摘 要：通过对钢铁基底热喷涂锌、铝及锌铝合金复合有机涂层封闭防护体系在厦门海域进行的实海试验腐蚀状况分析,发现Ｚｎ Ａｌ合金涂层在海洋环境条件下的耐蚀性优于Ａｌ涂层及Ｚｎ涂层,在此基础上,提出了某大型工程项目适用的热喷涂长效复合防护涂层方案。
关键词：热喷涂 涂层 海洋大气腐蚀
厦门市地处亚热带湿润性海洋大气环境,年平均气温高达22℃,相对湿度大,大气中盐雾富集。厦门国际会展中心是厦门特区的标志性建筑,其遮阳棚采用钢支架结构。该结构处于典型的严酷性海洋大气腐蚀环境中,腐蚀环境极为恶劣。此外,钢支架处于会展中心入口处,安装完毕后有一定的高度,防腐维护和二次维修困难,不仅费用高,且影响到整个会展中心的正常使用。鉴于上述情况,在原设计方案中,主辅楼15000ｍ2遮阳棚上的钢支架拟选用不锈钢材料。我所厦门分部根据在腐蚀与防护方面多年的技术经验并经过科学论证,提出用碳钢材料外加热喷涂长效复合防护涂层体系代替不锈钢的技术方案,得到了设计部门和业主的认可。经两年多的实践证明,该方案不仅显著地节约了开支,而且保护效果优异。
1 钢支架防腐方案的确定
在海洋大气环境下,钢支架防腐保护可分为两个大类:一类是在金属表面涂覆金属或非金属涂层;另一类是在金属表面热喷涂耐蚀金属(或合金)。
防腐涂层施工简便,维护和重涂较容易,因此,涂层保护目前仍是钢结构防腐应用最普遍、最广泛的一种方法。涂层一般较薄,机械强度较低,且受所用树脂本身性能的影响,涂层使用寿命有限。即使采用20世纪70年代后开发的重防腐蚀厚膜涂层,涂层寿命也仅有10年左右。对于二次维护困难的架空钢结构,采用涂层防护有其局限性。
金属热喷涂技术一般是在基材表面喷涂一定厚度的锌、铝或其合金形成致密的粒状迭层涂层,然后用有机涂料封闭,再涂装所需的装饰面漆。国外早在20世纪30年代就开始使用这种长效防腐技术。在各类典型环境中,保护寿命超过20年而不需维护。美国焊接学会对热喷涂锌(涂铝)层+有机涂层封闭防腐体系长达19年的试验表明,涂层厚度80～150μｍ,即能保证基底金属在严酷性海洋大气中不被腐蚀。前苏联的试验也表明,120μｍ的铝涂层在盐雾腐蚀环境下的寿命可达20～25年,150μｍ的锌铝涂层在潮湿大气中有40年或更长的寿命。
我们对热喷涂长效复合防护涂层体系进行了大量的研究和检测,对锌、铝及锌铝合金涂层+有机涂层封闭防护体系在厦门海域进行了长期实海曝露试验,2～8年试验结果如表1（略）和表2（略）所示。
从表1定性分析可以看出,在飞溅区挂片4年后,Ｚｎ Ａｌ合金涂层几乎没有变化,而Ａｌ涂层有局部脱落,Ｚｎ涂层有密布的锈点。同样,在潮差区和全浸区,Ｚｎ Ａｌ合金涂层的腐蚀面积小于Ａｌ涂层及Ｚｎ涂层。从表2腐蚀面积定量分析可以看出,在飞溅区,挂片8年后,Ｚｎ Ａｌ合金涂层平均腐蚀等级为5级,而Ａｌ涂层为7级,其中Ａｌ 2 1试样8年的腐蚀面积为0.23%,而4年为0.75%,数据异常,导致腐蚀等级数值高,Ｚｎ涂层为0级。同样,在潮差区,平均腐蚀等级依次为:3.5、1.5、0。从上面定性和定量分析可以看出,Ｚｎ Ａｌ合金涂层在海洋环境条件下的耐蚀性优于Ａｌ涂层及Ｚｎ涂层。
综上所述,会展中心遮阳板支架采用喷涂Ｚｎ Ａｌ合金+有机涂料封闭+装饰面漆的防腐方案合理并切实可行。
2 施工工艺
为保证该支架工程的防护效果,确定的施工工艺如下:
(1) 表面处理:采用喷砂(铜矿砂)除锈法,除锈等级至Ｓａ2.5级,即表面近白,无锈迹,同时敲去各种焊渣。
(2) 热喷合金:为防止除锈后钢材反锈,在除锈4ｈ之内喷锌铝合金第一道,总计喷涂合金4道,厚度达(200±20)μｍ。
(3) 涂封闭层:由于合金层结构比较松散,为防止外层大气的腐蚀渗透,选用可刷涂的环氧云铁漆作为封闭层。刷涂一道,膜厚(40±5)μｍ。
(4) 涂面漆:选用可复涂聚氨酯面漆。刷涂二道,膜厚(80±10)μｍ。
3 结束语
两年多的使用证明,选用喷涂合金+有机涂料封闭+装饰面漆的技术方案作为厦门国际会展中心遮阳板支架的防腐方案,不仅取得了优异的防护效果,而且具有良好的视觉效果以及独特的耐大气腐蚀功能。该方案不仅节约了制造成本,而且还节约了维修费用,为业主节约工程造价约500万元,取得了显著的经济效益和社会效益。
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