水工金属结构喷锌防腐蚀技术

近年，水工金属结构喷锌防腐蚀技术在水利水电行业得到广泛应用。
其施工过程一般分3部分：水工金属结构表面预处理，即喷砂除锈；水工金属结构的金属锌热喷涂保护；涂料涂装保护；现结合岗南水库除险加固工程实践分别介绍如下。

一、水工金属结构表面喷砂除锈

　　为使金属表面有良好的清洁度和粗糙度，必须对金属结构表面进行除锈等预处理。防腐蚀界有这么一句话“七分除锈，三分涂装”，可见除锈的重要性。鉴于水工金属结构的特殊性，如体积大、施工环境基本为露天等，现阶段依然采用喷砂除锈的方法，喷砂除锈控制主要体现在以下几个方面。

　　 1.前期控制

　　 喷砂前，充分掌握水工金属结构防腐施工除锈等级要求，依据《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定，对金属结构基体表面锈蚀等级进行评定。仔细检查，清除焊渣、飞溅等附着物，并清洗表面油脂及可溶污物，对无用的焊接体或联接物也应作妥善处理。

　　 2.磨料控制

　　 喷砂除锈用的砂，要求颗粒坚硬、有棱角、干燥（含水量<2%）、无泥土及其他杂质；以石英砂为好，粗河砂也可；同时，应考虑砂料运输条件，单价高低，回收能力等因素；砂料粒径以0.5～1.5mm为宜，筛选前须晒干，存储于棚内、室内，筛孔大小为：粗筛40～48孔/cm2（粒径1.2 mm）、 细筛372～476孔 /cm2 （粒径0.3mm）。

　　 除锈方案确定后，磨料可选河砂、石英砂或二者混合。在岗南水库除险加固中，经预喷比较，将石英砂和河砂按1∶1掺和使用除锈效果最好。

　　 3.工具控制

　　 喷砂操作时，空压机气压为6.0×105～6.5×105Pa，气压变幅为0.5×105～1.0×105Pa。一般砂桶气压为4.5×105～5.5×105Pa，不得小于4.0×105Pa。喷砂前应检查压力容器的生产厂家是否持有有关部门颁发的生产许可证、喷砂工佩戴的防护工具、安全带（绳）和供氧装置是否安全可靠，以及喷嘴磨损情况，当孔口直径增大25%时宜更换喷嘴。

　　 4.环境控制

　　 鉴于水工金属结构喷砂除锈为露天作业，施工时除应注意防尘和环境保护，还必须每日检测施工现场环境温度、湿度和金属表面的温度，计算当日露点，做好施工记录。当空气相对湿度大于85%、金属表面温度低于露点以上3℃时不得施工。

　　 5.工艺控制
喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油；油水分离器必须定期清理。
喷嘴到基体钢材表面距离以100～300mm为宜，喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护。

　　 喷射方向与基体钢材表面法线夹角以15°～30°为宜。

　　 喷砂除锈后、进行下一道工序前，如遇下雨或其他造成基体钢材表面潮湿的情况时，要待环境达到施工条件后，用干燥的压缩空气吹干表面水分后施工，如须重新喷砂，不可降低磨料要求，以免降低粗糙度。

　　 喷砂时喷嘴不要长时间停留在某处，喷砂作业应避免零星作业，但也不能一次喷射面积过大，要考虑涂装或热喷涂工序与表面预处理工序间的时间间隔要求。
对喷枪无法喷射的部位要采取手工或动力工具除锈。

　　 6.质量控制

　　 喷砂完成后首先应对喷砂除锈部位进行全面检查，其次要对基体钢材表面进行清洁度和粗糙度检查。重点应检查不易喷射的部位，手工或动力工具除锈部位可适当降低要求。对基体钢材表面进行清洁度和粗糙度检查时，一是严禁用手触摸；二是应在良好的散射日光下或照度相当的人工照明条件下进行，以免漏检。

　　 喷砂除锈后，金属结构表面清洁度应达到Sa21/2，应对照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中提供的照片进行比较，比较时至少每2m2有一个比较点。

　　 喷砂除锈后，金属结构表面粗糙度应达到Ry60～100μｍ，应按照技术要求，取相应粗糙度样板，用至少７倍放大镜放大后比较，比较时至少每２ｍ２有一个比较点。用表面粗糙度仪直接测定时，每２ｍ２表面至少要有一个评定点，取评定长度为４０ｍｍ，在此长度范围内测５点，取其算术平均值为此评定点的表面粗糙度值。

二、金属锌热喷涂保护

　　1.锌丝控制

　　 以１号锌或特号电解锌为优，锌丝含锌量应大于９９．９９％，直径以３ｍｍ为宜，同时要求锌丝粗细均匀，表面光洁，无油污、无腐蚀、无毛刺、无折痕。

2.“三气”控制

　　 氧气、乙炔气和压缩空气是金属锌熔融、雾化、喷射质量优劣的决定因素，因此，对“三气”有一定的要求：

　　 压缩空气除推动锌丝前进外，还使锌丝熔融的部分形成锥形雾束喷射到闸门上，其压力对涂层与结构面的粘结力和锌涂层的密实性（孔隙度）有直接影响，特别是露天施工，常受环境与结构形状的限制，更需压力较大的压缩空气。含有油雾的温热压缩空气必须冷却和滤清，气压基本稳定，以满足喷枪耗风量的要求。

　　 喷涂过程中，乙炔发生器担负着生产乙炔气的任务，为了提高发气效率与质量，宜选用一级、二级电石。在安装乙炔系统的设备、管路、阀门时，不允许使用含铜超过７０％的铜合金，因为铜与乙炔长期作用，会生成具有易爆性的乙炔铜，乙炔表也不能用普通压力表代替。

　　 氧气宜选用较高含氧量的一级品。

　　 喷锌操作时“三气”压力控制如下： 空压机气压为６．０×１０５～６．５×１０５Ｐａ，气压变幅０．５×１０５×１０５Ｐａ；储气缸气压为４．５×１０５～５．５×１０５Ｐａ，乙炔发生器压力为０．６×１０５～０．８×１０５Ｐａ，乙炔调压表压力为０．５×１０５～０．５５×１０５Ｐａ；氧气调节器压力为３．０×１０５～３．２×１０５Ｐａ。

　　 3.工艺控制

　　 金属结构表面预处理达标后，应在有效时间内进行热喷涂或涂漆，涂装前如发现基体金属表面污染或返锈，应用压缩空气吹除表面灰尘或重新处理。

　　 影响喷涂锌质量的因素很多，喷枪的角度和喷距是影响喷锌质量的重要因素，喷枪与喷涂面要成直角，喷距控制在１００～２００ｍｍ。

　　 热喷涂施工与金属结构表面处理的时间间隔为：一般潮湿环境条件下，４ｈ内喷涂完毕；晴天或湿度不大的条件下，不超过１２ｈ。

　　 喷枪移动速度，以１次喷涂厚度达到２５～８０μｍ为宜。各喷涂带间应有1/3宽度重叠，厚度要尽可能均匀。各喷涂层之间的喷枪走向应相互垂直，交叉覆盖。

　　 4.质量控制

　　 金属结构热喷涂后应及时检查涂层表面、涂层厚度、涂层结合性。

　　 涂层表面应均匀，不能有起皮、鼓泡、粗颗粒、裂纹、掉块及其他影响使用的缺陷。金属涂层厚度检测：当有效面积在1m2以上时，用磁性测厚仪，在一个面积为1m2的基准表面上测量10点涂层厚度，取10个值的算术平均值为该基准表面的局部厚度，测点应均匀分布；当有效面积在1m2以下时，在一个面积1cm2的基准面上测量5点涂层厚度，取5个值的算术平均值为该基准表面的局部厚度，测点选择应分布均匀。

　　 金属涂层的结合性能检查采用切割法，切割时刀具的刃口与涂层表面约为90°，切割后涂层与金属表面必须割断，并采用布胶带检查的方法检查金属涂层的结合性。

三、涂料涂装保护

　　喷锌工序完成，需在金属喷涂层尚有余温时及时涂漆，一般情况下，在金属涂层表面温度降至70℃以下时，进行喷涂料封闭，封闭宜采用刷涂或高压无气喷涂。

　　1.涂料控制

　　 考虑防腐蚀涂层系统应由与基体金属附着良好的底漆和具有耐候、耐水性的面漆组成，中间漆宜选用能增加底漆、面漆之间结合力且有一定耐蚀性能的涂料，宜选用经工程实践证明综合性能良好的产品；对于新产品，应确认其技术性能和经济指标均满足设计要求，方可应用。构成某一涂层系统的所有涂料应由统一涂料制造厂生产。涂料的使用应严格按照涂料使用说明或厂家现场指导的要求进行。涂料配置好后应先小面积试涂，根据情况适当改变涂料配合比，以达到最佳效果。严禁中途更换不同厂家提供的涂料及稀释剂和固化剂。

　　 2.环境控制

　　 涂装作业应在清洁环境中进行，尽量选择无风、无扬尘的天气；涂装前应遮蔽特殊部位，避免未干的涂层被灰尘等污染；空气相对湿度须小于85%；钢材表面温度至少高于大气露点3℃。

　　 3.工艺控制

　　 金属结构表面每次涂装前应用干燥的压缩空气吹净，吹净后立即喷涂。喷涂前应先用小刷子在焊缝、边角和不易喷涂到的部位作预涂处理。大面积喷涂时应采用无气喷涂，这样可有效防止流挂，提高工作效率。涂层系统各层间的涂覆间隔时间应按涂料制造厂的规定执行，如超过其最长时间间隔（一般为7d），则应将前一涂层用粗砂布打毛后再涂装，以保证结合力。涂装后，涂膜应认真维护，固化前要避免雨淋、暴晒、践踏，搬运中应避免对涂层的任何损伤。

4.质量控制

　　 每层涂料涂装前应对前一涂层进行外观检查，如发现漏涂、流挂、皱纹等缺陷，应及时处理。涂装结束后，应检查涂膜外观，表面应均匀一致，无流挂、皱纹、鼓泡、针孔、劣纹等缺陷。

　　 漆膜固化干燥后应进行干膜厚度的测定。85%以上测点的厚度应达到设计厚度；没能达到设计厚度的测点，其最低厚度应不低于设计厚度的85%。测厚用的干膜测厚仪必须经有关检测部门校验，使用指针式测厚仪时应先调零。

　　 漆膜附着力的控制：漆膜厚度大于120μｍ时，可在涂层上划两条夹角为６０°的切割线，划透涂层至基地，用布胶带粘牢划口部分，沿垂直方向快速撕起，涂层无剥落为合格；当涂膜厚度小于或等于１２０μｍ时，可用划格法检查，其方法及判断按《色漆和清漆划格试验》进行。