冷喷锌防腐工艺

 摘　要:　介绍了冷喷锌防腐涂装工艺、质量检查、防腐年限估算,并对常用的有机涂层、热镀锌、热喷涂锌和冷喷锌防腐方案进行了经济性分析。指出冷喷锌防腐技术具有节能、环保、施工方便、易维护、全寿命周期成本低、防腐年限长等优点,符合国家发展低碳经济要求。
关键词:　冷喷锌;　防腐工艺;　防腐年限;　全寿命周期成本
热浸镀锌和富锌涂料作为传统的防腐方式,在钢结构防腐领域得到了广泛应用。但热浸镀锌良好防腐性能的同时,带来了高污染、高能耗,国家已在逐步立法限制热浸镀锌的发展,已经不准新建热浸镀锌厂。同时,热浸镀锌还存在镀层破损处难于修复,钢构件受热变形等缺点;富锌涂料由于受本身防护原理限制,同时有机物5年左右必然老化,防腐年限一般5~10年,钢结构一般使用寿命为50年,在寿命周期内,必须进行数次防腐维修,维修难度大,成本高,因此在钢结构工程中应用有一定局限性。这就要求更新更好的防腐工艺来解决,近年来冷喷锌的出现有效解决了热镀锌和富锌涂料的缺陷,该技术在欧洲取得了较快的发展,进入国内后,国家大剧院、平果二500 kV变电站、灵宝背靠背换流站扩建等工程相继采用冷喷锌防腐技术,并取得很好的防腐效果。
1　冷喷锌涂装工艺
冷喷锌:可在常温条件下实现喷涂纯锌含量在96%以上的镀层的新型防腐工艺材料。冷喷锌具备热镀锌及富锌涂料的双重优点,提供阴极保护及屏障保护双重功能,防腐性能优异,可常温便捷施工,将“镀锌”变得如用油漆一样简单,是替代热浸镀锌的最好材料。
1.1　冷喷锌工艺流程
冷喷锌工艺流程:钢材前处理→焊缝及转角预涂锌层→冷喷锌2道→喷涂金属封闭漆一道→检查涂装质量→交付验收→现场安装→破损修补锌层→整体或局部喷涂金属封闭漆一道。金属封闭漆锌层厚度一般不小于20μm。
1.2　涂装前表面处理
钢材表面经喷砂或抛丸应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923—88)标准或《涂装油漆和有关产品前钢材预处理》(ISO8501-1-1988)标准的Sa2.5级,钢材表面应无可见的油污、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。
1.3　施工温度及湿度
施工环境温度:0~50℃;施工环境湿度:无苛刻要求,相对湿度大于85%也可涂装。
1.4　施工步骤
稀释:根据涂装方式及环境,适量稀释,采用气动搅拌泵将桶内物料勾底充分搅拌均匀,避免取用时上下不匀。不同施工方式稀释剂用量按表1采用。

涂装:常温施工,可采用传统空气喷涂、高压无气喷涂等涂料设备施工,修补及局部可采用刷涂。不同涂装方式施工条件按表2采用。

2　冷喷锌质量检查
2.1　表面处理
涂装部位清洁度达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923—88)标准或《涂装油漆和有关产品前钢材预处理》(ISO8501-1-1988)标准Sa2.5级。
2.2　材料质量
材料进场应有产品合格证,并应取样复验,对照说明书,符合产品质量标准后,方可使用。按GB3186标准规定随机取样数应大于(n/2)1/2(n为交货产品桶数),同时取样2份,每份0.25 kg,其中一份校验,另一份储存备用。
2.3　涂层外观质量
喷涂在钢结构表面的涂层厚度、涂层外观、综合性能、耐腐蚀性能及密度等性能应满足国标《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)中相关要求。构件表面不应误涂、漏涂、涂层不应脱皮和返锈。涂层均匀。无明显皱皮、流挂、针孔和气泡,全部构件目测检查。
2.4　锌盾层附着力检查
附着力检查方法按国家GB1720—79标准或GB9286—1998标准用划格法进行附着力测定,附着力至少达到1级。检查数量:按构件数1%抽查,不应少于3件,每件测3处。
2.5　膜厚质量
用干漆膜测厚仪,认真检测每层涂层的于膜厚,必须达到规定膜厚的要求。检查方法按GB50205—2001标准中14.2.2条:每个构件检测5处,每处的数值为3个相距50 mm测点涂层干漆膜厚度的平均值。
3　冷喷锌防腐年限估算
涂层防腐年限是指从涂装后到第一次维修的间隔时间。冷喷锌防腐年限可依据锌含量、综合腐蚀环境条件、锌层每年的消耗量来估算冷喷锌防腐年限。
3.1　环境类型
依据国际标准《色漆和清漆-防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护-第2部分:环境分类》(ISO12944-2:1998),大气环境腐蚀性分类和典型环境案例可参照表3采用。
3.2　锌层厚度估算
钢结构冷喷锌综合防腐年限可按式(1)、式(2)近似估算:
1) 锌盾阴极保护年限
n1= (G/g)×K (1)
G =7.2×0.96×t (2)
式中,n1为锌盾阴极保护年限;t为锌层厚度,μm;G为锌层总附着量,其中1μm锌层涂布量约为7.2g/m2;g为年腐蚀量,可参照表4取值;K为折减系数,一般取0.8。
2) 冷喷锌屏障保护年限:n2≥5。
3) 冷喷锌综合防腐年限可近似按式(3)计算
n = k×(n1+ n2) (3)
式中,k为根据大量实践经验,锌镀层与涂料层协同作用,防腐年限约增加1.2~2.0倍。

4　经济效益LCC分析
冷喷锌前期首次投资和热镀锌一致,在施工、维护方面比热镀锌具有更好的经济效益。目前,国际上普遍采用全寿命费用分析法(LIFE CYCLECOST—LCC)来评价工程设计的合理性,LCC系指一个系统或设备在全寿命周期内,为购置它和维持其正常运行所需支付的全部费用,即产品(设备)在其寿命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。表4是不同防腐工艺30年总体防腐费用LCC经济比较。

由表4可知,采用冷喷锌技术,可延长防腐寿命,较少重涂,同时重涂性能好,减少重涂难度和维修费用,减少维修停工等间接损失,LCC费用最低。
5　结　语
通过以上技术经济分析比较可知:冷喷锌克服了涂料防腐技术中防腐周期短、破损腐蚀快、维修费用高等缺点;克服了热浸镀锌防腐技术中热变形大、污染大、能耗高、重涂修复困难等弊病。冷喷锌具有高性能长效的防腐性能、全寿命周期成本低,施工方便,具有较好经济效益和社会效益。