大型钢结构桥梁工程腐蚀防护的涂装工艺及质量控制.docx

大型钢结构桥梁工程腐蚀防护的涂装工艺及质量控制王锐 1，晁兵 1，安云岐 1，严生贵 1，于旭东 2，李少军 1（1.中国矿业大学江苏中矿大正表面工程技术有限公司, 江苏 徐州 221008；2.浙江省舟山连岛工程建设指挥部，浙江 舟山 316032）摘 要：针对目前长效防腐涂装行业存在质量问题，详细介绍了钢结构桥梁工程腐蚀防护的涂装工艺及质量控制手段，期望本标准工艺能对当前涂装施工企业提高涂装质量有所裨益。关键词：桥梁；腐蚀；防护中图分类号：tq639文献标识码：a文章编号：10079548（2011）12-003404anti-corrosion process and quality control for steelstructure of large bridgeswang rui1, chao bing1, an yun-qi1, yan sheng-gui1, yu xu-dong2, li shao-jun1（1. jiangsu cumt dazheng surface engineering technology co., ltd., xuzhou jiangsu 221008, china;2. zhejiang provincial construction headquarters of zhoushan islands link project, zhoushan zhejiang316032,china）abstract: the steel structure bridge corrosion protection coating technology and quality control measurementwere introduced in detail according to the existence quality problem in present anticorrosion coating industry. it was expected that this standard process can help the coating construction enterprise to improve their coating quality.key word: bridge; corrosion; protection0引言大型钢结构桥梁工程设计寿命长，一般为 50 a 以 上，特大型工程则在 100 a、120 a 甚至 150 a 以上，其 表面防护均采用长效防腐技术，目前长效防腐技术主 要是重防腐蚀涂料涂层技术和电弧喷涂复合涂层技 术，2 种技术在国内外桥梁工程上均有大量的应用实 例1。重防腐蚀涂料涂层技术首期免维护寿命一般设 计为 10 15 a2（目前已有涂料厂家担保 20 a 的工程 实例），电弧喷涂复合涂层技术首期免维护寿命一般设 计为 20 a 以上3。2009 年笔者参加了对江浙、湖北、广 东等地区的 30 余座桥梁工程的走访，结果发现重防腐 涂层体系首期维护寿命最长只有 13 a、短的只有 9 a， 金属复合涂层体系尚未进行首期维护（最长已运行 10a）4。虽然基本达到了设计要求，但根据现场反映，上述许多工程尤其是重防腐涂层体系在很短时间内 （3 5 a）就出现了边角锈蚀5-6，不得不对局部持续进行修理。 “三分材料、七分涂装”，尽管采用了可靠的防护设计、 先进的工艺技术以及优良的涂装材料，但涂装质量最 终还主要靠涂装人员严谨的涂装操作予以保障。而优 异的初次涂装质量，不仅减少了桥梁维修次数，保证工 程安全顺畅运行，还能大幅降低维护成本，保证甚至延 长首期维护寿命，具有十分突出的经济与社会效益。1涂装工艺桥梁工程涂装工艺流程见图 1，涂装开始前必须 进行工艺试验，涂装工艺一般都需要进行专家评审。涂 装工艺的要求具体如下。342011 年 12 月第 14 卷第 12 期dec2011vol14 no121.1 工艺试验1）正式施工前，通过工艺试验确定工艺参数，直至 涂层体系的性能达到设计要求，记录此工艺参数，并按 此工艺参数制作样块，经具有检测资质的机构检测合 格后方可正式施工。2）防腐蚀施工所用的检测器具均由具备相应资质 的机构检定合格，并在有效期内。1.2 前处理1.2.1 净化处理1）打磨。桥梁钢结构在转移到防腐涂装工序前，应 采用动力或手工工具清除钢结构表面的焊渣、焊瘤、焊 接飞溅物、毛刺，锋利的边角应打磨成半径大于 2 mm 的圆角。2）除油。钢结构表面油污应采用专用清洁剂进行 低压喷洗或软刷刷洗，用淡水冲洗掉所有残余物；或采 用碱液、火焰等处理，并用淡水冲洗至中性。3）除盐分。喷砂钢结构表面可溶性氯离子含量应 小于 7 g/cm2，超标时应采用高压淡水冲洗。当钢结构 确定未接触氯离子环境时，可不进行表面可溶性盐分 的测定；当不能完全确定时，应进行检测。4）保护。对于非涂装部位，销孔、测量基准点等，在 喷砂时应采取措施加以保护，避免喷砂处理时磨料飞 溅造成损伤。1.2.2 表面处理1） 磨料。 喷射清理用金属磨料应符合 gb/t18838.1 的要求；喷射清理用非金属磨料应符合 gb/t17850.1 的要求；电弧喷涂前应采用喷砂方式进行除 锈，磨料应选择棱角钢砂；涂料涂装前可采用喷砂、喷 丸或机械打磨方式进行除锈，对于重防腐涂料涂层应优先选用喷砂或喷丸除锈方式进行除锈。2）除锈后的清洁度等级。对于电弧喷涂，钢结构表 面处理达到 gb/t 8923 规定的 sa 3 级；对于环氧富锌 底漆和环氧磷酸锌底漆，钢结构表面处理达到 gb/t8923 规定的 sa 2.5 级；对于不便于喷射除锈的部位， 采用手工和动力工具除锈，钢结构表面处理达到 gb/t8923 规定的 st 3 级。3）表面粗糙度。电弧喷涂，钢结构表面粗糙度达 rz 60 100 m；无机富锌底漆，钢结构表面粗糙度达 rz 50 80 m；其他涂料涂层，钢结构表面粗糙度达 rz 30 75 m。4）喷砂除锈。喷砂除锈宜采用 0.4 0.8 mpa 的压 缩空气作动力，压缩空气和磨料应清洁干燥；喷砂枪的 喷嘴与被喷射构件表面的距离一般为 100 300 mm， 喷射方向与被喷射构件表面法线之间的夹角以 0 30 为宜。5）二次表面处理。在已涂无机硅酸锌、无机富锌或 其他类车间底漆的钢结构外表面再涂装涂料前，应采 用喷砂方法进行二次表面处理；在已涂无机硅酸锌、无 机富锌或其他类车间底漆的钢结构内表面再涂装涂料 前，可根据涂装体系设计要求采用喷砂/机械打磨方法 进行拉毛处理；无机硅酸锌、无机富锌车间底漆完好的 部位，可采用扫砂拉毛方法除去表面锌盐，并对焊缝、 锈蚀处喷砂除锈至 gb/t 8923 规定的 sa 2.5 级；或采 用打磨拉毛方法除去表面锌盐，并对焊缝、锈蚀处进行 打磨，除锈清洁度达到 gb/t 8923 规定的 st 3 级；对 需要热喷涂的钢结构焊缝预留部分，应在现场焊接后 采用喷砂方法进行二次表面处理，除锈清洁度达到 gb/t 8923 规定的 sa 3 级。352011 年 12 月第 14 卷第 12 期dec.2011vol14 no126）除尘。表面喷砂除锈后，对外表面应采用洁净的压缩空气吹扫，内表面用吸尘器清理，除尘后的喷砂表 面灰尘清洁度不大于 gb/t 18570.3 规定的 3 级。7）其他要求。遇雨、雪、结露等气候时，应停止除锈作业（室内作业除外）；一般情况下，应在表面处理完成 后 4 h 内进行涂料或热喷涂施工，当环境相对湿度不 大于 60%时，可适当延时，但最长不应超过 12 h；涂装 作业时钢材表面温度应至少比露点温度高出 3 ，现 场相对湿度小于或等于 85%；钢结构表面出现返锈现 象时，应重新除锈，检验合格后方可进行涂装施工。1.3 电弧喷涂1.3.1 电弧喷涂环境1）待喷涂钢材表面温度高于露点温度 3 以上；2）当施工环境通风较差时，应采取强制通风。1.3.2 喷涂前检查1）经喷砂处理并清洁后的钢材表面应干燥、无灰 尘、油脂、锈斑、污垢及其他污染物，清洁度应一直保持 到电弧喷涂完成；2）金属丝材表面应光滑、无氧化、无油脂和其他污 垢，不允许有较严重的表面缺陷，线材盘绕不允许有折 弯和严重扭弯。1.3.3 电弧喷涂工艺1）电弧喷涂施工时，应在受喷面上连续喷涂到规 定厚度；2）喷涂用气体应清洁、干燥，喷涂气体压力应不低 于 0.5 mpa；3）喷涂距离宜控制在 150 300 mm；4）喷涂时，喷涂微颗粒应尽可能垂直冲击基体表 面，喷枪与被喷涂面的夹角应不小于 60；5）喷涂过程中，喷枪移动速度应均匀；6）喷涂过程中，当发现基体表面温度过高时，可暂 停喷涂；7）喷涂过程中，应经常对喷枪进行清洁，避免积聚 金属粉尘。钢结构表面进行电弧喷涂施工后，应立即进行封 闭涂层的施工，最长间隔时间不应超过 12 h。在工地桥面施工时，施工期间应搭设桥面风雨棚。对需要在现场进行电弧喷涂的钢结构焊缝及预留 部分，应在现场焊接后并经喷砂处理达到 gb 8923 规 定的 sa 3 级后，采用与钢结构室内施工时相同的电弧喷涂工艺和涂层材料进行防腐施工。1.4涂料涂装1.4.1涂料涂装环境1）涂料施工环境温度宜为 5 40 ，相对湿度不 宜大于 85%，施工环境温度连续 5 个工作日低于 5 时，应采用低温固化产品或采取其他措施；2）在雨、雪、雾、大风以及强烈阳光照射环境下，不 宜进行室外施工；3）当施工环境通风较差时，应采取强制通风；4）涂料涂装时，钢材表面温度高于露点温度 3 方可施工，但不宜高于 50 。1.4.2涂料配制和使用1）涂料配制和使用前，应持有涂料供应方提供的 符合国家现行标准的涂料施工使用指南，涂料施工使 用指南至少应包括以下内容：防腐蚀涂装的基层处理 要求及处理工艺、防腐蚀涂层的施工工艺、防腐蚀涂层 的质量检测手段；2）对双组分或多组分涂料应按产品说明书规定的 比例混合，并搅拌均匀、熟化，在适用期内使用。1.4.3涂料涂装工艺1）试涂 正式涂装前或涂料产品生产批次变化后应进行试涂，涂料应按产品施工指南中规定的涂装方法（喷涂、 刷涂或辊涂）、工作温度、湿度及稀释剂施工；根据涂料 性能选择相应的喷涂设备，在使用前应仔细检查储料 罐、输料管道及喷枪是否干净、适用；检查压缩空气压 力、管道喷嘴是否符合工艺要求，压缩空气是否清洁、 干燥；试涂涂层的性能应符合设计的相关要求，试涂检 验合格后方可正式涂装。2）涂装方法 大面积涂装应采用高压无气喷涂施工；细长、小面积以及复杂形状构件可采用空气喷涂、辊涂或刷涂施 工；不易喷涂到的部位应采用刷涂法进行预涂装或在 喷涂后进行补涂；刷涂或辊涂时，层间应纵横交错，每 层宜往复进行；涂装过程中，施工工具应保持清洁、干 燥；按涂层配套体系要求，进行封闭涂层、底涂层、中间 涂层、面涂层的涂装施工。3）涂装间隔 按涂料工艺进行封闭涂层、底涂层、中涂层和面涂层施工，每道涂层的间隔时间应符合涂料的技术要求，362011 年 12 月第 14 卷第 12 期dec2011vol14 no12超过最大重涂间隔时间时，应进行拉毛处理后再涂装；每涂完封闭涂层、底涂层、中涂层和面涂层后，必须检 查干膜厚度，合格后进行下道涂装施工；涂装结束后， 涂层应自然养护后方可使用。其中化学反应类涂料形 成的涂层，养护时间不应少于 7 d。4）连接面涂装焊接结构：应按规定预留焊接区域，预留区域应按 相邻部位配套进行涂装。栓接结构：栓接部位摩擦面可 采用无机富锌防锈防滑涂料或热喷铝进行底涂。摩擦 面涂层初始抗滑移系数应不小于 0.55，安装时（6 个月 内）涂层抗滑移系数应不小于 0.45；栓接部位外露底涂 层和螺栓头处，在现场涂装前应进行必要的清洁处理。 对螺栓头部进行净化、打磨处理，刷涂环氧富锌底漆60 80 m，再按相邻部位的配套涂装体系进行涂装 处理；对栓接部位外露底涂层清洁处理后，按设计涂装 体系或相邻部位的配套涂装体系进行涂装处理。5）现场末道面漆涂装应对运输和装配过程中破损处进行修复处理，对 焊缝部位按设计要求进行防腐蚀涂装；应采用淡水、清 洗剂等对待涂表面进行清洁处理，除掉表面灰尘和油 污等污染物；应试验涂层相容性、附着力及外观颜色； 当附着力试验不合格时，应进行拉毛处理后再涂装。2 涂层质量控制要求2.1 外观1）电弧喷涂涂层应颗粒细密、表面均匀一致，不允 许有起皮、鼓泡、大熔滴、流缀、裂纹、剥落及其他影响 涂层使用的缺陷。2）涂料涂层表面应平整、均匀一致， 无漏涂、咬底、起泡、裂纹、气孔和返锈等现象，允许有 轻微橘皮和局部轻微流挂。2.2 厚度1） 施工中随时检查湿膜厚度以保证干膜厚度满足 设计要求。2） 钢结构主体外表面干膜厚度应采用“90/10”规则判定，即允许有 10%的厚度测量值可低于规定值，但每一单独厚度测量值不低于规定值的 90%。钢结 构其他表面干膜厚度应采用“85/15”规则判定。3）涂层 厚度达不到设计要求时，应增加涂装道数，直至合格为 止。4）涂层厚度测定点的最大值不应超过设计厚度的 3 倍。5）涂层厚度测量可采用 5 点法或 10 点法进行。2.3 附着力1）电弧喷涂涂层结合强度，应符合 gb/t 97931997 附录 a 的规定。2）涂层附着力应不低于 1 级（划格法）或不小于 3 mpa（拉开法），涂层附着力的检测方 法可由当事双方商定；无机富锌漆的附着力测试采用 拉开法，用于钢桥面的富锌底漆涂层附着力应不小于5 mpa。2.4 现场质量控制关键事项1）防腐蚀施工用材料的取样应在监理工程师见证 下进行。2）进场材料在施工前应进行复检，在监理工程 师见证下随机抽样送到有资质的检测机构进行检测， 检测结果全部要符合设计要求。3）防腐蚀施工每道工 序完工后都应经过自检、互检和专检，并填写相应记录， 其中自检由操作工自己检验，互检由作业班长检验，专 检由专职质检员检验，每次检查过程中发现的问题都 必须认真处理直到符合技术文件要求为止。专检合格 后报监理工程师检验，检验合格方可进入下道工序。4）各工序检验项目、检验方法及检验频次见表 1。涂装 完成后，构件的标志、标记和编号应清晰完整。表 1 各工序检验项目、检验方法与检验频次工 序检验项目检验方法检验频次表面净化处理表面油污和污物目视法每 个 施 工 段 检 查 1次，100%检验表面处理粗糙度目视法，比较样块对照；或粗糙度测量仪进行测量目视法，标准图谱或样板 对照每 个 施 工 段 检 查 1次，随机抽检 3 点每 个 施 工 段 检 查 1次，100%检验清洁度电弧喷涂金属涂层外观金属涂层 厚度目视法，比较样块对照每 个 施 工 段 检 查 1次，100%检验每 10 m2 取 3 5 个 点，每个点附近测 5 次（五点法）或 10 次（十点法），取平均值每 个 施 工 段 检 查 1次，随机抽检 13 点磁性涂层测厚仪测量金属涂层附着力现场检测采用栅格试验法；开工前工艺试验时，可采用拉开法进行检测铁试剂法孔隙率工 艺 试 验 时 检 测 1次，检测 35 点；施工过程中，随机抽检涂料涂装涂料涂层外观涂料涂层 厚度目视法每个施工段每道涂层检查 1 次，100%检验每 10 m2 取 3 5 个 点，每个点附近测 5 次（五点法）或 10 次（十点法），取平均值每个施工段每道涂层 检查 1 次，随机抽检13 点磁性涂层测厚仪测量涂料涂层附着力现场采用划格法；开工前工艺试验时，可采用拉开法进行检测（下转第 40 页）372011 年 12 月第 14 卷第 12 期dec.2011vol14 no12处理槽液温度自动控制、前处理阀门自动切换、喷漆室消防系统信号联锁、烘干室温度自动控制、烘干室加热 系统过滤器压差信号联锁、烘干室设备故障燃烧器自 动关闭信号联锁及循环风机和燃烧室工作时序自动控 制等功能。4 安全保护和环境卫生为保证车身试制涂装线“三废”满足国家的相关法 规，结合当地的实际情况对该线“三废”处理进行了科 学地规划设计。生活废水直接排放，工业废水集中到污 水池处理后排放；废漆渣通过专门高温焚烧设备处理 后深度掩埋；烘干室烟气和喷漆室废气经过处理达标 后高空排放。脱脂采用中温处理方式，水洗和防锈采用常温处 理。烘干室为对开门直通式结构，减少热能的浪费。气温 低时，烘干室燃烧室排烟管的热量通过热交换器给喷漆 室送风系统加热，达到热能最大化利用。重点消防对象 为喷漆室，喷漆室内防火探头与 co2 消防间阀门开关进 行信号连锁，一旦出现火花等火灾情况，室体壁 4 个 co2 喷头在规定的时间内会自动喷出 co2 进行灭火。在进行车底板遮蔽、底板 pvc 喷涂、底板底漆喷 涂的时候，车身下方设置防护杆，防止落物伤人。所有 设备平台按国家标准设置平台围栏及安全扶梯等。5 结语一条涂装线设计的是否先进取决于工艺是否满足 产品质量要求、设备结构是否合理、有限资源是否最大 的利用、节能环保是否满足国家相关法规等方面。本车 身试制涂装线在投资和厂房有限的条件下，对工艺方 案、物流方案、设备结构、机械化方式等进行了合理优 化，仅用 4 台主要设备实现了车身涂装几十道工序，完 全可以满足试制车身涂装的要求。在设备安全操作方 面的设置非常人性化，同时车间设计符合国家对节能 环保的要求。该车身试制涂装线为其他兄弟单位提供 了成功的设计案例，具有一定的推广价值。（上接第 37 页）2.5 质量验收材料验收时，应准备以下材料：设计文件和设计变更 文件；施工组织设计；原材料质量证明文件，包括原材 料质量合格证、复检报告；施工质量检查与控制记录； 施工过程中出现的有关技术问题处理记录；返修记 录；交接验收检查检验记录。3 结语根据笔者近 30 年的从业经验，如果