鋼結(jié)構(gòu)用防腐蝕涂料性能及施工研究
時(shí)間:2016-03-09 瀏覽次數(shù):5225次 作者:
鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高和施工速度快等優(yōu)點(diǎn),且低能耗、無污染、可循環(huán)利用。但它的致命弱點(diǎn)是易于腐蝕。腐蝕不僅使鋼材表面產(chǎn)生不均勻的銹蝕,而且局部的銹蝕引起應(yīng)力集中,促使鋼結(jié)構(gòu)提前破壞,尤其是在反復(fù)沖擊的荷載作用下,更促使疲勞強(qiáng)度降低,出現(xiàn)脆性斷裂。鋼材的腐蝕造成巨大的損失,只有對其進(jìn)行有效防護(hù),才能確保鋼結(jié)構(gòu)的長久壽命,涂裝防腐蝕涂料是常用的一種防護(hù)方式。
防腐蝕涂料的防腐機(jī)理主要包含物理屏蔽作用、化學(xué)緩蝕作用和電化學(xué)陰極保護(hù)作用。物理屏蔽作用就是以致密的防腐涂層將被保護(hù)材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔離開;隔斷腐蝕電池的通路,增大電阻。
化學(xué)緩蝕作用就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì),來保護(hù)防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。電化學(xué)陰極保護(hù)作用是在涂料中添加一些特殊的物質(zhì)(常用鉻酸鹽),使鋼鐵等金屬的表面鈍化,從而阻止金屬離子的溶出,達(dá)到防腐的目的。
1 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料的基本防腐要求及考慮因素
2 防腐蝕涂料的涂層系統(tǒng)及其作用
防腐蝕涂料一般由底漆、中涂漆和面漆組成,特殊情況下還需要膩?zhàn)訉印?/span>
3.1 涂料成膜物的影響
防腐蝕涂料的成膜物在腐蝕介質(zhì)中具有化學(xué)穩(wěn)定性,其要求的標(biāo)準(zhǔn)與成膜物的組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。主要是看它在干膜條件下是否易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或在介質(zhì)中分解成小分子。無論從防電化學(xué)腐蝕,還是從單純的隔離作用考慮,防腐蝕涂料的屏蔽作用都很重要,而漆膜的屏蔽性取決于其成膜物的結(jié)構(gòu)氣孔和涂層針孔。
當(dāng)成膜物結(jié)構(gòu)中分子有較多的官能團(tuán)時(shí),漆膜的結(jié)構(gòu)氣孔少,并且在成膜過程中能彼此反應(yīng),形成交聯(lián)密度高的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),從而增強(qiáng)涂料的防腐蝕性。漆膜的物理機(jī)械性能在很大程度上影響到防腐蝕涂料的防腐效果。它們與成膜物的相對分子質(zhì)量、鏈節(jié)、側(cè)基團(tuán)等有關(guān)。
3.2 顏填料的影響
在涂料中著色顏料起著色作用;體質(zhì)顏料則用來調(diào)節(jié)漆膜的機(jī)械性能或涂料的流動(dòng)性。對于防腐蝕涂料,除了加有上述兩種顏料外,還加有以防腐蝕為目的的顏料:一類是利用其化學(xué)性能抑制金屬腐蝕的防銹顏料,另一類是片狀顏料,通過物理作用提高涂層的屏蔽性。
防銹顏料又可分為堿性顏料、可溶性顏料和金屬粉末顏料3種。堿性顏料,如紅丹、一氧化二鉛、氰氨化鉛、堿式鉻酸鉛、鉛酸鈣和堿式硫酸鉛等,與油性成膜物反應(yīng)可生成金屬皂。金屬皂與水接觸后,其分解物可起到緩蝕作用。另外,生成金屬皂的漆膜提高了對環(huán)境的屏蔽作用。堿性顏料使漆膜和金屬的界面保持微堿性,也起到防蝕作用。
可溶性顏料通常為鉻酸鹽顏料。這些顏料與水分接觸后溶解出具有強(qiáng)氧化作用的鉻酸根離子,可使金屬表面鈍化,從而起到防蝕作用。
廣泛使用的金屬粉末顏料是鋅粉。富鋅涂料干燥成膜后,鋅粉和底材鋼板組成電池,電源從鋅向鐵流動(dòng),從而使底材受到陰極保護(hù)。此外,鋅的腐蝕產(chǎn)物附積在鋅粉間和鋼鐵表面上,加強(qiáng)了涂層的屏蔽作用。
片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子的透過,切斷涂層中的毛細(xì)孔。互相平行交疊的鱗片狀顏料在涂層中起迷宮效應(yīng),延長腐蝕介質(zhì)滲入的途徑,從而提高涂層的防腐蝕能力。主要的片狀顏料有云母粉、鋁粉、云母氧化鐵、玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等。
4 防腐蝕涂料品種的選擇
防腐蝕涂料品種繁多,其性能和用途各有不同,正確選用對涂層的防蝕效果和使用壽命至關(guān)重要。
選用時(shí)應(yīng)考慮以下因素:
?。?)被涂物體的材質(zhì)。如黑色金屬可選擇鐵紅底漆、紅丹底漆,而紅丹底漆對鋁等有色金屬不僅不起保護(hù)作用,反而會(huì)起破壞作用。
(2)被涂物體的使用環(huán)境。防腐蝕涂料對環(huán)境針對性很強(qiáng),要根據(jù)具體使用環(huán)境,如介質(zhì)的類型、濃度、溫度,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等因素來選用***適宜的涂料品種。
?。?)施工條件。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風(fēng)條件差的現(xiàn)場施工宜采用無溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料;在不具備烘烤干燥的現(xiàn)場只能選用自干型涂料。
?。?)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合效果。不僅要考慮技術(shù)性能是否優(yōu)異,還要考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算時(shí)要將材料費(fèi)用、表面處理費(fèi)用、施工費(fèi)用、涂層性能及使用壽命、維修費(fèi)用等加以綜合考慮。
5 防腐蝕涂料的施工原則
涂料施工質(zhì)量的好壞對涂層的性能影響極大。在實(shí)際涂裝過程中由于施工方法不當(dāng)而達(dá)不到預(yù)期防蝕效果的例子很多。特別是許多性能優(yōu)異的防腐蝕涂料對施工方法極為敏感,只有嚴(yán)格按照其各自的施工條件進(jìn)行施工才可形成合格的涂層,達(dá)到預(yù)期的防蝕保護(hù)作用。防腐蝕涂料的施工原則如下:
?。?)底材必須進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理。鋼鐵基材必須經(jīng)除銹、除油處理,磷化處理則可根據(jù)具體情況而定。不同品種的防腐蝕涂料對于底材的處理要求不同,因此其施工成本也不同,必須進(jìn)行噴砂處理和手工處理的成本差別很大。
(2)保證必要的涂層厚度。防腐蝕涂層厚度必須超過其臨界厚度,一般為150~200μm,才能發(fā)揮保護(hù)作用。結(jié)合涂料固體含量指標(biāo),達(dá)到相同防腐蝕涂層厚度時(shí),固體含量越高的涂料其施工道數(shù)越少,因而成本會(huì)降低。比如,傳統(tǒng)的氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料的固體含量在25%左右,而新型的高氯化聚乙烯涂料的固體含量在50%左右,要達(dá)到一般工業(yè)大氣的防腐要求,前者需要涂刷4道底漆和4道面漆,而后者均減半,兩相比較,施工費(fèi)用將會(huì)有1倍左右的差距。
?。?)控制涂裝現(xiàn)場的溫度、濕度等環(huán)境因素。室內(nèi)涂裝溫度應(yīng)控制在20~25℃;相對濕度視品種而異,一般以65%左右為宜。在室外施工時(shí)應(yīng)無風(fēng)沙、細(xì)雨,溫度不低于5℃,相對濕度不高于85%。應(yīng)避免未完全固化的涂層上結(jié)霜、降露、下雨和降落沙塵。
?。?)控制涂裝間隔時(shí)間。如底漆涂裝后放置過久才涂面漆,將難以附著而影響整體防腐效果。
?。?)必須加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)和施工質(zhì)量管理。
要求施工人員了解涂料的性質(zhì)、用法、施工要點(diǎn)和技術(shù)要求。管理人員要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控,保證每道工序都符合技術(shù)要求,以便***終得到一個(gè)性能優(yōu)異的防腐蝕涂層體系。還要加強(qiáng)勞動(dòng)安全防護(hù),注意溶劑揮發(fā),加強(qiáng)通風(fēng),以免中毒。
總體來說,防腐蝕是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程,必須考慮防腐蝕涂料的技術(shù)性能指標(biāo),同時(shí)結(jié)合多個(gè)方面考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo),才能作到性價(jià)比的合理。
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