鋼結(jié)構(gòu)涂裝前表面處理質(zhì)量的影響因素淺析

林社超 楊利軍

摘要：在我們國家鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)不斷發(fā)展的過程中，怎樣延長鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本、延長使用壽命以及降低維護(hù)成本成為現(xiàn)階段面臨的主要問題。一直以來，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的防腐處理工作當(dāng)中，通常都是將重點(diǎn)放在對涂層品種的選擇配置還有控制涂層的厚度等方面，但是對于涂層前鋼材表面的處理質(zhì)量沒有加強(qiáng)重視，導(dǎo)致對于涂裝的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，鑒于此，本文對影響鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量的因素展開分析，希望能為相關(guān)工作開展提供一定參考。

關(guān)鍵詞：表面處理;涂裝關(guān)鍵;影響因素

1表面處理質(zhì)量的概念

1.1粗糙度

在過去，設(shè)計(jì)院通常不設(shè)計(jì)表面粗糙度，但實(shí)際上，表面粗糙度是表面處理的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。它是指表面處理后形成的表面粗糙度和不同輪廓。首先，由于表面較為粗糙，從而導(dǎo)致表面積的增大。據(jù)英國Bullet研究結(jié)果表明，如果在0.7MPa條件下進(jìn)行噴射除銹，其表面就會(huì)增加19%到69%不等，從而產(chǎn)生“機(jī)械齒”作用，鋼鐵和涂料的附著力增加，鋼鐵表面的三維幾何中發(fā)揮了良好的作用防止涂層的縱向開裂。在涂裝設(shè)計(jì)中，要根據(jù)防腐壽命、鋼板厚度、涂裝類型和涂裝厚度等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。許多國家，如日本和澳大利亞，已經(jīng)要求涂層厚度是表面粗糙度的三倍。我國用Rz表示平均粗糙度，國外用峰谷高度Ra表示。用Rz = 4 ～ 6倍Ra表示平均粗糙度。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)表面粗糙度的檢測中，可以采用的方法較為多樣化，而比較模板法就是其中使用最為頻繁的方法之一。對照ISO8503-1粗糙度標(biāo)準(zhǔn)板就能發(fā)現(xiàn)，中級粗糙度是較為合適的。所以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝過程中，應(yīng)當(dāng)將粗糙度控制到40-75μm的范圍內(nèi)，對于鋁工藝以及電弧噴鋅粗糙度的范圍應(yīng)當(dāng)控制到60-100μm的區(qū)間。

1.2清潔度

在新的噴淋清洗工藝設(shè)計(jì)文件中，表面處理的質(zhì)量和清潔度應(yīng)符合ISO8501標(biāo)準(zhǔn)的SA2.5級。表面不得有可見的油脂和污垢，不得放大觀察，不得有水垢、鐵銹和其他附著物。剩下的只有彩色的點(diǎn)或條。國家標(biāo)準(zhǔn)GB8923—2011與ISO8501-1標(biāo)準(zhǔn)等級相同，SA2.5級相當(dāng)于美國SSPC標(biāo)準(zhǔn)SP10級。目前，新型涂裝低表面處理涂裝在橋梁修復(fù)中，表面處理潔凈度只需達(dá)到ISO8501-1ST2級，允許使用涂料對表面輕微腐蝕，在節(jié)能環(huán)保中起到了積極的作用。

1.3鋼結(jié)構(gòu)表面缺陷處理

在鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，對于其表面缺陷還有焊縫裂紋的處理是極其容易被人們忽視的問題。在ISO12944-2還有ISO8501-3中，鋼結(jié)構(gòu)暴露環(huán)境條件有著一定的聯(lián)系，焊縫等處理等級分為3個(gè)等級。見表1。

1.4去除油脂及鹽分

采用合適的清洗劑和溶劑來除去鋼材表面油脂、鹽分等污物。不同工程鹽分含量限值如表2所示。

2磨料

2.1磨料的定義

磨料是由壓縮空氣、水流或拋光頭驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過清洗、切割、腐蝕、清洗或改變工件表面狀態(tài)的顆粒狀材料。

2.2磨料的類型

在選擇磨料之前，需要充分了解要清洗的對象，如鋼材表面的原始狀態(tài)、鋼材構(gòu)件的腐蝕環(huán)境、涂裝溶液及粗糙度要求、噴砂設(shè)備及涂裝分包商條件等。適用于戶外用石英砂、鋼渣用磨料噴砂。在手持式焊接噴砂機(jī)中，用棕剛玉，可回收利用。

在實(shí)際情況當(dāng)中，使用最為廣泛的非金屬磨料就是石英砂，只能使用一次，它有一個(gè)硬邊和角，它噴在工件的表面有很強(qiáng)的刮效果，雖然表面是明亮的，但是因?yàn)椴捎檬⑸皣娚肮に囘^程中，會(huì)產(chǎn)生硅，而所產(chǎn)生的硅不但會(huì)造成環(huán)境污染，同時(shí)還會(huì)讓工作人員吸入肺里，從而導(dǎo)致各種職業(yè)病。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7671-2003《涂裝作業(yè)安全管理通則》禁止使用游離硅含量80%以上的石英砂進(jìn)行防銹處理。銅渣是一種廣泛應(yīng)用于船廠和鋼結(jié)構(gòu)廠的非金屬磨料。因?yàn)槟チ贤ǔＧ闆r下都是有著較高的硬度以及脆性，當(dāng)磨料和鋼表面在接觸的過程中往往會(huì)嵌入到金屬基體當(dāng)中，并且很難去除，從而形成腐蝕芯，對鍍層的質(zhì)量產(chǎn)生影響。石英砂和銅渣都是一次性磨料，不能回收利用，所以成本高。另一種是金屬磨料，主要用于船廠、集裝箱廠、鋼結(jié)構(gòu)廠的鋼（或鋼）預(yù)處理線和再生噴砂車間。我國國產(chǎn)金屬磨料主要有鋼砂、鋼丸、鋼絲型材。

2.3磨料顆粒形狀

噴砂后垂直切割工作面，在放大鏡下可以看到由無數(shù)兩端相連的波谷和峰峰組成的連續(xù)曲線，稱為粗糙度輪廓曲線。由圖1可以看出，經(jīng)顆粒磨料清洗后的鋼件表面呈波浪形曲線[圖1（a）]，經(jīng)砂磨料清洗后的鋼件表面呈鋸齒形曲線[圖1（b）]，醇溶型無機(jī)富鋅底漆和電弧噴涂鋅鋁涂層的表面形狀曲線呈“之”字形，以提高涂層的附著力。

2.4磨料的顆粒度

噴砂實(shí)際上是一種磨料顆粒不斷撞擊表面進(jìn)行清潔的過程。而磨料顆粒的大小則對粗糙度大小以及噴砂的效率起到了決定性的影響，磨料的顆粒越大，那么相應(yīng)的產(chǎn)生的動(dòng)能也就越大，表面的粗糙度也就越大。這也就是說，在質(zhì)量相同的條件下，顆粒數(shù)越小，那么清理的效率也就越低，且清理量的覆蓋率也越低。而顆粒數(shù)大，則不管理清理的效率還是覆蓋率也都會(huì)越高。

2.5磨料的硬度

該磨料硬度高，粗糙度大，清洗效果快，使用壽命短，消耗量大。原料越硬，噴砂和噴砂設(shè)備的磨損越大。鋼磨料的適宜硬度為HCR52 ～ 60。

2.6磨料清潔度

影響潔凈度的主要因素有兩個(gè)，一個(gè)是油污，特別是鋼型材，基本上很難去除，另一個(gè)是水，金屬磨料遇到水凝結(jié)，不能保證噴砂、拋丸的質(zhì)量。

3涂裝工藝

3.1涂裝工藝流程

船廠、橋梁廠鋼板較厚，從預(yù)處理拋丸，先噴車間底漆20μm使其具備3～6個(gè)月工序間防銹能力，工藝流程為：鋼材→拋丸→噴車間底漆→切割、焊縫處理→組裝→噴砂→預(yù)涂→底漆→中間漆→第一道面漆→吊裝出廠。噴車間底漆、再噴砂，二次表面處理的效果明顯好于一次除銹的效果。集裝箱廠、鋼結(jié)構(gòu)廠使用鋼材較薄，使用量少的廠就采用直接拋丸，工藝流程為：鋼材→拋丸→切割、焊接→組裝→預(yù)涂→底漆→中間漆→面漆→吊裝出廠。但從拋丸的效果，拋丸后放置的時(shí)間都不如二次噴砂的效果。

3.2拋丸

拋丸清理廣泛應(yīng)用于鋼板預(yù)處理機(jī)。鋼板前處理，每個(gè)廠的鋼板前處理設(shè)備不同，設(shè)備、工藝條件也不同，但主要有拋丸、噴車底漆、烘干三段，每個(gè)工位采用關(guān)鍵點(diǎn)接觸式或草形軌道結(jié)構(gòu)，形成輪給鋼板，軌道傳動(dòng)速度可根據(jù)鋼板銹蝕程度等因素進(jìn)行調(diào)整。拋丸機(jī)的總傳輸速度控制在2.5-4 m / min，和容器的傳輸速度大于6.0m / min。為確保拋丸機(jī)其清洗裝置、磨料循環(huán)系統(tǒng)還有通風(fēng)除塵裝置能夠正常運(yùn)行，就需要實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)的嚴(yán)格把控，從而確保拋丸質(zhì)量能夠滿足要求。鋼板前處理機(jī)中的磨料均為金屬磨料，該機(jī)中采用鋼砂和鋼丸組合的方法，新型鋼板前處理機(jī)，拼配的方案如表3所示。

正常投產(chǎn)后，隨著棱角鋼砂變圓，單獨(dú)添加G40級合金鋼砂，添加頻率視情況而定。

結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)的涂裝工作當(dāng)中，表面處理是極為重要的工作環(huán)節(jié)。在該工作環(huán)節(jié)當(dāng)中，主要的工作內(nèi)容有表面缺陷處理、清潔度、磨料、粗糙度還有鹽分限制等各種技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制。為保證鋼結(jié)構(gòu)的涂裝質(zhì)量，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膾佂琛娚暗韧垦b工藝和技術(shù)條件。

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