■林育春

（福建省交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，福州 350008）

波形梁鋼護(hù)欄作為道路交通安全設(shè)施的主要組成部分，是不可缺少的基本設(shè)施，對(duì)發(fā)揮高速公路的效能、預(yù)防和減少交通事故的發(fā)生有著十分重要的作用。然而因鋼材本身特性使然，使得“銹蝕”伴隨著我們，為使波形梁鋼護(hù)欄室外環(huán)境中使用壽命較長(zhǎng)（一般在20年以上），通常要對(duì)其進(jìn)行表面防腐處理，常見(jiàn)的表面處理技術(shù)就是熱浸鍍鋅。

1 波形梁鋼護(hù)欄的重要性

波形梁鋼護(hù)欄在發(fā)生事故時(shí)對(duì)車(chē)輛具有緩沖、防撞、導(dǎo)向性能。提倡以人為本，安全至上，保證85%～90%車(chē)輛不會(huì)越出、沖斷或下穿護(hù)欄，降低事故嚴(yán)重程度和二次事故。

波形鋼護(hù)欄由螺栓等緊固件相互拼接的波紋狀鋼板和立柱構(gòu)成連續(xù)梁柱結(jié)構(gòu)，有一定的剛度、強(qiáng)度；一般立柱間距分為2m間距和4m間距；立柱與板子相連接的方式有防阻塊式和托架式兩種。其主要成份為碳素鋼、力學(xué)及化學(xué)成份滿(mǎn)足Q235鋼要求。護(hù)欄表面鍍鋅、鍍鋁、鍍鋅（鋁）后涂塑、涂塑，其它材料應(yīng)驗(yàn)證（如鍍鋅后噴氟碳漆）。因其處于路面，長(zhǎng)期暴露在外部不利環(huán)境下，故要求表面防腐處理較厚、結(jié)合強(qiáng)度好、長(zhǎng)期耐腐蝕效果好的鍍層。

2 波形梁鋼護(hù)欄的表面處理技術(shù)

公路波形梁鋼護(hù)欄設(shè)置于路面兩側(cè)，受到日照，雨淋及溫度變化等自然現(xiàn)象的影響，一定時(shí)間后表面防腐層易損耗或破壞。所以如防腐層質(zhì)量不過(guò)關(guān)的話(huà)就容易使內(nèi)部鋼質(zhì)基層暴露出來(lái)，產(chǎn)生銹蝕，進(jìn)而破壞護(hù)欄的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低護(hù)欄在事故中起到的防護(hù)性能，甚至造成重大事故。因此，防腐性能是波形梁鋼護(hù)欄的重要指標(biāo)之一。

現(xiàn)在最常用的表面處理技術(shù)是熱鍍鋅（galvanizing）也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅。是一種有效的金屬防腐方式，主要用于各行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施上。是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。鍍鋅層形成過(guò)程如下：熔鋅滲入基體鐵中→鐵與鋅反應(yīng)生成鐵→鋅合金→在鐵→鋅合金層上形成純鋅層，鍍鋅層形成的基本原理是高溫冶金反應(yīng)。自從1836年法國(guó)把熱鍍鋅應(yīng)用于工業(yè)以來(lái)，已經(jīng)有170多年的歷史了。近30年來(lái)，伴隨著冷軋帶鋼的飛速發(fā)展，熱鍍鋅工業(yè)得以大規(guī)模發(fā)展。

3 鍍鋅層質(zhì)量控制的三大指標(biāo)

波形梁鋼護(hù)欄其表面為鍍鋅層，作用主要是防止鋼基體腐蝕，鍍層必須連續(xù)、有足夠厚度和附著性，這是最基本的質(zhì)量控制要求。通常我們進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要包括鍍鋅層厚度、鍍鋅層附著性、鍍鋅層均勻性3個(gè)控制指標(biāo)，外觀檢查只是作為可選項(xiàng)，當(dāng)事方有提出時(shí)才檢測(cè)，通常會(huì)忽略掉。

雖然在GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》對(duì)外觀有明確規(guī)定：鍍鋅構(gòu)件表面應(yīng)顏色一致、均勻完整，鍍件無(wú)漏鍍等缺陷；表面不應(yīng)有流掛、滴瘤或多余結(jié)塊。有螺紋的構(gòu)件在熱浸鍍鋅后，應(yīng)清理螺紋或作離心分離，但僅限于目測(cè)及手感檢查。筆者認(rèn)為：實(shí)際上除了漏鍍和白銹外，多數(shù)外觀缺陷對(duì)熱浸鍍鋅的整體防腐蝕性并沒(méi)有影響，而漏鍍面積和白銹預(yù)防、處置更為重要。

3.1 鋅層厚度

熱浸鍍鋅鋼鐵最易生銹的部位，理論上是鋅層最薄的地方，就是說(shuō)鍍鋅層厚度的最低值才是控制性的指標(biāo)，鍍層太薄的鍍件無(wú)法保證足夠的耐用壽命。如GB/T31439.1-2015《波形梁鋼護(hù)欄 第1部分：兩波形梁鋼護(hù)欄》中規(guī)定護(hù)欄的所有構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行防腐處理，其防腐層要求應(yīng)符合GB/T18226-2015《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》的規(guī)定，波形梁鋼護(hù)欄板、立柱和防阻塊的鍍鋅層不僅要求平均厚度不小于84μm，且若測(cè)試值中10%以上的值超出技術(shù)要求范圍，即使算術(shù)平均值符合技術(shù)要求，但該結(jié)果仍為不符合本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。對(duì)于圓管立柱產(chǎn)品，其內(nèi)壁防腐質(zhì)量要求應(yīng)不低于外壁防腐質(zhì)量要求。

3.2 鍍鋅層均勻性

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 281-2007《公路波形梁鋼護(hù)欄》中仍采用硫酸銅法，早期的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)曾規(guī)定用硫酸銅試驗(yàn)檢驗(yàn)鋅層均勻性，但現(xiàn)在歐美規(guī)格及JIS中，均有廢止硫酸銅試驗(yàn)法的傾向。因?yàn)榱蛩徙~試驗(yàn)實(shí)際上是測(cè)定最小鋅層厚度的方法，不是測(cè)定最小厚度與最大厚度的差，所以“均勻性”說(shuō)法不妥。而且純鋅層與鐵鋅合金層在硫酸銅溶液中的溶解速度有很大差異，因而浸入次數(shù)與鍍鋅量的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不是很好。實(shí)際上，只要鍍鋅量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，硫酸銅試驗(yàn)次數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5次要多得多，防腐性能方面完全沒(méi)有問(wèn)題。

目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31439.1-2015《波形梁鋼護(hù)欄第1部分：兩波形梁鋼護(hù)欄》中采用不同方法，是以構(gòu)件鍍層厚度的最大值、最小值與平均值之差的絕對(duì)值與平均值的比值來(lái)表示，采用熱浸鍍鋅進(jìn)行防腐處理時(shí)，鍍層的均勻度應(yīng)滿(mǎn)足：平均厚度與最小厚度之差應(yīng)不大于平均厚度的25%，最大厚度與平均厚度之差應(yīng)不大于平均厚度的40%，其他要求應(yīng)符合GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》。

3.3 鍍鋅層附著性

熱鍍鋅層形成過(guò)程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過(guò)程，構(gòu)件表面在熱浸鍍時(shí)形成鐵-鋅合金層，使鐵與純鋅層之間很好結(jié)合，其附著性能好于大多數(shù)其它涂層。鍍鋅層的總體硬度值比鋼材還大，最上層的純鋅層（Eta layer）只有 70 DPN硬度，易碰撞變形，但下層鋅鐵合金層（Zeta layer）及 鋅鐵互溶層delta layer分別有179及211 DPN硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還高，所以它在鍍層厚度足夠時(shí)其抗沖擊及抗磨耗性均相當(dāng)良好。

熱鍍鋅層應(yīng)有足夠的附著性，保證鍍件在正常的搬動(dòng)、裝卸、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中經(jīng)受碰撞時(shí)，鍍鋅層不會(huì)開(kāi)裂或剝離。試驗(yàn)方法有利刀法（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，只能鏟出切屑，不能形成層間剝離）和錘擊法（試驗(yàn)后鍍層不剝離不凸起），硬刀試驗(yàn)可適用于所有類(lèi)型的鍍鋅件，而錘擊試驗(yàn)只適用于表面平整且工件較厚時(shí)，一般能經(jīng)受錘擊試驗(yàn)的鍍鋅層附著性肯定沒(méi)有問(wèn)題。

4 熱浸鍍鋅的優(yōu)缺點(diǎn)及建議

4.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）工藝成熟，初期成本低。

（2）溶化鋅很容易均勻的覆蓋鋼構(gòu)件全部表面，包括一些不易涂覆到的死角等，表面一致美觀。

（3）可獲得厚鍍層，耐腐蝕性能好，便于維護(hù)。

（4）鍍鋅層與鋼材間是冶金結(jié)合，成為鋼表面的一部份，鍍鋅層形成一種特別的合金結(jié)構(gòu)，因此鍍層的硬度及附著性、耐久性較好。這種結(jié)構(gòu)能承受在貯運(yùn)時(shí)受到的機(jī)械損傷，使用時(shí)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)某尚?，焊接和涂裝等加工處理。

（5）鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，約為鋼鐵腐蝕速率的1/18，持久耐用。如我省這樣的近海區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)的熱鍍鋅防銹層則可保持20年而不必修補(bǔ)。

（6）涂層連續(xù)均勻，檢測(cè)簡(jiǎn)單方便。鋅與鐵對(duì)比明顯，銹蝕易發(fā)現(xiàn)，可目視檢測(cè)外觀缺陷；鋅層厚度可以非破壞性涂層厚度儀作測(cè)試（如磁性涂層測(cè)厚儀等），快速準(zhǔn)確。

4.2 缺點(diǎn)

鍍鋅后螺紋擰合困難，鋅層厚薄不均勻，還有余鋅粘留在螺紋中不容易去除干凈，影響了螺紋件的配合。操作溫度高，會(huì)降低高強(qiáng)度緊固件的機(jī)械強(qiáng)度，其中8.8級(jí)螺栓經(jīng)熱浸鍍鋅后部分螺紋的工作強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)要求。需要生產(chǎn)廠家配備自動(dòng)化離心分離設(shè)備，控制鍍件時(shí)的溫度，或適當(dāng)加粗螺紋以提高緊固件的鍍鋅后質(zhì)量。

4.3 建議

我省地處沿海，氣溫較高，空氣潮濕且水汽中含鹽量高，對(duì)鋅層及鋼基體的腐蝕消耗更加迅速，一旦出現(xiàn)鋅層破壞等情況，往往在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生鋼基體銹蝕。如果條件允許，建議鍍鋅后噴氟碳漆（特別是螺栓等鋅層較少的部位），加強(qiáng)防腐能力。而且噴漆有多種色彩可以選擇，更加美觀。

5 結(jié)束語(yǔ)

波形梁鋼護(hù)欄采用熱浸鍍鋅涂層是綜合是其優(yōu)異的防腐蝕性能、成本低、易生產(chǎn)、檢測(cè)方便等因素的結(jié)果。波形梁鋼護(hù)欄功用極其重要，且使用年限較長(zhǎng)，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。其中鋅層厚度、鍍層附著質(zhì)量和均勻性直接關(guān)系到護(hù)欄耐腐蝕壽命，必須予以保證，同時(shí)外觀缺陷中的白銹、漏鍍等造成的影響也不容忽視，應(yīng)引起足夠的重視；在保證鍍層質(zhì)量的前提下，希望生產(chǎn)廠家能控制質(zhì)量、改進(jìn)工藝、降低成本；相關(guān)單位能重視貯運(yùn)、安裝條件，避免因不必要的損耗而影響產(chǎn)品質(zhì)量。使合格的鍍鋅鋼護(hù)欄不僅僅在高等級(jí)公路上使用，還能盡快普及到其它各類(lèi)道路工程上。

[1]盧錦堂，孔綱.熱浸鍍鋅性能及質(zhì)量要求[J].材料保護(hù),2000,33（3）:21-23.

[2]GB/T 18226-2015，公路交通工程鋼構(gòu)件防腐蝕技術(shù)條件[S].

[3]GB/T31439.1-2015，波形梁鋼護(hù)欄 第1部分：兩波形梁鋼護(hù)欄[S].

[4]曹瑞.鍍鋅產(chǎn)品鍍鋅層質(zhì)量和厚度的測(cè)定方法[J].金屬制品，2008，34（4）：43-50.