李 棟，黃微波，鞠 濤，孫宏剛，李嚴龍 （青島理工大學，山東青島 266033）

重防腐涂裝施工質量的控制因素

李 棟，黃微波，鞠 濤，孫宏剛，李嚴龍 （青島理工大學，山東青島 266033）

論述了涂裝工藝對重防腐涂料性能的重要性。介紹了近年來重防腐涂料及涂裝技術的新進展，并闡述了重防腐涂料先進的涂裝工藝以及質量檢查。最后指出提高涂料的施工性能是我國重防腐涂料涂裝技術發(fā)展的關鍵。

重防腐涂裝工藝；表面處理；無氣噴涂；涂料的干燥與固化

0 引言

近幾年來，船舶行業(yè)涂裝技術領先的日本和韓國加強了對先進、環(huán)保涂裝技術的研究，搶占了涂裝技術的制高點，其船舶涂裝生產效率比我國高出20%左右。中國作為世界第一大造船國，也將提高船舶涂裝技術作為主要競爭手段。如中船重工所屬的長江、長平機械廠與701所3家單位成立了中船重工涂裝技術聯(lián)合體，主攻涂裝技術難關，發(fā)展涂裝工藝；上海外高橋船廠采用先進的雙組分無氣噴涂、加熱噴涂工藝涂裝船舶涂料，既保證了涂層質量，又減少了涂料消耗量，取得了良好的社會和經濟效益。

但在建筑、鋼結構、石化等行業(yè)，涂裝工藝仍比較落后，鋼板和型鋼很少采用預處理機進行拋丸處理及噴涂車間底漆；很多涂裝單位還在用石英砂作磨料進行開放式噴砂；對厚膜型重防腐涂料采用手工輥涂、刷涂的方式進行施工，很難保證涂層質量。因此，涂裝技術明顯成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

1 涂裝工藝概況

采用配套重防腐蝕涂料對鋼結構進行防腐蝕處理仍是目前應用最廣泛的保護方法，但重防腐蝕涂料僅是涂裝的材料，其性能最終還是要通過涂膜質量來體現(xiàn)，而涂膜性能的好壞與形成涂膜時的施工技術、涂裝設備和涂裝作業(yè)的環(huán)境有直接關系［1］。

隨著科學技術的發(fā)展，我國的涂料科學和涂裝技術已逐步與世界接軌，目前鋼結構涂裝工藝具有以下4個明顯特點：

（1） 涂裝工藝的重要性［2］：涂裝工藝貫穿于整個鋼結構制造工程的始終，要保證鋼結構工程的制造質量，不僅涂裝工藝要適應鋼結構的制造工藝，而且鋼結構廠的涂裝設備、工藝條件和重防腐蝕涂料的施工性能也要保證涂裝工藝的實施。

（2） 涂裝工藝的專業(yè)性：目前，我國已成為世界造船工業(yè)和集裝箱制造業(yè)的中心，國內大型鋼結構工程也紛紛興建，這些促進了我國涂料工業(yè)及涂裝工藝技術的迅速發(fā)展；此外，荷蘭阿克蘇·諾貝爾、日本關西、丹麥海虹老人、挪威佐敦、美國阿麥隆等國際著名涂料公司以合資或獨資方式在中國建廠，帶來了先進的涂裝工藝技術；大型鋼鐵橋梁、船舶、集裝箱、石油儲罐、海上平臺、水利樞紐工程等鋼結構工程有了與使用年限相匹配的涂裝配套體系［3］；大量的工程實踐形成了專門的涂裝技術，有的已達到較高的專業(yè)水準。比如，“江南造船”“滬東-中華”等大型鋼結構廠均配備有專業(yè)的涂裝設計人員，借鑒船舶涂裝設計的先進技術，使我國鋼結構涂裝工藝設計達到世界領先的水平，已應用于我國第一條磁懸浮列車、盧浦大橋、三峽水庫的永久閘門等大型工程中。

（3） 涂裝工藝的規(guī)范性：根據國際上的相關規(guī)范，我國已陸續(xù)制定了有關鋼結構涂裝工藝的規(guī)范，如GB 8923—1988《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》、GB 50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》、GB 50212—2002《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》等。原鐵道部、水利電力部［3］等更詳細制訂了有關鋼結構涂裝的行業(yè)標準，如TB/T 1527—1995《鐵路鋼橋保護涂裝》、YB/T 9256—1996《鋼結構、管道涂裝技術規(guī)程》、SY/T 0447—1996《埋地鋼質管環(huán)氧煤瀝青防腐層技術標準》、SL105—1995《水工金屬結構防腐蝕規(guī)范》等。國際標準ISO 12944—1998《色漆和清漆 鋼結構防腐涂層保護體系》，使涂裝工藝在表面處理、涂裝配套、膜厚控制、涂層使用年限的判定等方面有章可循［4］，同時出臺的還有針對熱噴涂防腐蝕涂層體系的國際標準ISO 14713—1998《鋼鐵構件腐蝕保護—金屬涂層指南》。

（4） 涂裝管理的復雜性：鋼結構涂裝是涉及到設計、技術、設備、施工等多方面的系統(tǒng)工程。要提高涂裝質量，必須對上述幾方面進行認真、科學的管理。鋼結構涂裝管理包括涂裝工藝條件管理、涂層質量管理、耗漆量管理、涂裝安全衛(wèi)生管理等，它們之間是相輔相成的，提高管理水平是實現(xiàn)涂裝工藝優(yōu)質、高效、低耗、安全的唯一途徑，但這不是一件簡單的事，需要做大量的工作。

2 先進涂裝工藝的發(fā)展

2.1 噴漆前鋼材的表面處理

表面處理是噴涂重防腐涂料前除去鋼材表面的附著物或其他異物，以提高基材表面與涂層的附著力，并賦予表面一定耐蝕性的工藝。李敏風［5］等通過長期研究得出結論：表面處理是重防腐涂料涂裝工藝中最重要的部分，是重防腐涂料發(fā)揮優(yōu)異性能的關鍵。在影響防腐蝕涂層有效使用壽命的諸多因素中，表面處理質量的影響率最高，為49.5%，其他依次為：涂裝工藝條件等，26.5%；涂層厚度，19.1%；涂料種類，4.9%。

表面處理包括去油脫脂、掃砂、噴砂、拋丸、電焊縫及角隅結構打磨處理等［6］，其主要目的如下：（1）使基材表面有一定等級的清潔度，提高涂料的潤濕性；（2）使基材表面有一定等級的粗糙度，提高涂料與基材的附著力；（3）強化鋼材表面，有效消除殘余應力，增強涂層的耐腐蝕能力。

2.2 重防腐蝕涂料的涂裝

“三分涂料，七分涂裝”，涂裝施工對涂料性能的發(fā)揮有重要影響。采用先進的涂裝方法和設施對改進涂層質量、提高涂料利用率有積極的作用，并能改善涂裝施工環(huán)境和符合環(huán)保要求。

涂裝工藝流程是涂裝設計的主要內容之一，是保證涂層質量的關鍵。設計涂裝工藝流程的依據是重防腐涂料的涂層配套方案和規(guī)定膜厚，現(xiàn)有涂裝設備和涂裝流水線的特點，重防腐涂料的各項施工性能等。以廈漳大橋鋼箱梁外側涂層配套、上海振華（重工）集團長興基地涂裝設備流水線為例［7-8］，鋼箱梁外表面涂裝工藝流程設計如下（在工廠中）：鋼材→表面預處理拋丸、噴涂車間底漆→焊接成型→表面清理、結構處理→檢查清理質量→噴砂除銹→吸塵、除塵→檢查清潔度和粗糙度→焊縫處貼膠帶→電弧噴鋁→檢查質量、厚度等→噴涂環(huán)氧封閉漆→預涂、噴涂環(huán)氧云鐵中間漆→質量（如外觀、厚度等）檢查→預涂、噴涂氟碳面漆→檢查外觀、膜厚及附著力等→養(yǎng)護。

李敏風等［9］指出：在工地，鋼箱梁外表面涂裝工藝流程設計為：壞焊縫補涂合格→其他部位涂層損壞處修補合格→表面清洗、砂布打磨→檢查清洗、打磨質量→噴涂第2道氟碳面漆→檢查外觀、膜厚及附著力等→全橋交工驗收前，全面涂裝修補→交工驗收。

2.3 無氣噴涂法的推廣與應用

除焊縫、切口的頂涂和小面積修補采用刷涂外，重防腐涂料必須適應無氣噴涂法。

（1） 無氣噴涂法的優(yōu)點：

無氣噴涂法的涂裝效率高，適用于現(xiàn)代化流水線生產，以及高固體分涂料和無溶劑涂料的涂裝，一次成膜厚，節(jié)能降耗。在掌握適當的噴涂壓力基礎上，充分攪拌或加熱涂料，可少加或不加稀釋劑進行噴涂，有利于環(huán)保［10］。由于涂料噴涂壓力高，滲透性強，無空氣、油水混入，涂層質量好。

（2） 無氣噴涂壓力的控制：

無氣噴涂的壓力［11］關系到漆料的流量和膜厚，以及涂層的附著力，是無氣噴涂時最重要的工藝參數。涂料生產企業(yè)提供的技術說明書中應正確標明這一技術參數。不同的重防腐涂料要求有不同的噴涂壓力（表1）。即使是同類的重防腐涂料，因不同生產廠家的樹脂、鋅粉成分及含量上的差別，要求的噴涂壓力也各不相同。噴涂壓力的計算方法為：噴涂壓力=無氣噴涂機的進風壓力×壓縮比。

表1 不同類型重防腐涂料所需的噴涂壓力Table 1 The spray pressure required for different types of heavy-duty anticorrosive coatings

2.4 噴涂條件的影響

重防腐涂料一般在室外噴涂，溫度、濕度、照明、風力狀況等對漆膜質量影響較大。在各大公司的重防腐涂料說明書中，均詳細闡明了噴涂、涂層固化、干燥時所必需的環(huán)境條件。需強調的是，應根據涂料的成膜機理和作用，依據當時的環(huán)境條件，有目的地調節(jié)某些施工技術參數，以達到涂層的最佳效果。陸伯岑［12-14］等通過研究發(fā)現(xiàn)：對于封閉無機硅酸鋅底漆涂層、電弧噴鋁和混凝土層的孔隙，必須噴涂配套的專用環(huán)氧封閉漆。在氣溫高于30℃的季節(jié)，封閉漆容易出現(xiàn)“干噴”現(xiàn)象，使環(huán)氧中層漆和面漆的漆膜鼓泡。解決上述漆膜弊病，可采取以下措施［15］：（1）在氣溫低于30℃的早、晚進行噴涂作業(yè)；（2）提高操作人員的工作責任心，盡量使噴嘴與被涂物之間的距離控制在25～30 cm；（3）適當調慢稀釋劑的揮發(fā)速度，增加封閉漆的滲透能力。

2.5 重防腐涂料的干燥與固化

重防腐涂料只有通過干燥或固化形成漆膜后，才能發(fā)揮其保護作用。根據重防腐蝕涂料的成膜機理和鋼結構的涂裝工藝流程，有以下兩種干燥固化的方法：

（1） 自然干燥，也稱空氣干燥，包括溶劑揮發(fā)型涂料、氧化-聚合型涂料、室溫固化型涂料。除去車間底漆和少數大型鋼結構廠有烘房外，絕大多數鋼結構廠還是采用自然干燥法。Dexter S C［16-17］等通過大量試驗發(fā)現(xiàn)：自然干燥并不是指鋼結構被涂物在露天場所自然晾干，而是必須有滿足環(huán)保、消防和勞動衛(wèi)生法規(guī)的固定場所。自然干燥的固定場所應清潔、無灰塵。自然干燥受自然條件的影響較大，一般溫度高能加快自然干燥速度，但在氣溫特別高的情況下，溶劑揮發(fā)過快也會影響干燥后的涂膜質量，建議干燥溫度應在10～35℃。自然干燥時，環(huán)境濕度是影響干燥速度和涂膜質量的另一個重要因素。濕度高時，空氣中含大量水分，對濕膜中溶劑的揮發(fā)起抑制作用，一旦遇到低溫，空氣中水氣在濕膜表面冷凝，造成涂膜泛白，影響涂膜質量。

（2） 加熱固化，或稱烘干，是現(xiàn)代鋼結構涂裝中主要的涂膜干燥方式。它具有下列優(yōu)點：干燥速度快，較少占用場地和設備；在一定程度上，能增強涂層的物理機械性能；能減少涂層沾染灰塵，減少有害溶劑的揮發(fā)。

Beccaria A M［18］通過研究發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧面漆、環(huán)氧磷酸鋅底漆屬化學固化型涂料，涂料成膜時，對溫度有一定的要求，固化過程中發(fā)生化學反應的比率與溫度直接相關。

氯化橡膠涂料、丙烯酸涂料、乙烯涂料等鋼結構面漆，屬物理干燥型涂料。溫度高，溶劑揮發(fā)快，涂膜的干燥也快，所以對于鋼結構而言，設置烘干室加熱干燥是最理想的方法。

3 涂裝工藝的質量檢查

涂料質量：涂料進場時應查驗產品合格證，并取樣復驗，對照涂料說明書，符合產品質量標準后，才可使用。按GB/T 3186—2006《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料 取樣》規(guī)定隨機取樣數應大于n/2 （n為交貨產品桶數），同時取樣兩份，每份0.25 kg，其中一份校驗，另一份貯存?zhèn)溆谩?/p>

涂層外觀質量：根據GB 50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》中的14.2.3，構件表面應沒有誤涂、漏涂；涂層無脫皮和返銹；涂層均勻，無明顯皺皮、流掛、針孔和氣泡，全部構件目測檢查。

附著力：按GB 1720—1989《漆膜附著力測定方法》或GB 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》用劃格法測定，附著力至少達到1級。檢查數量：按構件數1%抽查，不應少于3件，每件測3處。

膜厚質量：用干漆膜測厚儀認真檢測每層涂層的干膜厚度，必須達到規(guī)定的膜厚要求。檢查方法依據GB 50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》中的14.2.2，每個構件檢測5處，每處的數值為3個相距50 mm測點涂層干膜厚度的平均值。

在很多鋼結構廠采用兩個85%的膜厚質量檢查法，即85%的膜厚檢測值能達到規(guī)定膜厚的要求；5%達不到規(guī)定膜厚的膜厚檢測值，能達到規(guī)定膜厚的85%。必須檢測涂層配套中的每一道膜厚，特別是保證富鋅涂料的規(guī)定膜厚。

4 結語

涂裝工藝的正確性和先進性在重防腐涂料中起著至關重要的作用，在同樣的涂料配套體系中，涂裝工藝直接決定了防腐涂層的保護壽命。涂裝技術已發(fā)展成為多學科、知識面交叉、科技含量高的現(xiàn)代化工程技術。相信在不久的將來，我國重防腐涂料涂裝在質量、生產效率、節(jié)能環(huán)保等諸方面將邁上一個新臺階。

1 陳崗軍，陳彤.海洋平臺腐蝕特點分析及涂料涂裝工藝應用［J］.船海工程，2010（3）：122-124.

2 梁羽.海洋石油平臺腐蝕特點分析及涂料涂裝工藝應用［J］.化學工程師，2013（5）：66-68.

3 Smets H M G，Bogaerts W F L. SCC Analysis of Austenitic Stainless Steels in Chloride-Bearing Water by Neural Network Techniques［J］. Corrosion，1992，48（8）：618-623.

4 李敏風.重防腐涂料的涂裝施工（二）［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2007（1）：57-59.

5 李敏風.重防腐蝕涂料及其涂裝施工（一）［J］.腐蝕與防護，2004，25（9）：409-412.

6 黃紅雨，宋雪曙.海洋工程重防腐涂料的應用技術現(xiàn)狀及發(fā)展分析［J］.涂料工業(yè)，2012（8）：77-80.

7 Barry M Gordon. The Effect of Chloride and Oxygen on the Stress Corrosion Cracking of Stainless Steels：Review of Literature［J］. Materials Performance，1980，19（4）：29-38.

8 李敏風.重防腐蝕涂料及其涂裝施工（二）［J］.腐蝕與防護，2004，25（10）：455-459.

9 李敏風.重防腐蝕涂料及其涂裝施工（四）［J］.腐蝕與防護，2004，25（12）：544-547.

10 李敏風.重防腐蝕涂料及其涂裝施工（三）［J］.腐蝕與防護，2004，25（11）：503-506.

11 Venkatesan R. Studies on Corrosion of Some Structural Materials in Deep Sea Environment［D］. Bangalore：Indian Institute of Science，2000.

12 陸伯岑.重防腐蝕涂料的涂裝設計和在船舶和鋼結構防腐蝕領域的應用［J］.船艇，2001（4）：28-32.

13 中國腐蝕與防護學會.我國重防腐蝕涂料涂裝市場發(fā)展前景看好［J］.表面工程資訊，2007（4）：25.

14 李敏風，劉源.論重防腐涂料及涂裝技術進展［J］.上海涂料，2013（4）：43-47.

15 G Pimenta，D Lopes，J Basto，et al. Methodology for Analysis of Corrosion Failures in Maintenance of Industrial Plants［R］. China International Corrosion Control Conference，1999.

16 李敏風. 重防腐涂料的涂裝施工（四）［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2007（3）：57-60.

17 Dexter S C. Effects of Variations in Seawater upon the Corrosion of Aluminum［J］. Corrosion，1980，36（8）：423.

18 Beccaria A M，Poggi G. Influence of Hydrostatic Pressure Pitting of Aluminum in Seawater［J］. British Corrosion Journal，1985，20（4）：183.

The Control Factors of Application Quality of Heavy-Duty Anticorrosive Coatings

Li Dong，Huang Weibo，Ju Tao，Sun Honggang，Li Yanlong
（Qingdao Technological University，Qingdao Shandong，266033，China）

The importance of coating technology on the performance of heavy-duty anticorrosive coating was discussed. The new development of heavy-duty anticorrosive coatings and its coating technologies in recent years were introduced，and the advanced coating technology and quality inspection of the coatings were expounded. Finally，it was pointed out that improving the application performance of the coatings was the key to the development of coating technology of heavy-duty anticorrosive coatings in China.

heavy-duty anticorrosive coating technology；surface treatment；airless spraying；drying and curing of coatings

TQ 639

A

1009-1696（2016）06-0039-05

2016-06-23

李棟（1990—），男，在職研究生，研究方向：腐蝕與防護。