挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计

挪威挪威 HAKRDANGER 大桥钢箱梁涂装工艺设计大桥钢箱梁涂装工艺设计 李连缀 上海振华重工集团有限公司涂装研究所 201913 李敏风 中国钢结构协会防火防腐分会 200136 主题词 大桥钢箱梁 热喷锌 重防腐涂料配套 涂装工艺设计 一 概况 上海振华重工集团为开拓国内外钢结构桥梁制作的业务渠道 在成功完成 东海大桥 韩国三川大桥 美国奥克兰大桥钢结构任务制作任务后 近期又承 接了挪威 HAKRDANGER 大桥钢结构的制作业务 该桥钢结构箱梁总长 1300 多米 总量超过 4 5 万吨 钢结构状况和业主规定的防腐配套方案对涂装工艺 提出了较高的要求 因此涂装成了关键工艺 直接关心到桥梁的制造质量 和 成本控制水平 上海振华重工涂装研究所为保证涂层质量 提高经济效益 特 进行了涂装工艺设计 目的是使长兴基地涂装流水线及各种涂装工艺参数适应 Jotun 公司的重防腐涂料配套 二 涂装工艺设计依据 1 防腐涂层的配套方案 根据设计 在 HARDANGER 大桥的钢结构不同部位 有七个不同的防腐 配套方案 涉及热浸镀锌 热喷锌 重防腐涂料涂装三大类防腐方法 总共需 喷涂五种重防腐涂料 最主要的钢箱梁内外侧配套的涂层配套方案如表 1 表 1 钢箱梁内外侧涂层的配套方案 部位配套方案Jolun 公司名称膜厚 m 底层热喷锌100 封闭漆环氧连接漆 Pengnard Tic Coat 40外 侧 中层漆双组份环氧中层漆 Jola Cote 100 universal 面漆双组份聚氨酯面漆Hard top XP60 内侧低表面处理双组份环氧漆JolamsTic87100 分析钢箱梁的涂层配套方案 他们具有下列优异性能 1 1 防腐蚀性能优异 特别是外侧涂层配套 对照 ISO14713 国际标准 在 C4 严重大气环境条件 下 具有大于 20 年的涂层使用寿命 如表 2 表 2 ISO14713 热喷涂防腐蚀涂层体系 腐蚀环境涂层寿命涂层体系腐蚀环境涂层寿命涂层体系 C4 20 喷铝 100 m 封闭 喷锌 100 m 封闭 C2 20 年 喷铝 100 m 喷铝 50 100 m 封 闭 C5 20 喷铝 150 m 封闭 喷锌 150 m 封闭 C3 20 年 喷铝 100 m 喷铝 100 m 封闭 喷锌 100 m 喷锌 100 m 封闭 lm2 20喷铝 250 m 喷铝 150 m 封闭 喷锌 250 m 喷锌 150 m 封闭 1 2 环保节能性能优异 具体体现在 1 锌丝的纯度达到 99 99 不含 Pb Cr 等有毒重金属成分 2 在配套的重防腐涂料中 特别是外侧聚氨酯面漆和内测改性环氧漆 均不含铅和铬等重金属成分 详细指标如表 3 表 3 主要涂料品种环保指标 体积固含量 VOC g l一道喷涂膜厚 m备注 环氧连接漆4248035 改性环氧漆82150200322 系列不含 Pb Cr 通用环氧漆72240160 脂肪族聚氨酯6332060OUV 系列不含 Pb Cr 3 重防腐涂料大多为高固含量 VOC 低从表三明显可见 除环氧连接 漆外 其他涂料的 VOC 均在 320g l 下 4 喷涂面积较大的钢箱梁内侧单一使用了低表面处理涂料 表面处理等 级要求为 ISO 8501 Sa1 级 这对节约能耗起到了积极的促进作用 1 3 配套涂料的施工性能优异 从表三可以明显的看出 配套的重防腐涂料由于体积固含量高 只要充分 搅拌 一道无气喷涂就可达到规定膜厚要求 根据振华港机涂装流水线的实际情况 正确涂装工业流程的制定是涂装质 量的保证 结合 Jotun 涂料公司产品的施工性能 确定的涂装工艺流程如图 1 钢板 预处理抛丸喷车间底漆 切割 焊接 钢箱梁节段焊接 型钢 型钢抛丸 手工车间底漆 搬运至堆积支点防腐 运至涂装车间 钢箱梁内表面喷砂钢箱梁外表面喷砂 涂装电弧喷铝 涂漆封闭 转运至堆场 外表面涂中间漆 外表面涂面漆 钢箱梁工地拼焊 图 1 钢箱梁涂装工艺 三 涂装工艺设计 涂装工艺条件管理是涂装管理中最重要的部分 它贯穿在钢箱梁制造的每 个工艺环节中 只有在涂装施工前 针对长兴分厂涂装流水线的实际针对 Jotun 涂料公司配套涂料的施工性能 认真进行涂装工艺设计 才能保证涂 装质量 上海振华港机涂装研究所着重进行下列方面的工艺设计 1 表面处理 1 1 钢箱梁外侧 在技术标书中规定 钢箱梁外侧必须经过机械喷砂处理 清洁度达到 ISO8501 Sa3 级 粗糙度 Rz 50 85 m 钢材表面氯离子含量不大于 20mg m2 表面处理抓住下面工艺环节 1 喷砂前表面缺陷处理 按美国标准 ASTMA6 热轧钢结构钢板 型钢 钢板柱等通用技术条件 和我国国标 GB T14977 94 调查 钢材表面缺陷的种类 缺陷指钢材表面 结疤 裂纹 拉裂 折叠 夹质 压入的氧化皮等 及影响面积 同时按规定 提出修正要求等 2 去油脂及高压水清洗 按 ISO12944 4 的标准要求 采用合适的清洗剂和溶剂来去除钢材表面油脂 等污染物 所有钢材表面须用高压水清洗 水枪的压力范围为 34 70MPa 去除 钢材表面的溶剂 氯化盐 焊烟 灰尘等污物 3 钢结构表面缺陷的处理 ISO8501 3 焊缝 切割边和其他表面缺陷的处理等级 和 ISO12944 2 钢 结构暴露的腐蚀环境有一定的联系 见表 4 表 4 钢结构表面缺陷处理的级别与腐蚀环境的关系 焊缝涂漆维修 面漆涂装 桥面铺装 处理级别腐蚀等级 ISO12944 2 P1 P2 P3 C1 和 C2 C3 和 C4 C5 1 和 C5 M ISO8501 3 标准中对于钢材表面的处理级别 适用涂料施工的共分三个等 级 P1 轻微的处理 涂漆前需要考虑的最小处理 P2 彻底的处理 涂漆的大多数表面缺陷要修正和进行表面处理 P3 非常彻底的处理 表面没有可见表面缺陷 HARDANGER 大桥处于 C4 腐蚀环境 钢结构缺陷处理级别必须达到 P2 级以 上 表 5 钢结构表面缺陷的处理 4 磨料 上海振华重工长兴基地 设置有专门的喷砂房 均采用合金 轴承 钢砂 金属磨料循环使用 开工初期采用磨料的拼配方案为表 6 表 6 磨料的拼配方案 序号磨料名称比例孔径 mm 通过数目最大粗糙度 um 1钢砂 G4030 1 001891 4 2钢丸 S23070 1 001876 2 正常投产后 随着棱角钢砂变圆 单独 t 添加 G40 级合金钢砂 添加频率视状 况而定 合金棱角钢砂的化学成分见表 7 合金钢砂的物理特性见表 8 表 7 合金棱角钢砂化学成分 碳 C0 8 1 2 硅 Si0 15 1 2 锰 Mn0 2 1 2 铬 G0 6 1 6 硫 S 0 05 化学成分 Chemical Composition 磷 P 0 05 表 8 合金钢砂的物理特性 项目特性 颗粒度G40 形状棱角 裂纹 40 硬度52 60HRC 510 710HV 金相组织细匀回火马氏体 碳化物级别 2 密度 7 4 g cm3 含水率 0 5 PH6 2 金属磨料必须清洁 干燥 无油 无杂物 符合 SSPC AB 1 和 AB 3 标准 要求 磨料的导电率不高于 250 S cm 金属磨料的供应商必须提供磨料化学 成分 硬度 颗粒度分析等系列检验报告以及复合环保要求的 MSDS 证书 在 进货时 需要对磨料抽样检查 以确保磨料质量 5 喷砂 为保证金属外侧表面处理质量 需做到下列工艺条件 空气压缩机中安装油水分离器 按 ASTM4285 标准 将压缩空气中含水 含油率控制在允许范围内 保证空气压力在 0 55 0 75MPa 范围内 空气压力相差 0 01MPa 喷砂效率 相应变化 2 4 喷砂的其它技术条件见表 9 表 9 喷砂技术条件表 序号项目指标备注 结构文丘里等 材质碳化钨或碳化硼 1喷砂嘴 孔径10 12mm 14mm 调换 2喷砂距离200 300mm 3喷砂角度 60 70 4移动速度4 6 米 分 5空气软管空气管直径不应小于 3 2mm内径为喷嘴孔径 3 4 倍 1 2 钢箱梁内侧 钢箱梁内侧亦需进行除油 高压水清洗 使得钢材表面的氯化物含量为 120mg m2 钢箱梁内侧也需 扫沙 扫砂时施工技术条件为 空气压力 0 55MPa7喷距100 200mm 4压缩空气耗量1 5m3 min8喷射角度不小于 45 2 6 电弧喷锌质量要求 外观质量 平整色泽均匀 锌层的粗粒直径不超过 1 1mm 高度不超过 喷涂层的 0 6mm 涂层孔隙率5 45 2钢板温度 大于露点温度 3 底 中漆200lx3室内照明度 面漆300lx 4相对湿度 85 5室外施工风速 5m s 降雨天气停止施工 混合及稀释 在大桥钢箱梁上应用的 Jotun 涂料公司的四个产品 均系双组分涂料 由于产品的特性各异 它们在混合体积比 混合寿命 熟化时间 稀释剂类型 及比例均各不相同 必须按照 Jotun 涂料说明书 根据实际情况严格掌握 表 15 配套涂料的混合及稀释 稀释部位用途涂料名称A B 体 积混合比 23 熟 化期 23 混 合使用 期 稀释剂 类型 比例 封闭漆Pcnguard Tie coet 100 2 130min4hour17 30 中层漆Jotacoat universol 3 110min1 5hour17 外侧 面漆Hardtop xp10 11 5hour17 内侧Jotamasti c 87 6 110min2 0hour17 值得一提的是 A B 组分混合后 必须充分搅拌 搅拌均匀后 再加稀 释剂稀释 涂装间隔 在 Jotun 公司配套涂料的说明书中 详细规定了不同温度下最小的涂装间 隔 见表 16 表 16 各种涂料的最小涂装间隔 涂装时间 h 部位用途涂料名称 10 23 40 封闭漆Pcnguard Tie coet 1001863 中层漆Jotacoat universol742 外 侧 面漆Hardtop xp1474 内侧Jotamasti c 8724104 Jotun 公司未规定各种配套涂料的最大涂装间隔 参考文献 1 武建军 曹晓呤等 现代金属热喷涂技术 化工出版社 20