建筑钢结构涂料及配套设计 PPT课件

1 建筑钢结构涂料及配套设计在钢结构的设计中腐蚀控制极为重要 合理的防腐设计不仅可以使钢材的耐蚀性能充分发挥出来而且可以弥补结构性能身的不足 根据钢材腐蚀的电化学原理 只要防止或破坏腐蚀电池的形成或强烈阻滞阴 阳极过程的进行 就可防止钢材的腐蚀 采用防护层方法防止钢结构腐蚀是目前通用的方法 常用涂料 塑料 搪瓷等材料 通过涂刷和喷涂等方法 在金属表面形成保护膜 使金属与腐蚀介质隔离 从而防止金属的腐蚀 2 一 涂层配套体系设计五要素 相关标准 图一 涂层配套体系设计五要素 腐蚀环境 工况条件 防护寿命 性价比 3 涂层防护寿命 ISO12944 5规定涂层的使用寿命等级 表一ISO12944 5腐蚀环境 使用寿命 涂层关系 节录 单位 微米 目标工程的重要性业主的要求配套涂层的性能投资资金的可行性 由设计院确定 4 涂层使用寿命的概念 涂层设计的技术参数 不是商业上 承诺寿命 按ISO12944 2007规定 到第一次大修的年限 即达到ISO4628标准的Ri3级 锈蚀面积改为1 此时第一次大修性能价格比最高 没有一种加速腐蚀试验的方法来预测涂层寿命 不是钢结构的使用寿命 工况条件指目标工程在建成运行过程中的环境温度 相对湿度及其它压力 介质等腐蚀条件 对建筑钢结构来说 主要依据ISO12944 2大气腐蚀环境 C2 C 及室内外典型环境见表二 5 腐蚀环境的分类及典型环境 6 相关标准 ISO12944 2007 色泽和清漆 保护漆体系对钢结构的防腐保护 ISO4628 2003 色漆和清漆涂层老化的评定 GB T8923 1998 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB T13288 1991 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定 GB T18838 1 2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用金属磨料的技术要求 GB T17850 1 2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用非金属磨料的技术要求 GB50205 2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB50046 2008 工业建筑防腐蚀设计规范 YB T4390 2013 工业建筑钢结构防腐蚀涂装质量标准 7 性能价格比 遵循 全寿命经济分析法 LifecycleCostAnalysis追求最佳性能 价格比经济性与技术先进性相结合例 中国北海油田 应用高性能涂料配套 改性环氧漆各类富锌底漆聚氨酯涂料聚硅氧烷面漆 分析 总费用节约 8 选择长效保护 延长第一次大修年限 国际上目前广泛采用的是涂装年均成本 而非一次投资成本 涂装年均使用成本 式中 开始涂装费用 第一次大修费用 维修导致的停业损失 使用寿命年限 使用寿命越长 则涂装年均使用成本越小 9 二 建筑钢结构常用涂料及配套1 常用配套 醇酸底漆 占建筑钢结构涂料的三分之一 醇酸底漆只能与醇酸面漆配套 环氧富锌底漆等 镀锌钢板表面不能喷涂醇酸面漆 醇酸底漆的防锈颜料不能用红丹 含重金属成份 推荐使用磷酸锌颜料 醇酸树脂非化学合成 醇酸涂料系可持续发展涂料 醇酸涂料环保发展方向 醇酸底漆 醇酸面漆 内外侧 水性醇酸涂料高固含量醇酸涂料改性醇酸涂料 聚苯胺苯已烯丙烯酸有机硅 10 室外C 高性能配套方案 耐久性 年 富锌底漆类型 富锌底漆 环氧类中层漆 高性能面漆 丙烯酸聚氨酯面漆 氟碳面漆 聚硅氧烷面漆 无机富锌锌粉含量 水性无机富锌底漆醇溶性无机富锌 车间底漆底漆 有机富锌锌粉含量 环氧富锌底漆聚氨酯富锌底漆 11 建筑钢结构行业应用最广泛的是环氧富锌底漆和适应工程需要的环氧锌粉底漆等水性无机富锌底漆广泛应用 全国产量约一万吨 醇溶性无机富锌底漆需用环氧封闭漆进行封闭 环氧中层漆作用 承上启下 增强配套性能 增加涂层厚度 增强涂层防锈能力 以环氧云铁中层漆为主 有 迷宫 效应 高性能面漆丙烯酸聚氨酯面漆 配合钢结构制作工艺 分二道喷涂 可复涂性能好 氟碳面漆 耐候性好 施工时 注意复涂间隔 聚硅氧烷面漆 高固含量 低 防腐蚀性能好 可省却中层漆 12 表三室内钢结构防腐防火涂层配套 无机硅酸锌底漆本身可耐 高温 中间漆也可选择环氧磷酸锌中层漆 效果理想 防腐 防火涂料的兼容性 防火涂料与底漆无机富锌底漆 环氧富锌底漆 环氧中层漆等与防火涂料配套性能好 防火涂料与面漆 附着力测试良好施工时不会起泡 咬底面漆弹性 韧性能长期满足防火涂料膨胀 收缩 13 面漆室内钢结构 也可用环氧类 室外防火涂料面漆 醇酸 丙烯酸 氯化橡胶 聚氨酯 氟碳 聚硅氧烷喷涂面漆的作用 抵抗腐蚀性介质和对应力对防火涂料的破坏 对建筑总体起装饰美观作用 溶剂型防火涂料和溶剂型面漆之间有较好的附着力溶剂型防火涂料不能用水性面漆配套 14 2 电弧喷锌铝与防腐涂料复合涂层配套依据ISO14713国际标准 在C3 C4大气条件下 电弧喷锌铝与防腐涂料的复合涂层有大于20年的使用寿命表四 15 三 建筑钢结构的涂装工艺1 发展涂装工艺的重要性 任重道远 涂装四要素 涂装工艺 关键涂料涂装设备涂装管理 涂装工艺是涂料成为产品的过程 三分涂装 七分涂装 涂料 半成品 涂装工艺 合格使用寿命 涂装工艺关系到工程质量 工程使用寿命 涂装工艺关系到成本核算 经济效益 涂料 涂装的成本逐年增加 涂料 涂装技术的提高 环保节能的要求提高 劳动力 原料成本的增加 国际经济危机的影响 市场经济中不规范竞争 16 表五 各行业涂料 涂装成本比例 节能减排 环境保护 十二五计划硬指标建筑钢结构行业中涂装工艺高能耗 污染严重 估算数据 仅供参考 17 表面处理打磨 抛丸 喷砂 环保型涂料的发展必须依靠涂装工艺的配合高固含量的溶剂型涂料 体积固含量大于60 VOC 水性涂料 以水为分散介质无溶剂 活性溶剂 涂料 溶剂参予固化 反应成膜低表面处理涂料 金属粉尘砂尘噪音 金属热喷涂 锌粒氧化锌粉尘 喷漆 有毒有机溶剂漆雾噪音切割 电焊车间底漆的烟尘 18 树脂高性能化发展高性能涂料产品颜填料无金属 微细化溶剂低毒化助剂复合高效化 压力喷嘴气动搅拌 表面处理等级无气喷漆技术先进工艺涂装设备 需涂装技术的密切配合 双组份水性富锌 19 重防腐涂装行业内部发展极不平衡 集装箱行业 船舶行业 其他行业近几年集装箱行业推广三项先进工艺 采用液压泵作动力源 喷漆压力更加稳定 自动辊涂进行车间底漆施工 喷嘴多方位固定排列 集装箱箱体移动进行箱内外自动喷漆 达到效果 节能减排 提高自动喷漆的最高生产率 ITEU生产节奏小于三分钟 提高自动喷漆的均匀程度膜厚质量 两个90 减少涂料消耗量涂料耗量降低5 减少VOC的排放 20 继续培养涂装技术人员涂装技术人才断层 奇缺 特别是涂装工艺设计人员 业主 每个环节均需涂装专业人员 涂装工人 无需等级考试无需特征 设计单位 总包 工厂 涂装分包 车间 涂装施工 涂装施工 素质不高 21 2 涂装工艺流程 设计依据产品制造的工艺流程工厂的涂装流水线涂料类型及施工性能涂层配套方案及规定膜厚 涂装工艺流程 1 有预处理工艺右见图二 喷砂车间 22 涂装工艺流程 2 图三 23 3 涂装各工位工艺技术参数 涂层配套方案及规定膜厚 以海南国际会展中心室外钢结构为例说明 该建筑处于C4 C5严重海洋腐蚀大气中 设计配套体系涂层有大于十五年的使用寿命 无机硅酸锌底漆60um 一道 环氧封闭漆30um 不计膜厚 环氧云铁中层漆150um 一道 丙烯酸聚氨酯面漆80um 二道 合计290um 24 钢材的表面处理处理前的准备工作 登记入册涂装对象的钢材类型 Q234 345 按GB8923 1988标准 评定钢材的原始质量 按GB T14977 1994 热轧钢板表面质量的一般要求 记录钢材表面缺陷的种类深度和影响面积 修正要求 表面处理的质量等级 钢材表面经过机械除锈 抛丸 喷砂 达到GB8923 1988清洁度标准 用标准照片对照判定 25 钢材表面经过机械除锈 抛丸 喷砂 达到GB T13288 1991标准 Rz 75um左右 用ISO8503 1比较样板法ISO8503 4触针法ISO8503 5复制胶带法测量判断 26 国外工程对粗糙度的要求常用Ra来表示 Rz Ra 4 6 27 钢结构表面缺陷的处理按ISO12944标准 钢结构表面缺陷的处理等级与钢结构暴露的腐蚀环境有关 表七钢结构缺陷的处理 钢结构表面缺陷处理的级别与腐蚀环境的关系 28 ISO8501 3Preparationgradesofwelds cutedgesandotherareaswithsurfaceimperfections 焊缝 切割边和其表面缺陷的处理等级 中描述了不同的钢结构缺陷 主要包括 29 该工程处于C4 C5严重腐蚀大气环境条件下 电焊缝表面处理必须达到P3级 油脂的清理 钢结构制造中 局部油脂用有机溶剂反复擦拭 ISO WD8502 7油 脂类现场测定法 GB T13312 1991验油试纸法 简易 洒水法 非标准 30 喷砂 丸 除锈 原理 磨料被压缩空气推入或吸入管道 在管道内被气流加速 形成磨料流从喷枪喷出 磨料以极高的速度冲击钢材表面 依靠冲击和磨削作用 去除锈 锈氧化皮等形成一定粗糙度 31 喷砂技术基本要素专业喷砂房 节能 环保 金属磨料筛选分离系统 磨料回收系统 除尘系统 排尘口粉尘浓度 100mg m 电器控制系统 多台喷砂机联合喷砂系统 自动操作的工件系统 空压气及油水分离器 空气压力范围 0 55 0 75MPa 空气颗粒度不小于1 m 安装油水分离器后 空气含油率 1mg m 压力露点温度 20 空气软管内径应为喷嘴孔径3 4倍 直径不小于3 1cm 32 喷嘴喷嘴材质 以前用铸铁 陶瓷 现用特殊耐磨合金不同喷嘴材料和不同磨料使用寿命 小时 表八 33 直通型速度 349km h文丘里型速度 724km h文丘里双孔型效率最高 喷嘴孔径 喷砂质量要求钢结构状况 材质喷砂效率空压机容量喷砂作业场所环境条件 选择依据 清洁度粗糙度 用于建筑钢结构喷砂嘴孔径一般为9 11mm 当喷嘴孔径 14mm时 应及时更换 喷嘴内孔结构 结构 34 表九 喷砂规范操作技术参数喷砂的技术参数 35 抛丸 抛丸 工艺原理 抛丸 是利用抛头上的叶轮 在高速旋转时所产生的离心力 把磨料以很高的线速度射向被处理的钢材表面 产生打击和磨削作用 除去钢材表面的氧化皮和锈蚀 并产生一定的粗糙度 抛丸处理效率很高 36 抛丸工艺参数 在建筑钢结构行业中 有钢板预处理机 型钢抛丸机 轻钢结构立式抛丸机 以钢板预处理机为例 调妥各项技术施工指标 钢板输送 辊道输送 变频无极调速 速度范围2 8m min 抛丸机 抛丸器 抛头 4 12只 磨料速度60 80m s 叶轮转速2500r min定向套分丸轮叶片 除尘系统 37 车间底漆喷漆装置 富锌漆专用无气喷漆机 32 1 气动搅拌机 不同搅拌喷嘴喷枪移动速度0 5 1 2m s 孔径0 48 0 53mm喷幅70 90 车间底漆烘干 烘房温度60 80 通过时间 1 2分钟冷却 通风 加速溶剂挥发 38 抛丸 与 喷砂 之比较 抛丸 与 喷砂 相比 具有的优越性 抛丸 自动化操作 降低工人劳动强度 改善工作环境 抛丸 能保证表面处理清洁度 粗糙度的质量指标 抛丸 能提高钢材表面抗疲劳强度 硬度 抵抗腐蚀应力 抛丸 能耗比喷砂低三分之一 抛丸 除尘设备可集中处理粉尘 有利于环保 39 手工和动力工具打磨除锈借助手工和动力工具 铲刀 钢丝刷 动力钢丝刷 动力砂轮片 动力针抢撞击等部位 电焊缝 火攻梭正部位 切割边缘 自由边 凹坑 涂层修补处 处理级别 GB8923St2彻底的手工和动力工具除锈St3非常彻底的手工和动力工具除锈是建筑钢结构涂装过程中重要环节 40 磨料定义 在压缩空气 水流或抛头的推动下 具有一定的速度后 有清理 切削 磨蚀 冲刷或能改变工件表面状态的颗粒状的物料称为磨料 类型 以应用的方式来分类适用于室外开放式喷砂 石英砂 效果较好 单价便宜 但污染环境 工人易患矽肺职业病 GB7691 2003规定禁止使用 一次性使用成本较高 铜矿砂 系铜矿治炼付产品 是开放式喷砂中最常用磨料 价格低 可循环使用2 3次 不含游离硅 不会对人体产生矽肺 41 铜矿砂化学成分 铜砂矿的技术参数 表十二 表十一 42 手提式焊缝喷砂机 磨料为棕刚玉 可循环使用 喷砂房及抛丸机 应用的磨料有 钢丸 棱角钢砂 钢丝段 各大船厂 沪宜钢构厂 振华港机厂等均采用混合磨料 直径为0 8 1 5mm范围内 表十不同比例的磨料添加 43 振华重工在涂装工艺设计中 对磨料做了规定 符合SSPCAB 1和AB 3标准 金属磨料清洁 干燥 无油 无杂物 导电率不高于250 s cm 符合环保要求的MSDS证书 供应商提供磨料化学成份 硬度 颗粒度分析等检验报告 进货和使用中抽样 检查 近期 上海振华重工 宝桥 山桥 等大型钢构厂均采用合金 轴承 钢砂 收到较好效果 44 合金棱角钢砂化学成分表 合金钢砂的物理特性 表十三 45 喷漆工艺预涂 是涂装工艺中必不可少的工艺环节部位 切割边缘手工焊缝扶梯及型材反面锐角 拐角各种小孔 扇形孔流水孔人孔 46 底漆 中层漆 第二道面漆喷涂前必须预涂 涂装方法 刷图 只能用滚涂 无气喷漆技术 无气喷漆法是重防腐涂料涂装最主要办法 优点 涂装效率高 使用现代化涂装流水线 适应高固含量 无溶剂涂料 一次成膜厚 节能 掌握合适喷漆压力 充分搅拌 可少加或不加稀释剂 有利于环保涂料压力高 渗透性强 无空气 油水混入 涂层质量好 47 无气喷漆机类型选择喷漆压力不同的建筑钢结构涂料需要采用不同的无气喷漆机不同的建筑钢结构涂料需要采用不同的喷漆压力按 海南国际展览中心 室外钢结构涂层配套 按AKZONBEL涂料使用说明书 进行无气喷漆工艺条件设计 表十四 48 无气喷漆机喷嘴的选择喷嘴 技术参数的选择正确与否决定了涂装的质量和涂料的消耗量 喷嘴的技术参数表十五 说明 1 在喷距为30 35cm时的设计参数 2 喷幅是钢结构状况做适当调整 3 美国Graco公司及重庆长江机械厂喷嘴型号表示法 49 美国Graco公司喷嘴表示法以163 标准型 固定型 喷嘴举例说明163 419其中4 喷幅的一半 英寸 喷幅为8英寸 20 3cm19