钢闸门喷锌及涂料防腐蚀

摘要：钢闸门防腐处理是工程中经常碰到的技术问题，目前比较常用喷锌防护措施，本文从技术角度介绍有关的机理及施工方法。

关键词：闸门；喷锌；防腐

１腐蚀和喷锌防腐的机理

钢铁发生腐蚀是受外部介质的化学作用或电化学作用而造成的。钢闸门所接触的水是导电的，腐蚀基本属于电化学腐蚀。

喷镀锌是锌丝在高温火焰中熔化，用压缩空气将熔化了的锌吹成雾微粒，高速喷射到经过除锈的构件表面。雾状微粒在喷射过程中受空气冷却，处于半熔融状态，堆积到构件表后面，立即变形收缩，紧紧地嵌附在经过除锈、比较粗糙的钢铁表面，形成镀层。

锌喷镀在钢闸门表面，二者有良好的接触，介质水把它们连通形成腐蚀电池，电位较低的阳极锌受到腐蚀，电位较高的阴极钢闸门以锌熔解产生的保护电流来制止钢闸门的腐蚀，起到牺牲阳极保护阴极的作用。锌镀层的另一个作用是象涂料一样覆盖在钢闸门表面，将钢闸门与水、空气隔离开来。故锌镀层对钢闸门有双重的保护作用。

２施工工艺

水工钢闸门喷涂锌、涂漆的一般工艺流程是：

喷砂除锈→质量检查→喷涂锌→质量检查→涂料封闭→质量检查

２．１喷砂机械的组织程序

喷砂机械的组织程序见图１。

喷砂操作时，空压机气压为６．０～６．５×１０５Ｐａ，气压变幅为０．５～１．０×１０５Ｐａ。一般砂桶气压为４．５～５．５×１０５Ｐａ，但不得小于４．０×１０５Ｐａ。

２．２喷锌机械的组织程序

喷锌机械的组织程序如图２。

喷锌操作时三气压力控制如下：空压机气压为６．０～６．５×１０５Ｐａ，气压变幅０．５×１０５Ｐａ。储气缸气压为４．５～５．５×１０５Ｐａ；乙炔发生器压力为０．６～０．８×１０５Ｐａ，乙炔调压表压力为０．５～０．５５×１０５Ｐａ；氧气调节器压力为３．０～３．２×１０５Ｐａ。

２．３砂粒质量

喷砂除锈用的砂，要求颗粒坚硬、有楞角、干燥（含水量＜２％）、无泥土及其他杂质。以石英砂为好，粗河砂也可使用。选用砂料还要考虑砂料运输条件，单价高低，回收能力等因素综合分析确定，粒径选取０．５～１．５ｍｍ的中粗砂。

砂子筛选前需晒干，存储于棚内、室内，以备阴天时筛用。要严格过筛，筛去大颗粒和杂质，防止堵塞砂阀和喷嘴，否则将影响喷砂除锈的效率。筛孔是粗筛４０～４８孔炖ｃｍ（粒径１．２ｍｍ），细筛３７２～４７６孔炖ｃｍ（粒径０．３ｍｍ）。

２．４对锌丝和三气的要求

２．４．１锌丝

为了提高锌涂层对钢闸门的牺牲阳极保护阴极的作用，延长涂层寿命，应尽量保证锌涂层有较高的纯度。以１号锌或特号电解锌为优。一般锌块必须是３号锌以上，才符合加工锌丝工艺的要求。

由于锌的硬度（布氏２４）与熔点（４１９℃）都较低，为提高喷涂工效，锌丝直径以３ｍｍ为宜，要求锌丝粗细均匀，表面光洁，无油污、无腐蚀、无毛刺、无折痕。经多次取样测试３ｍｍ直径的锌丝每米５０±０．１ｇ，因此，１ｋｇ锌丝长２０ｍ。

２．４．２三气

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：

（１）空气：压缩空气除推动锌丝前进外，还使锌丝熔融的部分形成一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，特别是在露天施工，常受环境与结构形状的限制，更需压力较大的压缩空气，以弥补上述不利因素。要求空压机工作压力≥６．０×１０５Ｐａ，气压变幅小于０．５×１０５Ｐａ。在喷涂过程中，空气压力应控制在４．５～５．０×１０５Ｐａ。含有油雾的温热压缩空气必须经过冷却和滤清，保证空气清洁干燥，油水分离干净，气压基本稳定，满足喷枪耗风量的要求，以增强锌涂层对钢闸门表面的粘结强度。

（２）乙炔：在喷涂过程中，为保持介于中性与偏碳化的火焰，乙炔系统必须供应一定数量、压力稳定的乙炔气。，乙炔发生器担负着生产乙炔气的任务。在乙炔发生器内使水与电石（碳化钙）作用生成乙炔气，反应方程式如下：

ＣａＣ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ２↑＋Ｃａ（ＯＨ）２

电石根据发气量分为４级，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，这是因为铜与乙炔长期作用，会生成具有易爆的乙炔铜。因此，乙炔表也不能用普通压力表代替。

（３）氧气：氧气按其纯度可分两级。一级的含氧量为９９．２％，二级的含氧量为９８．５％，宜选用较高的含氧量。

３施工五因素的优选

影响喷涂锌质量因素很多，其中“三气”的比例、喷枪的角度和喷距五个因素最为重要。“正交试验法”是研究与处理多因素试验的一种科学方法，它在实际经验与理论认识的基础上利用一种现成的、规格化的表式——“正交表”科学地挑选试验条件，通过试验找到最优或较优的生产方案。

考虑喷枪角度、喷距、氧气压、乙快压、空气压五种因素，可确定三气压力控制为：

氧气３．０～３．２×１０５Ｐａ；

乙炔０．５～０．５５×１０５Ｐａ；

空气４．５～５．０×１０５Ｐａ；

喷枪与喷涂面成直交（９０°）；

喷距为１０～１５ｃｍ。

这样既能增加金属微粒对结构表面的冲击力量，又可避免点蚀凹处漏喷和不均匀现象的发生，从而得到结构紧密，粘结力强的锌涂层。

在特定的基体上按优选的五因素制备一些锌膜，用显微阅读器（放大１０倍，只可测直孔）观察，一层锌膜普遍存在针孔，且分布很不均匀。而二层、三层锌膜则观察不到针孔。因此喷锌一层是不行的，一般部位喷锌二层，重要部位最好喷锌三层。每层喷锌实测厚度０．１～０．１３ｍｍ，约为计算厚度的１．５倍。

４涂料选择及涂装工艺

喷锌工序完成后，需对面层进行涂漆保护处理，见表１。对常年挡水的迎水面，采用环氧沥青漆涂刷；对暴露在大气中的背水面，可采用氧化橡胶漆和铝粉漆联合涂刷。

注：Ｈ３６～１、Ｈ３６～２为环氧沥青漆；

Ａ１６为氧化橡胶漆，Ａｃ～１５为铝粉漆。

涂刷时上下左右都用手腕动作，当幅度大时可用手臂和身体移动来配合，漆刷蘸漆时，刷毛浸漆部分不要多于毛长的２炖３，并在漆缸内壁轻轻拍打，这样可以调整刷上的漆量。涂刷操作一般先上后下，先左后右，先难后易，依次刷匀，复杂部位应特别仔细，如铆钉、螺栓、型钢的边缘、锈坑、麻点、夹缝处应少蘸漆，多搓揉或竖起刷毛戳涂，防止漏涂、流挂和漆膜下留有气泡。当涂完一小块面积后，应立即仔细观察涂层有无毛病，要在涂层未干前及时发现、处理。