一、工程概况
祁家黄河大桥钢管拱肋由横哑铃形桁式双肋组成。每肋由4根Ф700的钢管组成，上弦和下弦横向两根钢管之间用缀板（或腹板）连接，上下弦之间用直径Ф325×8mm空钢管作为腹杆，组成桁式拱肋,肋高3.5m，肋宽1.7m，两肋中心距7.0m。两肋之间设一字式和“K”字式横撑，横撑由直径Ф600×10mm的两根弦杆和直径Ф299×8mm的钢管组成的平面桁架。拱上结构Ⅰ和Ⅱ号立柱采用Ф800×12mm的钢管,其余均采用Ф600×10mm的钢管，立柱设“一”字式横撑和桁式横撑弦杆均由Ф600×10mm和Ф299×8mm钢管组成。
二、钢管表面长效复合防护层结构设计
祁家黄河大桥钢管拱肋钢构件制作工程中的钢管结构表面均采用喷砂除锈毛化处理后，用热喷涂方法（高效电弧喷涂为主，氧乙炔焰线材喷涂为辅）喷涂一层金属铝涂层，再在金属涂层上依次喷（刷）涂有机封闭、底漆和面漆，总厚度不小于250μm。形成长效复合防护涂层体系对钢结构进行防护。有效使用年限要求达到30年以上。
电弧喷涂涂层防腐机理是：①封闭涂层对电弧喷涂层和钢铁起隔离、平整和机械屏蔽作用，使电弧喷铝层的耐腐蚀寿命大大提高；②电弧喷铝涂层对钢铁起电化学阴级保护作用，无老化、粉化腐蚀。
电弧喷涂层对封闭涂料的要求：由于封闭涂料一般均为有机物，金属铝与有机物之间易产生气氛腐蚀。因此，电弧喷涂涂层对封闭涂料要求比较苛刻，只有满足以下三个条件才能实现对喷铝涂层的有效封闭处理。
①封闭涂料与铝涂层必须相容，不产生气氛腐蚀，即封闭涂料的溶剂对喷铝涂层不产生腐蚀作用；
②封闭涂料应有足够低的粘度和渗透性，确保封闭涂料能够渗透到铝涂层孔隙内，并与喷铝涂层保持足够的结合力；
③封闭涂层本身应具有良好的抗环境腐蚀性能、耐老化性能等，保持封闭涂层在腐蚀环境下能保持较长时间有效。
封闭涂层的作用：有机涂料覆盖和渗透至喷涂层孔隙中，降低喷涂层的腐蚀速率；封闭涂层本身具有较高阻抗值，对喷涂层起屏蔽隔离作用，延缓喷涂层腐蚀发生的时间，延长了涂层的耐腐蚀寿命。
选择封闭底漆应具有低粘度较好的渗透性和封孔效果，第一层涂料绝大部分渗入喷涂层孔隙中，涂层基本不产生厚度；第二层及以后各层涂料对喷涂层进一步封闭和平整作用，产生一定厚度。环氧云母氧化铁涂料中含有云母片，它具有良好的化学惰性，抗紫外线老化性好，遇光、雨、露、雪、霜、盐雾等很难破坏，本身呈层片状，在漆膜中自动定向，互相重叠，增加水、气渗透阻力，漆膜坚硬，结合力优良。脂肪族聚氨酯涂料与环氧涂料具有较好的配套性，具有最优良的耐候性和耐腐蚀性能。
该桥腐蚀环境为非污染内陆大气和秋季湿环境。
三、技术方案
1. 工艺流程
质检 质检 质检 质检
质检
质检
2. 工艺要求
2.1金属表面清理、清洗油污：
金属结构表面在涂漆前必须进行表面预处理，喷砂处理前必须清除焊点、焊渣、浮锈等其他污染物，使需防腐蚀涂装的工件表面全部暴露出来;对各类油污污染，采用有机溶剂或化学清洗剂彻底除去。检查合格后方可喷砂。
2.2 喷砂除锈
2.2.1用压力式喷砂对钢管表面进行喷砂处理。
喷砂设备系统如下：
2.2.2砂料选用
选用永登产的石英砂。砂粒应选用带锐角、硬度高的石英砂，粒径1～3mm，并要保持干燥。
2.2.3 喷砂操作
风压宜为0.4-0.5Mpa，喷嘴孔直径5—10mm，以耐高压耐磨损的陶瓷制成，使用后，喷嘴孔径增大3mm时，应更换新的。喷嘴距板面5-20mm，喷嘴与板面的角度为500—600。喷射的时间经过试验确定，喷射时间过长会降低板面摩擦系数，砂的回收率差，砂的损耗量大，必须有足够的贮备。
2.2.4 质量标准
喷砂处理后，基体金属表面清洁度等级达到GB11373-89规定的Sa3级（使钢材表面洁净的喷射清理）即在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有氧化皮，铁锈，油漆涂层和异物。该表面应具有均匀的金属色泽。除锈后表面粗糙度值达到RZ40～100μm。用表面粗糙度专用检测量具或比较样块检测，金属结构在表面预处理达到标准后，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被污染或返锈，应重新处理，使之达到原要求的表面清洁度等级。喷砂前，应用金属薄板或硬木板等对不喷砂部位进行遮蔽保护。
2.3 金属喷涂工艺及材料
2.3.1材料
用于金属喷涂的铝线材由铝锭冶炼拉制成型。金属喷涂用的铝丝纯度宜采用99.6%，但不低于99.5%。铝丝应光洁、无锈、无油、无折痕、直径为Φ2.0～3.0㎜。
2.3.2 工艺方法与设备
以线材高效电弧喷涂为主要施工手段，在不便于大面积施工的现场和部位少量的辅以线材氧乙炔焰喷涂。
电弧喷铝工艺参数
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参数类别 |
工艺参数 |
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喷涂材料 |
铝丝φ2～φ3 |
GB3190-96 |
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电源参数 |
喷涂电压 |
24～34V |
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喷涂电流 |
100～300A |
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雾化参数 |
雾化气体压力 |
≥0.5MPa |
|
喷嘴结构 |
封闭式喷嘴 |
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操作参数 |
喷涂距离 |
150～200mm |
|
喷涂角度 |
≥60° |
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基表温度 |
喷涂过程工件温度 |
≤100° |
|
喷涂环境 |
温度 |
10°～30° |
|
湿度 |
≤80% |
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空气扬尘 |
无 |
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风力 |
超过5级采取措施 |
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间歇时间 |
粗化后至喷涂时间 |
≤4h |
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喷涂过程阴雨天 |
≤2h |
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涂层质量 |
喷铝层厚度 |
≥160μm |
|
喷铝层结合力 |
≥18MPa |
|
孔隙率 |
＜15% |
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表面清洁度 |
S a3 |
2.3.3 质量标准
喷砂完的表面，须在用干净的压缩空气或铁刷将灰尘清理干净，方可喷涂金属涂层。金属涂层厚度≥160um，涂层结合力≥18Mpa，孔隙率＜15%。经除锈后，钢材表面应尽快喷涂，一般应在8h～12h内喷涂完毕。喷涂应力求均匀，一般不少于两次喷完，喷束应垂直交叉覆盖。涂层经检查合格后，应及时用规定的涂料进行封闭，涂装前将涂层表面灰尘清理干净，涂装应在涂层尚有余温时进行。涂层表面应均匀无杂物、起皮、鼓泡、孔洞、凹凸不平、粗颗粒、掉块及裂纹等缺陷，遇有少量夹杂，可用小刀踢刮；如缺陷面积较大，应铲除重喷。电弧喷涂涂层结合力的测定采用拉力试验法或拉拔法测量。金属喷涂涂层的厚度，采用磁性测厚仪测定。
2.4 有机涂装工艺及材料
2.4.1材料
金属喷涂完后，涂装有机封闭底漆两道，底漆选用环氧云铁封闭底漆（铁红色）；面漆两道，面漆选用环氧改性聚氨酯涂料（暂定为桔红色），由西安汉宁化工有限公司生产的。溶剂选择S54-1型聚氨酯专用稀释剂，用量不超过漆料的5%。
2.4.2 涂装方法
气喷涂和手工涂刷相结合进行施工。
2.4.3 质量标准
底漆需用电弧喷涂，应喷涂均匀，不得有漏刷流挂、针孔等缺陷，与电弧喷涂涂层之间的结合力分别达到0级（划格法）和1级（滚圆法）；面漆应在底漆完全干燥后再涂刷或喷刷，面漆应均匀、细致光亮、完整、色泽一致，不得有漏漆和错漆、皱纹、针孔等缺陷。
漆膜外观检查：湿膜不得有曳尾、缩孔缩边、起泡、喷丝、发白失光、浮色、流挂、渗色、咬底皱皮桔皮等弊病，干膜不得有白化、针孔、细裂龟裂、回粘、片落剥落脱皮等弊病；
漆膜性能的检查：漆膜的干透性、粘手性、硬度、粘附力及弹性按规范检验，并应符合该标准的规定；
漆膜厚度用磁力测厚仪测量，每10m2不少于3处,每处采用在1dm2基准面内测量10个点，取其算术平均值作为一次测量厚度值。涂层抗弯曲性能和抗冲击性能测定合格。
2.4.4在下述施工条件下不得进行涂装：
空气相对湿度超过80%
施工现场环境温度低于5℃。
钢材表面温度未高于大气露点3℃以上。
风力超过5级。
2.4工序涂装要求涂料牌号、涂层道数、漆膜厚度应必须符合下表规定。
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工序 |
道数 |
漆膜干厚度（um） |
颜色 |
与上道工序
间隔时间 |
工艺要求 |
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表面处理 |
喷砂除锈，质量等级Sa3级 |
砂粒直径1～3mm |
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封 闭 层 喷 铝 |
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160 |
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8小时～12小时 |
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中间层云铁环氧酯防锈漆 |
2 |
40 |
灰 |
封闭层尚有余温 |
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面层环氧改性聚氨酯 |
2 |
50 |
桔红 |
尽最短时间 |
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2.5涂装部位及工艺要求
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防腐部位 |
序号 |
涂装要求 |
设计值 |
备注 |
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拱肋、横撑、立
柱钢管外表面 |
1.1 |
表面净化处理 |
无油、干燥 |
GB 11373-89 |
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1.2 |
喷砂除锈 |
Sa3级 |
GB 8923-88 |
|
1.3 |
表面粗糙度 |
Rz25-100μm |
GB11373-89 |
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1.4 |
二次雾化高速电弧
喷涂 |
涂层厚度：喷铝
160μm |
GB/T9793-1997 |
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1.5 |
手工涂刷环氧
云铁封闭底漆一道 |
基本无厚度 |
GB9286-88 |
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1.6 |
高压无气喷涂环氧
云铁封闭面漆一道 |
厚度为40μm |
GB9286-88 |
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1.7 |
高压无气喷涂氯化
橡胶封闭面漆两道 |
总厚度50μm |
GB9286-88工厂
一道，工地一道 |
2.6 涂装前表面清洁要求
2.6.1为增强漆膜与钢材的附着力，应对除锈后的钢材表面进行清洁处理，然后才能涂装。
2.6.2表面清洁工艺流程为：用压缩空气吹除表面粉粒，用干净棉纱、碎布抹净。
2.6.3经过清洁的表面应达到所列规定要求。见下表
涂装前表面清洁验收标准
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项目 |
清 洁 要 求 |
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油脂 |
清除且不允许留有肉眼可见痕迹 |
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水分、盐分 |
肉眼看不见 |
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焊割烟尘 |
用指磨擦，不见有烟尘跌落 |
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白锈（锌盐） |
用手指磨擦，不见有烟尘跌落 |
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粉笔记号 |
用干净的棉纱抹净，允许可见痕迹 |
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专用油漆笔记号 |
不必清除 |
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未指定油漆笔记号 |
用铲刀等工具清除，肉眼看不见 |
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漆膜破损 |
肉眼看不见有烧损起包等不完善漆膜 |
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其他损伤 |
用碎棉纱抹净，允许有肉眼可见痕迹 |
2.7 外露金属面的防锈
应作好有外露金属面的防锈措施，可用黄油涂抹在外露金属面处或者用不干胶粘贴在外露金属面处。
2.8 成品保护
涂装完的金属表面在吊装或堆放时，要保护涂装层不受破坏。
四、环境保护及安全
防腐在工厂内进行。
1. 喷砂时，部分砂被撞成粉末，随高压气流到处飞扬，工作条件和环境极坏。必须搭设防护棚，喷砂工人必须穿戴劳保服装和防尘头罩及口罩。
2. 在有雨、雾、雪和大风扬尘的天气，禁止防腐作业。
3. 随时清理石英砂的粉末。
4. 对全体施工人员进行安全技术交底。
五、防腐设备的选用
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设备名称 |
型号规格 |
单位 |
数量 |
备注 |
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空 压 机 |
6m3 |
台 |
1 |
|
|
直流电弧喷涂机 |
600A |
台 |
1 |
|
|
砂 罐 |
|
个 |
1 |
自制 |
|
压力喷砂枪 |
|
把 |
4 |
|
|
喷 油 漆 枪 |
|
把 |
3 |
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六、人员的配备
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工 种 |
数量 |
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工 长 |
1 |
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质检员 |
1 |
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喷砂工 |
6 |
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油 工 |
10 |
|
普 工 |
6 |
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天车工 |
1 |
|
起重工 |
2 |
七、涂装前后的检查和验收
1.涂装前的检查
1.1钢材表面除锈必须达到规定的除锈等级，并在规定的时间内涂完底漆。
1.2进厂的涂料应有产品合格证，并应按涂料产品的验收规则进行复验。
1.3涂装施工的环境条件，应符合规定的要求。
2.涂装过程中的检查
2.1在涂装过程中，应用湿膜厚度计测定湿膜厚度，以控制干膜厚度和漆膜质量；待漆膜干后，用漆膜厚度仪测定干膜厚度。
2.2每道漆膜都不允许有咬底、剥落、漏涂、分层和起泡等缺陷。
2.3在施工过程中，涂料的施工粘度变稠时操作者不能擅自调整，应指定人员进行调整。
3.涂装后的检查
3.1涂层外观的标准
涂层外观应均匀、平整、丰满和有光泽；其颜色应与设计规定的颜色相一致；不允许有咬底、裂纹、剥落、针孔等缺陷。钢结构涂装的涂层允许有不影响防护性能的轻微流挂、刷痕、起皱和少量颗粒灰尘。
3.2涂层厚度的标准
涂层厚度可采用漆膜测厚仪测定，总厚度必须达到设计规定的标准。
3.2.1测定厚度抽查量：钢管拱肋构件抽检20%，次要构件抽检10%，每件构件应检测三处。
3.2.2检测点的规定：
钢管拱肋每处测3点，成1200角均布。
3.2.3涂层检测的总平均厚度，应达到规定厚度的90%为合格。计算平均值时，超过规定厚度20%的检测点，按规定厚度的120%计算。
4.验收
4.1涂装工程的验收，应包括中间检查和竣工验收。
4.2表面处理除锈等级的规定，原材料的合格证，型号，名称颜色及复验报告单。
4.3施工时的气候条件记录。施工方法，涂料施工黏度和厚度测量记录。
4.4隐蔽工程自检记录等。 |
于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。