鋼結構時,需要經過焊接和切割、打磨等工序,其漆層表面不可避免地存有大量劃痕和脫落等缺陷,所以選擇目前機車車輛鋼結構常用的耐高溫、受熱影響小、防腐性能強的磁鐵環氧酯防銹漆作鋼材表面的預涂底漆。

底漆:選用磷酸聚氨酯底漆。鋼結構組焊成形后,為了修補其表面缺陷,同時也為下一步刮膩子或涂面漆做準備,一般需要對鋼結構再噴涂1 遍底漆。要求該底漆與下道工序用的膩子和面漆配套性要好。經生產驗證,磷酸鋅聚氨酯底漆完全能夠滿足此項要求。

3.2 試驗過程

3.2.1 樣板的表面處理將樣板分為A、B兩組,各12 塊,其中A 組采用噴砂處理,B 組不經噴砂處理,僅用240#砂布打磨。用有機溶劑將兩組樣板表面清洗干凈,冷風吹干,放入干燥器。

3.2.2 樣板漆膜的制備A、B 組樣板各取6 塊,噴涂1 道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用;再取A、B 組另6 塊樣板,先噴涂1 道磁鐵環氧酯防銹漆,干燥48h 后,再噴涂1 道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用。

3.2.3 性能試驗

(1)對制備好漆膜的A 組、B 組樣板,分別測量厚度,然后做如下性能試驗:①附著力測試:采用附著力測試儀測試,按GB/T1720 進行。②耐鹽水性能試驗:用3%NaCl 溶液,按GB/T1763 進行試驗。

(2)將噴涂了2 道底漆的試板做工藝配套性試驗。

3.2.3.1 附著力

涂裝后的板材防腐能力取決于涂膜附著力的大小,附著力越大,板材防腐能力越強。可以看出:漆膜厚度,經噴砂處理的樣板比未經噴砂處理的厚;附著力,經噴砂處理的樣板不小于未經噴砂處理樣板的。

3.2.3.2 耐鹽水性

耐鹽水性是指將樣板浸入鹽水,在規定的溫度下浸泡,觀察其被侵蝕的程度。耐鹽水性是衡量漆膜以及材質防腐能力的一個重要指標。由表1 可以看出:同樣經噴砂處理和噴涂底漆,噴涂預涂底漆的樣板比未噴涂預涂底漆的樣板防腐能力強;同樣噴涂2 道底漆,經噴砂處理的樣板防腐能力比未經噴砂處理的強。

3.2.3.3 工藝配套性

油漆的工藝配套性是指兩種油漆涂在一起時,層與層之間是否出現“咬底”、脫落、起泡、起皺等現象。不出現這些現象,就說明配套性良好。可以看出:不管是噴砂處理的樣板還是未經噴砂處理的樣板,不同漆種的磁鐵環氧酯防銹漆與磷酸鋅聚氨酯底漆工藝配套性良好,無起泡、“咬底”等現象。這說明:經過噴砂處理后,再噴涂磁鐵環氧酯防銹漆作為預處理的鋼材,組焊成鋼結構后是可以再噴涂一層磷酸鋅聚氨酯底漆的。

4 結束語

結論經過試驗,最終確定了鋼結構表面處理及涂裝的新工藝,即采用噴砂和預涂底漆相結合的表面處理工藝:鋼材首先進行噴砂處理,增大粗糙度,然后再噴涂1 道磁鐵環氧酯防銹漆作為預涂底漆,以防止鋼材噴砂后的腐蝕,待鋼結構組焊成形后,最后噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆。該工藝從1999年開始,已成功地被應用,未出現任何質量問題,表明該工藝完全符合設計和工藝要求,達到了預期的防腐效果。

[1]陳紹蕃.鋼結構穩定設計指南[M]2 版[M].北京:中國建筑工業出版社,2004.77-78.

[2]劇錦三,劉玉擎等.拱結構的彈性二次屈曲性能[J].工程力學,2002,19(4):109-112.