表面处理初级单元.doc

表面处理初级单元(国际保护涂料工程) (估计时间2.5小时)概念：绪言，提供国际保护涂料计算机培训系统的指导及详细情况，将本单元插入文章中(估计时间为 3 分钟)需用于该一般引言段落的内容涂料施工的表面处理对于实际使用的每一种涂装工序，例如：磷化处理，镀锌，电镀或涂漆待涂表面的最初清洁和处理都是工序中的一个步骤，该步骤决定了以后的涂装体系成功与否。为了取得良好的结果，在施工保护涂料之前，必须进行表面处理。 如要获得现代化涂料的长期稳定性，则需要既清洁而又粗糙的表面，除非该涂料是特殊设计用于施工在条件较差的表面上。据估计高达75%的涂料早期损坏，全部或部分都是由于不恰当或不合适的表面处理所致。用于施工保护涂料的表面可包括： 低碳钢合金 混凝土 铝，锌，铜和其他金属 不锈钢 木材 塑料在本课程中，我们将讨论以上所述的各种表面，同时清楚地认识到钢表面是用于保护作用中最常处理和涂漆的表面 (其次是混凝土) 。涂料施工前的表面处理内容可包括： 评价或检查表面状况，包括设计和装配中的缺陷 预清理，或除去表面上的可见沉积物，例如：油和油脂 进行纠正或减少设计或装配中的缺陷的工作 检查并记录预清理过程及清理缺陷，如有缺陷则清除之 使用任何适当的方法进行表面处理以除去有害的表面污染物表面处理中的许多因素都会影响涂料的寿命，包括： 油，油脂和污垢的残留物，这些残留物都会妨碍油漆对表面的附着或机械结合 化学盐类的残留物 (非肉眼可见)，这些残留物会在涂装后导致腐蚀 表面上的锈，会影响涂料与表面的结合 松散或损坏的氧化皮，会引起早期涂料损坏，紧密的氧化皮，会引起后期涂料损坏 锈垢，不能用任何涂料进行保护，也不能保持对钢表面的附着 锚链状外观 可能非常粗糙，以致形成难于用油漆进行适当保护的峰点，或 可能不够粗糙，由于失去附着力，可能会引起涂料损坏 机械清理设备造成的隆脊，毛口，锐边或切口，会由于涂料施工在不规则的表面上而造成不适当的涂膜厚度 表面冷凝，如果涂料施工在这种表面上，则会引起起泡和脱层 旧涂层，可能附着力差，或可能损坏太利害，不能复涂 现有涂层，可能不相容，会受维修涂料施工的影响待涂表面往往需要进行一些“预清理”。至少必须除去松散的污物和碎屑，并且待涂表面应完全可供油漆施工之用。检查污染物，包括重度沉积的油脂，污垢，灰尘，脏物，或水泥飞溅物，是整个涂装过程的一个重要部分。 检查表面清洁度是一个持续过程，在涂装过程中至少应进行三次： 任何表面处理工作开始之前 表面处理后，涂装开始之前 多道涂层体系中，各涂层施工之间设计缺陷许多结构的设计并未考虑涂装过程。设计缺点和装配缺陷易于使获得成功的涂料体系复杂化。施工人员或检查人员不能对由于设计人员，工程师和/或装配人员的工作所造成的问题负有责任。但是，检查人员可以提供有价值的服务，帮助确定由各工件的设计和/或装配所产生的问题的范围并协助解决某些问题。一些常见的设计缺陷包括： 难于到达或不可接近的区域 铆钉，螺栓或其他连接物 焊接处 豁缝 (特别是跳焊或靠在一起的表面) 重叠表面 (例如：水储槽的顶板) 定位拙劣或错综安排的角铁 螺纹状区域 不相似的金属 锐边，特别是那些角落，或粗糙切割的板材 结构辅助物难于到达的区域 难于进行合适涂装。对于这些区域需特别加以注意，以保证合适的涂装。例如：容器内部的加固构件就造成了一个难于到达进行涂装的区域。许多高大的容器在建造时就几乎没有考虑今后如何维修内表面。 为了便于维修，设计人员应将用于涂装的支撑物，例如：吊篮或脚手架合并在一起，以便易于拿到这些设备。铆钉和螺栓 结构物 会留下难于清洁和涂装的豁缝和区域。在这种条件下就难于保护螺栓。在可能的地方应该采用焊接来代替铆钉和螺栓结构物。 焊接处 通常，焊接处是平整表面上的粗糙，不连续的区域，并且可能会有许多锐边。焊接处往往清理不适当或根本不清理而留下焊接飞溅物，焊渣，和酸性焊剂残留物，如果这些缺陷不除去，可能会促进腐蚀。焊接区域，特别是储槽和容器内部的焊接处，应根据操作条件进行清理，磨光或冲洗并进行预涂。但是，打磨焊接处并不总是可取的，所以检查人员未向结构工程师咨询，不应批准打磨焊接处。焊接处通常采用化学测试溶液测试裂缝情况(例如：染色剂渗透溶液)，这将会在表面上留下污染物。施工在这种类型表面上的涂料与表面结合不好，很可能会发生早期涂料损坏，导致腐蚀。这种污染物难于除去，可能需要反复涂上溶剂，直至微量残留物不会影响涂料附着力或渗入涂层时为止。跳焊，锐边，裂缝，背面相靠的角会导致早期涂料损坏。这些问题可能会因为设计阶段缺乏预见而发生，也可能会因为装配人员缺少实际经验而发生。通常，重叠板面和顶板是采用跳焊的，这样就为涂装留下了一个不可接近的区域。同时，潮气会移动至二块板之间，从而发生腐蚀。背面相靠的角在建造中，经常采用背面相靠的角。这些角的背面往往不进行涂装，但有时会采用镀锌或无机锌等进行预涂。角与角之间的区域或许不可能进行清理和涂装。角周围的空间可采用填缝材料或厚浆涂料进行密封，以防止发生腐蚀及可能出现的边上涂料的咬边现象。边在典型的结构中，有许多直线型边。特别是装配时产生的切边往往不象I墚和H墚那样是园的，这就给以后的涂装工序带来了问题。涂料通常有从边上收缩和回拉的趋势，而在边上留下较薄的，较少的保护涂料。.在涂装过程中，边至少应进行一次预涂，最好在每道涂层都进行预涂，以增加边上的涂层厚度。 角落 (外角落和内角落)外角落象边一样会发生相同的腐蚀作用。他们应象边一样进行预涂。内角落有二个问题： 施工在内角落上的涂料会象在边上一样发生收缩，趋于形成与底材接触不好的桥梁。这种现象有时称作“墙纸作用”。 角落会容留脏物或堆积垃圾，这样涂料就会施工在一个污染的表面上。内角落应象其他表面一样进行清理，除去脏物灰尘等，最好在施工主要涂料前进行预涂。重叠板面重叠板面之间的小裂缝，会容留潮气堆积，并且因为该区域或许不能进行清理和涂装，所以会发生腐蚀。螺纹区域铆钉，螺栓头和螺母都难于进行涂装，需要加以注意以保证所有表面合适清理并涂装，因为有许多裂缝会造成腐蚀。接合表面(即：连接在一起的表面形成了一个摩擦夹口)是一种特殊情况，应进行清理，不涂装或采用已试验和已核准的涂料进行涂装。试验由英国标准和 ASTM 规定，适合该情况。无机锌涂料可能最常用于这种情况。 建造辅助物临时建造辅助物，例如：钩子，托架等，通常采用跳焊或单面焊的方式焊接在建筑物上。这些在设计时就定为竣工后要除去的临时辅助物，有时就留在了原处，并与原来施工的涂料一起进行复涂。在这种情况下，表面处理或涂料施工可能会比理想的要差，并会发生早期涂料损坏。这些辅助物应除去，再适当处理表面，并施工合适的涂料以避免周围涂料的过早损坏。其他可能会导致早期涂料损坏的设计问题包括： 不同的金属互相接触形成电流电池，会引发腐蚀过程并造成涂料损坏。在这类情况下，所有相连的不同金属都应进行涂装。 外表面上的凹陷处，由于限制了水的流动和排放或积聚了脏物或其他垃圾，因而会加速腐蚀。 能容留水或腐蚀液体的裂缝 不良通风，减慢了凝聚潮气的挥发。钢表面的缺陷人们尚未广泛意识到“表面处理”不只是除去所有的氧化皮，锈和污染物，而且还要适当“修整”钢构件以除去所有表面缺陷，这些表面缺陷会损坏漆膜或难于适当涂装得以保护。典型的表面缺陷包括： 锐边 表面层叠 裂缝 夹杂物应记住在先喷砂清理暴露，再打磨除去缺陷的地方，必须再处理邻近的区域以保持表面粗糙度。表面层叠和剥落最常见的钢构件上的表面缺陷是表面层叠，通常由轧钢过程造成。重要的是所有这种缺陷都应打磨除去，因没有漆系能有效地保护他们。在表面层叠和剥落较小的情况下，即使这些缺陷并不突出在表面之上，但以后可能会向上卷起并穿透漆系。裂缝任何形式的裂缝和深裂都会对保护性处理形成危险，因其不能有效地用漆填没。这些裂缝会容留杂质，聚集侵入的潮气和空气，在漆系下面为腐蚀提供一个场所。所有这些裂缝应打磨掉，除非裂缝太深不能打磨，在这种情况下，应采用焊接填没这些裂缝，然后磨光。夹杂物所有形式的表面夹杂物，例如：辗压的氧化皮，都应除去。所采用的方法有敲铲和/或打磨，在某些情况下，如需要的话，焊接填没可用来修复表面。 焊接条件 园边 (提及预涂，但归类于涂装单元)项目规格中如要求纠正装配错误应最为理想。检查人员必须保证按规格要求纠正这些缺陷，或者规格中未要求，检查人员也必须保证这些缺陷尽可能得以处理和涂装。检查人员精确地定位这些区域并在他们的检查日报告中进行记录。这些资料对业主将来的维修非常有用并且有助于确定涂料过早损坏的原因。任何会引起涂料损坏的豁缝和难于到达，或不可接近的狭小区域都应予以避免。焊接只应在那些有足够空间应对焊接点进行光滑处理的地方进行。因螺纹处非常难于清理和适当进行涂装，如可能的话，螺纹口应用法兰或填料口代替，以更便于油漆工施工。最后一个设计弱点是使用不同金属。不同金属相连在一起的地方(即：有一条金属通道)，存在双金属腐蚀的可能性。在这种情况下，可能存在阳极至阴极的不利关系。当阳极小于阴极区域时，腐蚀作用会集中在阳极，导致阳极区域迅速腐蚀可能出现点蚀。 保护涂料最好仅施工在阴极区域。如果阳极金属也要涂装，涂膜必须无针孔，以防集中腐蚀始于涂膜上的针孔。 装配缺陷检查人员可负责查找并记录装配缺陷。如果涂料配套方案要求修复这些缺陷，那么修复工作则应在下一步工作开始前完成。装配缺陷可分为以下几大类： 有缺陷的焊接 焊接飞溅物 (也称作飞溅物) 跳焊 粗糙焊接点 层叠部分 槽孔 尖角落和锐边 锋利的弯曲处和尖角有缺陷的焊接焊接飞溅物 (也称作飞溅物)焊接飞溅物是焊接时所产生的熔化金属粒子喷射至进行焊接的邻近的表面上。飞溅物有时易于用铲锤除去，但多数飞溅物，如要成功除去的话，则必须用冲击工具如砂轮或带角的磨轮磨掉。 焊接飞溅物可能会高出底材20密耳(500微米)或以上，难于用合适厚度的涂料遮盖。结果薄涂膜遮盖在焊接飞溅物上，会造成涂料早期损坏，产生腐蚀，随后在涂膜下蔓延。因此，焊接飞溅物的处理是非常重要的，必须在规格所要求的任何喷砂处理前采用机械方法除去。在储槽，容器等涂料用于浸渍使用及不可能经常进行检查的地方，除去所有焊接飞溅物，以减少或消除腐蚀发生的机会是非常关键的。跳焊合适的焊接技术同样重要。焊接应是连续的，而不是点滴型和间断型的。连续焊接价格比点滴焊接高，但一般来讲，延长涂料寿命所节约的费用抵销焊接多化的费用尚有多余。封闭该区域“最好”的方法是连续焊接，然后清理并磨光，再按规则涂装进行预涂。如果不可能进行连续焊接，则在预涂前，用与涂料体系相容的堵缝化合物填塞经过处理的重叠连接处。环氧和硅基料的堵缝材料已经成功使用。粗糙焊接处粗糙焊接处应进行打磨或修整以除去锐边和其他不规则形状。焊接中的空白点可用涂料搭接。隆脊和尖峰处难于涂装，涂料会从隆脊边上流回，而使该处的涂膜薄得多。重要的是所有焊接处都应进行打磨或修整以产生一个较光滑的表面。咬边及针孔应采用焊接填没。图15.2 粗劣焊接焊接飞溅物过多层叠层叠，疤痕，轧痕和其他这类缺陷必须纠正，以避免形成任何不可接近进行清理和涂装的区域。这张通过显微镜拍摄的特写照片展示了未除去的微小碎片。甚至在施工二道涂层后，仍可穿透表面而见，造成了一个空白点。图 15.3 层叠的显微照片未涂漆槽孔任何种类的锋利锯齿状物都会给产生连续涂膜带来困难。这些锯齿状物应磨园，以使整个表面能均匀并完整地进行涂装。施工在槽孔上的涂料可能会搭接在槽孔上，从而造成一个会发生腐蚀的空白点。尖角落和锐边由于表面张力，涂料趋于从锐边上缩回，特别会发生在涂料干燥和/或固化的回缩阶段。锐边应磨园。锋利弯曲处和尖角涂料会搭接在锋利弯曲处和尖角的底部，造成一个空白点，可聚集潮气，引起腐蚀。这种条件不易改变或“纠正”，所以在涂料施工时需要多加小心。采用漆刷进行预涂会有助于保证达到合适的遮盖程度。 NACE公布了标准的推荐做法RP0178，“装配缺陷，表面用漆要求，和内有衬里用于浸渍使用的储槽和容器在设计中应适当考虑的问题”。在设计过程中，设计工程师与涂料工程师或指定人员一起工作，可使用该带有插图的标准及随附的焊接复制品作为有用的指导，以避免许多常见的设计缺陷和装配缺陷，而这些缺陷会给整个涂装方案带来不利影响。配套中会引用同样的标准，为表面处理的预清理阶段后的可接受状况提供了一个形象化的指导。(注意：这儿有塑料焊接复制品的照片)图15.4 锐边上的涂料收缩无论检查人员或油漆施工人员都不易控制设计方面的问题，而这些问题造成了难于涂装或不可能涂装的区域。但是，这些人员在进行检查或准备工作时都应密切注意这些难于涂装的区域。他们应详细书面报告这些区域的情况并使监督人员或业主代表引起注意。同样，鉴别可能导致不良涂料性能的装配缺陷也是很重要的。缺陷应予以鉴别，记录并采取纠正措施。关于纠正措施的责任常常引起争论。如果缺陷在进行表面处理时或之前得以纠正，那么涂料性能则要好得多(因此就长期而言，更为经济) 。钢表面的条件新的或用过的未涂漆钢板可归于四种常见状况之一，用二张普通图片标准予以说明： SSPCVis I ISO 85011常见状况为 A，B，C，和D 级锈蚀，叙述如下： A级锈蚀钢表面完全被粘附的氧化皮覆盖，极少量或无可见锈 B级锈蚀钢表面被氧化皮和锈覆盖 C级锈蚀钢表面完全被锈覆盖，极少量或无可见点蚀 D级锈蚀钢表面完全被锈覆盖，可见点蚀这些初始状况会影响必须或可能达到的表面处理等级，关于这方面的情况，以后将在本单元的表面处理标准章节中详细叙述并全面讨论。铝，木材，混凝土，锌(镀锌)和钢，特别是先前用过的钢表面的合适清理对于达到所选择的涂料体系的性能是至关重要的。待处理表面与待油漆表面的状况和性质会影响将要进行的表面处理工作的等级。严酷环境，如：海洋和化学环境，通常需要高度清洁的表面，以保证涂料体系的良好性能。偏远地区环境污染较少所以使用相同涂料，但性能较好，或者施工在处理等级较差的表面上，但可获得相同性能。涂料体系在与钢板的粘接能力上大不相同。一些涂料具有良好的润湿性，例如：环氧厚浆涂料，中油和长油醇酸涂料及某些沥青产品，在清理不够彻底的表面上粘结比其他涂料好。但所有漆系都是在适当清理并具有良好粗糙度的表面上性能更好。表面处理方法表面处理技术包括： 溶剂清理 手动工具清理 动力工具清理 火焰清理 酸洗清理 喷砂清理，采用钢丸或有棱角的钢砂 水喷射清理，仅用水 水喷射清理，用注入磨料的水新的或未油漆的表面新的，未油漆的钢表面较易清理。假如表面未曾暴露于化学或海洋环境而遭受腐蚀，最大的难题则是除去氧化皮沉积物。采用钢丸或有棱角的钢砂进行喷砂清理易于除去大多数氧化皮。使用钢砂进行喷砂的优点是同时会产生有角的表面轮廓，使涂料附着良好。不采用喷砂清理难于除去紧密附着的氧化皮。新的，未油漆的金属，例如：铝或锌可用轻喷砂清理而得到既清洁又粗糙的表面。涂料对于处理过的表面的合适附着力难于用其他方法获得。也许可以用化学方法或溶剂清理表面，但之后必须使用特殊底漆例如：酸磷化底漆以获得良好的性能。氧化皮氧化皮是生产过程中热钢板与外界氧气反应而形成的。这样，新产生的热轧钢表面一般会被蓝黑色的氧化皮沉积物所覆盖。 氧化皮对钢板的附着力是无法预言的，可由紧密附着至轻度附着而变化。如果用涂料复涂氧化皮，涂料则随着氧化皮从钢板表面上分离而损坏。同时，氧化皮比较光滑，这对今日之高固体，快干涂料是一个重要因素。涂料对光滑氧化皮的附着力可能较差，结果失去附着力而导致涂料损坏。各种氧化皮相对裸钢而言是阴极。当钢板被氧化皮部分覆盖而面临腐蚀时，作为阴极的氧化皮并不腐蚀，而被作为阳极的钢板所保护。腐蚀确实发生在阳极表面上，钢板遭受腐蚀。这种作用与一般要求的恰恰相反。 当多数表面被氧化皮覆盖时，阳极区域的腐蚀可能会由于不利的区域作用而加速：大阴极 + 小阳极 = 阳极迅速腐蚀为取得最佳结果，新钢板应采用磨料喷砂进行清理，以除去氧化皮并为最佳的涂料附着提供一个具有锚链状外观的表面。腐蚀的表面暴露于外界并随后受到腐蚀的表面可能更难于清理。这种表面通常粗糙并可能有深坑和其他凹凸不平处。当化学污染物由于化学 (腐蚀) 反应而粘结在表面上时，如要除去则需特殊处理。清理腐蚀钢板的过程通常与清理新钢板相同，有手动和电动工具清理，喷砂清理，或许还有水喷射清理。腐蚀的镀锌或涂锌表面锌暴露于大气中会形成氧化锌和/或碳酸锌的钝化膜。假如钝化膜紧密附着的话，由于其比较粗糙，故有助于油漆的附着。松散附着或粉状的盐类则应在涂装前除去。如果使用压力水技术并有充足的清洁淡水，水洗则可能是除去多数松散附着的锌盐最有效的方法。但这种技术不如喷砂清理有效。锌表面应在油漆前进行轻喷砂( 刷喷砂) 以使表面粗糙，或用酸性溶液处理 (例如：酸磷化底漆或酸清洗溶液) 以提供一个具有粗糙度的表面。这些处理都将增加涂料对底材的附着力。最新见解是在涂装前采用喷砂清理取得好结果，而不是靠磷化底漆提供良好的附着力。油基涂料，例如：醇酸或环氧酯涂料，当施工在镀锌或涂锌表面上，由于涂料与锌表面之间称作“皂化”的反应而使其性能不好。这种反应形成“皂”，引起油基料的降解，继而涂料失去对锌表面的附着力。腐蚀的铝表面铝在大气中氧化，形成氧化铝的钝化膜，这与锌和涂锌表面非常相似。表面应先轻喷砂或用钢丝刷除去粉状或松散附着的盐类，然后用铝(例如：磷化底漆)进行处理，再涂上涂料。应选择以配套性著称且对清洁表面有强附着力的底漆。 通常要进行油漆的其他表面还有塑料，木材和混凝土。所有这些表面需要特殊的表面处理以及适合他们特殊性质的涂料。关于这些表面的处理可见高级单元中的表面处理章节。涂料的选择表面处理方法的选择通常由所选择的涂料体系类型决定。涂料应与所希望的或可能的表面处理等级相适合。如果涂料想要通过很少的表面处理而取得成功的话，则必须选择表面容忍性好的涂料。多数涂料需要较高标准的表面处理。现代化高性能涂料很可能需要喷砂清理至高度清洁，在某些情况下，可能还要求表面无化学污染物。所要求的表面清洁程度与所使用的涂料类型密切相关，虽然，一般来讲，较高标准的清理将使任何涂料体系都提供良好的长期保护。 一些涂料对粗劣表面条件的容忍性比另一些涂料好 通常，较好的表面处理导致较长的涂料寿命 专门选择涂料及适合该涂料的表面处理方法溶剂清理溶剂清理是一种除去钢板表面所有可见油类，油脂，污垢，冲压及切割物和其他可溶性污物的方法。其目的是在施工油漆前，采用溶剂清理结合指定的表面处理方法除去锈，氧化皮或油漆。SSPCSP1标准是唯一常用于有效指导溶剂清理的标准，用以除去油类，油脂，脏物，污垢，冲压物和其他类似有机化合物。该标准规定了各种“预清理”方法，包括： 用抹布擦溶剂 将底材浸于溶剂中 喷涂溶剂 蒸汽去油脂 蒸汽清理 乳液清理 化学脱漆 使用碱性清洁剂不同种类的溶剂清理材料可能会相冲突。有机溶剂，例如：酮类，松节油，石脑油，松香水，甲苯，二甲苯等，通过溶解和稀释表面上的油类和油脂污物而清洁金属。一些用作溶剂清理的有机溶剂可能对健康有害而且一般易引起火灾。特别是甲苯在许多国家都受到健康和安全方面的限制。除去无机材料，例如：氯化物，硫酸盐，焊剂和氧化皮不采用有机溶剂。应采用清洁溶剂进行最后的洗涤或冲洗，否则，当最后洗涤的溶剂挥发后，会在表面上留下少量油膜或油脂膜。这种薄膜会影响涂料对表面的附着力。某些溶剂(例如：甲苯和二甲苯)也会溶解某些漆膜，所以可将这些漆膜从表面除去。非转化型涂料（例如：氯化橡胶，乙烯类)最易被溶剂软化或除去。一般条件下，可作为一般用途的溶剂是最低闪点为100F(38C)的石油基松香水。在温度为80F至 90F或28C至32C 的天气，应使用最低闪点为120F ( 50 C)的高闪点松香水。所有溶剂都有潜在的毒性，根据联邦政府及当地关于临界值(TLV)的规定，这些溶剂应在其浓度足够低以使工人能安全呼吸的条件下使用。在密闭空间中以及当安全浓度超过规定时，应使用合适的新鲜空气面罩。所提供的新鲜空气应不含从引擎废气等而产生的一氧化碳(CO)或其他污染物。空气中的溶剂浓度应不超过易燃，火灾或爆炸可能发生的下限，称作低爆炸极限(LEL)。这种浓度最易出现在狭小空间，例如：储槽，管道或容器中。通常，费用考虑及法规限制使得有机溶剂的使用如此严格，以致于劝阻人们除非是在严格控制或特殊情况下，否则不要使用这些溶剂。(参见 SSPC 涂装手册，第 2卷， 199 1, 20, 2 1页)碱性清洁剂，例如：磷酸三钠(TSP)和氢氧化钠，皂化某些油类和油脂，其表面活性化合物可洗去诸如油类等其他污染物。这些清洁剂也会皂化某些涂料的基料，所形成的皂类易于用水洗去。通常，碱性清洁剂与表面活性剂(润湿剂)，阻聚剂和洗涤剂化合形成专利产品，应根据生产商的指示使用这些产品。这些产品常常在高温下使用。在清洁过程中，可能会有微量的皂化膜留在表面上，这层膜必须洗去，通常用高压热水冲洗。留在表面上的残渣会影响涂料对金属表面的附着力。 pH试纸可用来测试清洗的有效程度。通常清洗表面的pH值不应高于清洗水的pH值。在某些情况下，业主可能选择酸洗，例如：0. 1%重量的铬酸，重铬酸钠或重铬酸钾，来中和表面上微量的碱。使用碱性清洁剂和铬酸时应遵守安全措施。碱性材料会引起烧伤，铬酸会引起皮炎。工人应戴橡皮手套和安全护目镜或眼镜，在喷涂溶剂时应使用防毒面具。 酸性清洁剂，通常由相当强的酸，例如：磷酸(H3PO4)与少量的表面活性剂，水混溶溶剂，有机润湿剂和乳化剂组成。酸性清洁剂通过化学侵蚀和溶解反应产品除去污物。可用来除去腐蚀产品及用于其他特殊目的。碱性或酸性清洁剂的废弃物往往是一个麻烦，废弃物或用过的材料的收集是至关重要的。用过的材料不能冲入正常的排放系统或普通水系统。洗涤剂，由于使用有机溶剂日益严格的规定以及使用碱性或酸性清洁剂的安全问题，导致在除去表面上的油类，油脂和其他类似污物时，洗涤剂的使用日益增加，特别是生物降解型洗涤剂。通常，这些清洁剂由缓冲盐，分散剂，皂和阻聚剂组成，他们润湿，乳化，分散及溶解污物，然后用水（通常是热水)或蒸汽洗去。这些洗涤剂常常在150F至212 ( 65C至100 C)的温度下使用。乳化清洁剂，较典型的是专利产品，应根据生产商的指示使用。这些清洁剂可能含有油溶性皂或乳化剂，缓冲盐，分散剂和阻聚剂，以及煤油和某种类型的松香水。乳化清洁剂通常喷涂在待清洁表面上并通过润湿，乳化，分散和溶解作用除去污物。一般说来，乳化清洁剂会在表面上留下一层薄油膜，该油膜必须用热水，蒸汽，溶剂，分散剂或某种类型的碱性清洁剂洗去。如果不需要强溶剂，水倒是一种常用溶剂，可用来清理表面，会起到十分良好的作用。我们将在讨论水喷砂清理和水喷射清理时再讨论其用途。使用任何清洁方法都必须采用合适的安全措施。同时，彻底冲洗表面也是很重要的，特别是使用碱性清洁剂或酸性清洁剂时，将污物残留量减到最少，并除去会对以后的涂料性能有不利影响的清理材料的残留物。手工或手动工具清理 手动工具清理是一种使用非动力工具处理钢板表面的一种方法。手动工具清理除去所有松散的氧化皮，锈，油漆和其他有害的外来物质。一般不考虑采用这种方法除去粘附的氧化皮，锈和油漆。如果氧化皮，锈和油漆不能用钝刮刀铲起，则被认为是粘附的。常用于控制手动工具清理过程的标准是手动工具清理SSPCSP 2 (类似于ISO 8501 1, St2或 St3). SSPCVis-3, ISO85011或由合同各方同意的其他可见的表面处理标准可用来规定所要求的表面或检验所达到的状况。(参见 SSPC涂装手册，第 2卷， 199 1，第 35页)。 所有这些标准都规定用钝铲刀确定污物是否牢固附着。注意：某些检查人员已被告知使用锋利的刮刀，这是违反标准的。用于手工清理的工具包括： 钢丝刷 刮擦工具 凿刀 小刀 铲锤手动工具清理操作开始时，需进行的一些步骤是： 检查表面以判断其状况，厚层锈是否存在，检测是否有外来物质，例如：油类，油脂或脏物。 可能会规定或要求进行溶剂/乳化清理以除去油类，油脂或脏物。应使用尖锤除去厚层锈。 采用前面提及的任何手动工具清理表面，然后在涂装前进行检查。涂料应在说明书要求的时间内进行施工。手工清理是最慢的，可能最不能令人满意的表面处理方法。常用工具为钢丝刷或刮擦工具或尖锤。速度慢，劳动强度大，费用高且结果还不尽人意。采用这种方法实际上不可能除去所有的锈和氧化皮。工人也因各种复杂原因而不愿从事这种艰苦的手工劳动。采用这种方法因其速度慢及劳工关系恶化而导致清洁表面的费用大大增加。手动工具的优点是便于携带且不需提供能源。这种方法非常适合在靠近其他工人工作的地方需进行小面积施工时，或者清理难以到达的区域，例如：在100米(300英尺)的高空中维修通讯塔时使用。手工清理仅应在由于天气或当其他因素的影响而不能采用另外更有效的方法时使用。手工清理是最古老的表面处理方法之一，一般在下列情况下使用: 无动力操作设备可提供时 动力工具不能接近的区域 工件太小，不能使用动力工具动力工具清理动力工具清理是一种使用动力协助手动工具进行钢表面处理的方法。这些工具基本与用于手动工具清理的工具相似，但要使用诸如电或压缩空气等能源。该过程除去所有松散的氧化皮，松散的锈，松散的油漆和其他有害物质，不用于除去粘附的氧化皮，锈和油漆。在SSPCSP2标准中，不能用钝刮刀铲起而除去的氧化皮，锈和油漆被认为是粘附的。控制动力工具清理过程最常用的标准是 SSPCSP 3 或 ISO 8501 1 St3。图 19.1 一批动力工具动力工具清理常用于维修。除了用于除去松散的氧化皮，锈和油漆外，该方法还用于在磨料喷砂清理前，除去焊剂，焊接飞溅物和层叠物及磨光粗糙焊接点和磨园槽孔。最常用的动力工具包括： 旋转钢丝刷 冲击工具 铲锤 (铲磷锤) 针铲 活塞铲 旋转铲 磨轮和砂轮旋转钢丝刷有二种设计类型： 直式，或直线型 垂直式，或直角型。这儿展示的是一把直角型钢丝刷。钢丝刷过多使用于表面会使表面受到损坏，因为过多的摩擦会产生光滑的表面，从而为大多数涂料提供较差的锚链状表面。旋转钢丝刷易将油和油脂散布在表面上，因此，在使用动力钢丝刷前，用溶剂进行清理是一个不可缺少的步骤。 抛光表面而不是提供一个粗糙表面是这项技术的特殊问题，这意味着旋转钢丝刷的使用与其他形式的动力工具清理相比较为不理想。冲击工具铲锤/铲磷锤是最广泛使用的冲击工具。凿刀插入动力工具，来自于由空气或电启动的活塞的冲击力先传送至凿刀，然后再至待清理的表面上。凿刀可有不同的形状和质地，应保持锋利，否则会将锈和氧化皮凿入表面。刮擦工具和凿刀可合适地安装在气动或电动冲击工具上。 铲锤或铲鳞锤是一种速度慢，费用高的表面清理方法，但在某些情况下(例如：必须除去重锈垢或厚漆时)被证明是有效的。因为这些工具会过度切入表面，除去坚固的金属，留下锋利的毛口，从而造成油漆过早损坏，因此使用时必须非常小心。这些工具可用于除去某些紧密附着的氧化皮和表面锈蚀，但不是最实用或有效的方法。因为很可能凿坏金属，然后需磨光以彻底修复。工具必须保持锋利，否则会将锈和氧化皮凿入表面。图19.2 气动直角型钢丝刷针铲针枪或针铲由若干对着表面震动的硬钢棒组成。其操作慢且有与其他动力工具相同的缺点，因具有摩擦作用，所以产生较光洁的表面，但确实具有一定的表面粗糙度。针铲对焊接点，角落和不规则表面有效。某些类型的针铲配有真空装置，用以除去含铅油漆以符合联邦政府关于禁铅的规定。活塞铲 活塞铲的操作与铲锤类似，但活塞作用与冲击工具相同。代替凿刀的锤子活塞是一个带有十字形切割端的圆柱形轴，有点象一个星形凿刀。这些铲锤具有一个，二个或三个活塞，也有多达15个活塞的大型活塞锤，用于钢甲板等平整，水平的表面。图19.3 气动针铲 多种不同的凿刀可供不同种类的工作之用。旋转铲这些工具有利于使用在大面积区域上以除去锈和氧化皮。使用时必须小心以防大旋转铲的刀具切坏金属，以致于金属点延伸至表面之上许多，继而由于油漆遮盖不足而造成油漆早期损坏。如果这些工具用于从表面上除去氧化皮和锈，表面很可能非常粗糙，操作必须小心以保证锚链状表面上的所有峰点被施工的涂料所遮盖。磨轮和砂轮磨轮和砂轮常用于处理表面以供涂漆。用于该目的的机器可能与那些用于动力钢丝刷的相同，但用合适的砂轮或磨轮代替钢丝刷。必须对用于这类清理设备的磨料砂的尺寸进行适当挑选。太粗的磨料造成的锚链状太深，可能不适合达到良好的涂料性能。太细的磨料则会造成磨轮很快堵塞，而使打磨过程效率很低。打磨很适合于除去焊接飞溅物，磨光焊缝，或磨园锐边和角落。磨轮常用于修复微小的装配缺陷。完全除去锈和氧化皮后，所得表面的锚链状外观极好，但这种方法在大面积上使用非常昂贵。盘式打磨机还有气动和电动打磨机可供使用，它有一个带填料的平整表面或具有研磨作用的表面与待清理金属表面接触。一些这种马达驱动的打磨机作轨道运行。可移动轴操作的旋转钢丝刷和磨轮用于小范围。在其他打磨设备中，磨盘和磨轮直接装在可移动的或固定的马达上。图19.4 气动直角磨轮动力工具清理至裸露金属 SSPC-SP11 19891989年，SSPC采用了一个新标准， SP 11，称作“动力工具清理至裸露金属”。当需要或指定最高的表面处理水平时(例如：SSPCSP11)，产生一定的表面粗糙度是表面处理操作中强制规定的部分。采用设计中规定的动力工具也可达到一定的表面粗糙度。SSPCSP11要求：在希望得到一个清洁，粗糙，裸露的金属表面而磨料喷砂清理又不可行或不允许时，使用动力工具清理。按SSPCSP11处理的金属表面，不用放大设备进行检查时，应无可见的油类，油脂，脏物，灰尘，氧化皮，油漆，氧化物，腐蚀产品和其他外来物质。如果原始表面遭受点蚀，少量锈和油漆的残渣会留在腐蚀麻坑中的低洼部分。 如果涂装是指定的，则表面必须达到不小于1 密耳 (25 微米) 适合油漆体系的粗糙度。按该标准进行动力工具清理所产生的表面清洁度高于SSPCSP3；但按SSPCSP11处理的表面与磨料喷砂清理方法处理的表面是不同的。虽然，用这种方法处理的表面看上去象近于出白或工业喷砂级，但未必与磨料喷砂清理所产生的表面相同。 用于达到SSPCSP11标准的表面所使用的合适的工具和磨料有： The MiniFlushplateDesco Mfg. Co. Inc., Long Beach, CA. Needle gunsAro Corp., Bryan, OR and VONARX Air Tools Co., Englewood, NJ. GrindOFlex wheelsMerit Corp., Compton, CA. NuMatic airinflated wheelsNuMatic Grinders, Euclid, OR 3M Heavy Duty RotoPeen flap assembly and 3M ScotchBrite Clean N Strip Discs and Wheels3M Co., St.Paul, MN. (Source : SSPC Painting, Manual, Vol. 2. 1991. pp. 5760.动力清理工具速度较手动工具快，但仍需大量劳动力切费用较高。从表面上的点蚀和凹凸不平处的底部除去锈和其他污物非常困难。为了适应日渐增加的环保规则，许多动力工具都装有真空回收系统，用来收集清理过程中产生的灰尘（特别是旧油漆) 。使用动力工具的主要缺点是其很可能与金属表面产生摩擦作用。动力工具的这种抛光作用是该方法最令人不满意的一点。抛光表面会影响油漆附着的质量，应尽可能避免产生这种作用。 喷砂清理喷砂清理的方法有： 离心喷砂 砂注入水喷砂 浆料喷砂 湿磨料喷砂 干磨料喷砂通常规定用于涂料施工的表面处理方法是按如下定义的干“磨料”喷砂。实际上，当施工现代化高级涂料用于保护表面时，也没有真正令人满意或经济有效的其他方法。喷砂过程的基本原理是以高速度向待清理表面喷射高浓度的小磨料粒子，除去锈，氧化皮，或其他表面污物（并获得合适粗糙的表面)。表面受到以高速度冲击的磨料粒子的摩擦作用。采用喷砂清理方法处理钢表面时，锈，氧化皮和旧油漆与一些底材金属一起除去。图19.9 干磨料喷砂已对磨料喷砂处理所达到的表面清洁度的各种等级和标准予以了规定。磨料喷砂清理中最常用的新钢板的清理标准是由NACE， SSPC，或ISO 制定的。 1994年10月，NACE 和SSPC 发布了下列用于磨料清理的联合表面处理标准： NACE No. I/SSPCSP 5 “金属出白级喷砂” NACE No. 2/SSPCSP 10 “金属近于出白级喷砂” NACE No. 3/SSPCSP 6 “工业级喷砂” NACE No. 4/SSPCSP 7 “刷除锈级喷砂”这些标准大约相当于由最初的瑞典标准发展而来的ISO标准。ISO85011公布于1988年，包括以下四个标准： Sa3 “喷砂至可见清洁金属” Sa2 “非常彻底的喷砂清理” Sa2 “彻底的喷砂清理” Sa1 “轻喷砂清理”每一标准体系仅代表可见外观的分级范围，每一种情况的最好等级放在第一位。喷砂清理的质量由目测决定，照片标准通常作为比较。所使用的喷砂清理等级与所产生的表面粗糙度之间无相关性，与化学污染物(或不可见盐类)的除去也无相互关系。对这些问题必须采用其他标准和测定技术。 喷砂清理设备磨料粒子可直接从压力容器送入高压气流而发射“压力喷砂”，或由迅速旋转的叶轮进行离心发射“离心喷砂”或“无气喷砂”。图19. 10 移动式直接压力喷砂罐直接压力装置这是最常用的磨料喷砂方法。磨料受压从压力容器(喷砂罐)通过喷砂软管喷出。这是一种用于重磅工件，例如：船厂，炼油厂和化工厂以及清理火车车厢和建筑物的高产方法。真空装置这种装置，磨料在喷砂后立即由真空回收，该方法在需无磨料飞向四周的情况下使用，例如：敏感设备附近。这种喷砂方法费用昂贵，仅用于特殊情况，例如：除去含铅油漆。吸入装置空气将砂子从料斗送入喷嘴，无压力施于料斗。将磨料从料斗送出的能量来自于通过文丘里管减小的空气压力。由于磨料以低速向前移动，所以这种方法用于轻量工作，例如：磨砂玻璃，喷砂焊接点，打磨车身及修补工作。喷射输送系统磨料吸入支管，通过弯管出来，再进入软管。该方法常用于细磨料。图 19.46 便携式直接压力喷砂罐必须选择合适类型的喷砂设备用于特定的工件。最常用的手工喷砂设备是压力罐，可通过加压于磨料罐将磨料送入压缩空气流。其他设计，例如：重力加料罐或吸入加料设备，不常用于工业范畴的喷砂处理。 当着重于控制灰尘和碎屑时，则在现有设备上装置真空回收系统，或采用特殊设计的装置。磨料和废物收集在一起，然后进行分离，磨料再循环使用。这种情况下使用的磨料必须适合再循环使用。使用喷砂设备的大小通常随工件大小变化，可从用于小工件只装1 袋磨料到装 40 吨磨料的范围内变动。记录用于工件的设备的数量，类型和尺寸是非常重要的。如果规格提出某种设备需求，但所用设备不符合这些要求，检查人员应向业主代表报告其不足之处。喷砂清理柜有时希望单个工件的喷砂清理在封闭的空间中进行，以使其他人能在邻近区域继续工作。如果这是正常要求，许多工厂则会购买或建造喷砂清理柜。典型的喷砂清理柜的大小可从非常小的“橱”操作者在柜外将手从柜旁的洞伸入柜内进行喷砂至较大的喷砂房。更高级的喷砂房可有轨道系统将大工件送入喷砂区域，并有磨料回收和再循环使用系统。一般说来，其喷砂装置与现场喷砂装置相类似。离心喷砂最复杂的喷砂清理柜用于大量钢板的定期喷砂清理，例如：船厂收到的所有钢板。这些机器通常称作“叶轮磨料柜”，用于连续操作，并具有不断将工件送入柜内的传输系统。这些喷砂柜常使用带有叶片的叶轮推动磨料，由此，叶轮磨料柜这一专用名词被广泛使用。这些喷砂柜也有磨料回收和再循环系统，可进行高速率清理。叶轮磨料柜喷砂自动化程度高，最适用于固定场所的重复喷砂清理工作。典型的场所包括船厂或钢结构装配设施，例如：建造石油生产平台及其辅助设备。该清理方法用于： 工件可带至设备旁时，因其是固定装置 大型表面，手提叶轮装置可穿过表面推动，例如：航空母舰的飞行甲板或混凝土表面，例如：地面，地窖等 不需要压缩机装置，包括空气/喷砂软管，磨料罐及附件 低生产费用离心喷砂可用于诸如管道，桩材，钢筋，横梁，平面等工件，一组离心喷砂轮装在喷砂房中，使工件通过设备时所有各个层面都能被清理。磨轮喷砂操作将在本培训教材的高级单元中再详细叙述。图 19.29 离心喷砂磨轮手工喷砂技术手工喷砂顺序覆盖整个待清理表面，喷嘴应以相当恒定的速度以直线移动，后一道搭接前一道并暴露清洁金属而无变色斑块。喷砂清理的标准应不高于，肯定不能低于规格所要求的标准。喷嘴对表面的角度应接近直角（90度)，但要稍小一些，以使磨料不会正好弹回至操作者。一些氧化皮很厚的表面，或有热喷锌或铝的表面，最好在初喷时角度较小(例如：45度)。操作者应意识到该技术由于在有效地除去现有涂层时受冲击角度的影响而产生一个减小的表面粗糙度。如果要获得正确的表面粗糙度，末道喷砂时喷嘴需以直角对准表面。喷嘴横扫速度由清理速率决定，应尽快彻底清理而没有不必要的停顿。软管软管是喷砂清理过程的一个重要部分，有二种不同的软管可供使用：空气供应软管这种软管将空气从压缩机运送至磨料喷砂装置。一般说来，空气管越大越好，建议内径不要小于1.25英寸。建议尺寸应为喷嘴孔径的34倍。软管长于100英尺，则内径应为喷嘴孔径的4倍。由于摩擦原因，管子大可消除通过空气软管的空气压力的损失。图 19.50 : 喷砂装置至喷砂罐的空气软管；至操作者的喷砂软管罐喷砂磨料软管有二类磨料供应软管： 四层管，当软管会遭受外部损伤时，或当存在操作者在直角状态拖动软管的危险时使用。 二层管，轻量管，由于其极大的灵活性很受一些喷砂人员的喜爱所有软管应具备帽型末端以供连接并防止任何潮气或压缩空气通过软管的编织材料进入软管内部。软管内的空气会引起软管盖冒泡，水则会造成软管上的包裹材料腐烂。磨料软管的大小和内径与其效率有关。软管不能太大。目前所用软管的75内径为1.25英寸至1.5英寸(31厘米至 38 厘米)。根据经验软管内径应为喷嘴孔径的34倍。为了便于操作，有时在软管的末端加上10英尺至15英尺(3米至4.5米)而内径仅为0.75英寸(19厘米)的“鞭子”。较小的内径造成压力大大下跌，建议操作者仅在必要时接上鞭子。现在多数喷砂软管都设有内部接地装置，通常将碳黑填充在软管材料中，以使静电放入地下。在某些情况下，还必须有附加的外部接地装置。只有接地的软管方可使用以保证操作者的安全。接头仅使用外部装置的接头。内部装置的接头会减小软管的内径并大大减少空气装载能力。除此之外，在空气和磨料撞击软管内部的螺纹接头的前缘处会产生湍流状况。该处压力下降并发生严重磨损现象。软管直径也就是内径至少应为喷嘴孔径的三至四倍。所有接缝处应仔细保持全部压力密封，任何泄漏应迅速修复快速接头穿透软管壁用外部螺丝固定。但螺丝不能穿透管子，否则会发生空气泄漏。接头用黄铜(寿命较长)和铝(较轻，易于举起) 制成。接头应封闭金属丝或应适当连接两头以保证安全接触，防止钩在不规则表面上而造成接头松开。应通过接头保持接地。图19.13 磨损及损坏的软管由于空气管道内存在着不可避免的压力下降现象，所以压力软管应尽可能短，喷砂软管(即罐子到喷嘴的距离)最好不要超过6米(20英尺)。必须使用长距离时，软管应呈直线状，任何弯曲处应宽大并有一个光滑的半径范围。 喷砂罐的安全措施喷砂罐的有效使用可在人工和磨料方面都节约费用。喷砂罐应每日倒空，如可能的话应保持干燥以避免磨料污染。为消除滴漏和压力损失现象应进行维修。容器应进