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大桥钢箱梁防腐喷砂机-喷砂防腐处理

文章出处:www.sdpaowanji.com人气:74发表时间:2019-04-12

摘 要:该文介绍了鱼嘴长江大桥钢箱梁防腐方案的比选、实施方案的确定,以及喷砂机防腐涂装的施工关键点和质量控制,可供类似工程参考。

1、钢箱梁防腐方案的比选与防腐方案的确定:

1.1、概述:

  重庆鱼嘴长江大桥起于广阳镇葵花山庄,在长江南岸石盘凼附近跨越长江,于长江北岸师母滩登陆,跨过榨房附近小山包,止于鱼嘴镇下果园。属单跨双铰简支钢箱悬索桥,大桥全长 1 438 m、宽33 m,主跨达 616 m,是重庆市目前两江上单跨最大的桥,也是外环高速控制性工程之一。鱼嘴长江大桥为西部开发省际公路通道重庆绕城公路东段跨越长江的一座特大型桥梁工程。

  主跨为 616 m的悬索桥,加劲梁采用封闭流线型扁平钢箱梁。本桥是国内首次采用“锌铝伪合金喷涂+涂料防护”的防腐体系的长江大桥,涂装施工技术要求、试验方法、检验规则等依据《铁路钢桥保护涂装》(TB/T1527)、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041) 和 《锌铝伪合金涂层》(上海企业标准Q/YQEO 1-2005)执行。

1.2、防腐方案的比选:

  本项目分别通过对各种防腐涂装方案的长效耐久性、实用性、环保、节能、经济性等多方面比较研究,以确定最终的设计方案。

1.2.1、长效性耐久性:

  锌铝伪合金涂层(膜)防腐体系为电化学防护和遮断防护体系的结合,比热喷锌体系、热喷铝体系有一些优越性。吸取了锌涂层和铝涂层的优点,摒弃了锌涂层和铝涂层的缺点。锌涂层的长处为电化学保护性能好,即阴极保护性能较好。

  其短处为锌涂层的腐蚀速率较快,形成氧化锌及氯化锌较快、流失较快,从而使用年限较短。因此,通常设计时间 30 a 的涂层需要近300 μm 的厚度。同时,在施工雾化过程中会形成大量的 ZnO,对人体及环境带来直接的伤害。

  原材料成本就相对较高。钢箱梁外表面等场合常用的长效保护系统的硬度、比重、电位和结合强度等指标见表 1。

表 1 钢箱梁外表面长效保护系统指标

  铝涂层的长处为电化学保护性能较好,具有长效的防腐性能,但与锌铝涂层比较,阴性保护性能就相应差些。铝涂层的施工缺点为,表面处理铝材的硬度较大,对基材纯净度要求高,并且对粗糙度要求更高。同时,因涂层相对硬,使空隙率较大。同样涂层在经过盐雾 500 h 的状态下,铝涂层与钢铁结合部处会有锈蚀发生。其次,铝涂层的附着力不如锌涂层高。我国现用的锌铝伪合金涂层的铝成分提高到前人未达到的水平。

(1)电化学保护:按金属在 3%海水中的电位,锌比铝易腐蚀,早牺牲。锌的牺牲既保护钢也保护铝,锌牺牲完后铝还继续牺牲,继续保护钢,
延长了总的阴极保护时间。

(2)防止化学腐蚀:喷成伪合金后,铝微粒之间构成网状硬构架,不但阻止了锌的腐蚀生成物氯化锌、氧化锌的聚集和大块流失,而且锌的氧化物会把铝的小孔堵住,铝的生成物 Al2O3本来比较致密,这样,使进入伪合金层的介质减少了,锌腐蚀也少了。

(3)加大了铝含量,提高锌铝伪合金层表面上铝的覆盖率,使致密的 Al2O3大部分能连接起来,
阻隔或减少介质通过,锌层便受到保护,延长锌层寿命。将体积比 v/v =50/50 的锌铝伪合金层送到华东计量中心(上海计量测试研究院)对表面进行电子显微镜扫描,并作电子能谱图确定其成分。外表面的氧化物 (O K) 和铝 (Al K) 的总和达到70.11 %(体积 At)。致密的铝和氧化物保护层是涂层体系耐腐蚀的原因。伪合金涂层表面成分的电子能谱图分析结果见表 2。

表 2 伪合金涂层表面成分的电子能谱图分析结果

表 2 伪合金涂层表面成分的电子能谱图分析结果

  锌、铝粒子从枪喷出时,粒子成等轴体,处于约 6 000 ℃的有氧环境中,表面容易形成氧化层。当等轴粒子喷摔到铁的表面时,等轴体粒 子 被 压 扁 , 前 面 与 铁 接 触 的 一 面 氧 化 膜 破裂,露出新表面与钢黏结。后面的表面继续氧化,因为处于高温有氧环境中,故能形成大量的氧化物。

1.2.2、实用性:

  工艺优点:本文用两根单金属丝。英、美用先炼合金再拉丝的方法。纯铝、纯锌都能拉成丝,但锌铝合金当含铝量超过 15%重量比时,冷拉成丝困难,英、美只做到 15%重量百分比;为了要增大铝的含量,不用炼成合金后拉丝的办法,而采用管状焊丝,中心包锌、铝粉末,做到了 20%Al(重量比);现在我国的钢结构做到 27.4 % Al(重量比),即体积比是1∶1,工艺简单、成本低,便于施工,便于推广。

1.2.3、环保、节能性:

  随着科学技术不断的提高,人们对产品质量的不断要求,高科技的设备不断在企业中产生应用,人们环境意识的提高,环保部门的严格要求,治理扬尘污染及噪声环境已是刻不容缓。喷涂锌—铝伪合金长效防腐体系由于不需要制成合金丝或粉末状喷涂空心丝,因而能够节能并大大减少对环境的多次环境污染。

1.2.4、经济性以:

   50 a 防腐要求为参数,通过各种典型防腐体系的对比,总和成表 3。

表 3 钢箱梁外表面采用的防腐蚀体系在 50 a 寿命期的费用

1.3、防腐方案的确定:

  本施工方法以热喷涂锌铝伪合金(V /V=50/50)为底涂,再涂装高品质封孔层面层成为一完整涂装系统,达到 50 a 内免维护的效果,真正达到大量降低维护管理及维护施工的费用。鱼嘴长江大桥钢箱梁防腐涂装方案见表 4。

2、采用方案的防腐施工关键点的控制:

2.1、喷砂处理:

   喷砂除锈是关系钢结构及其钢结构防腐(蚀)涂装效果的重要因素之一,为了达到 Sa2.5 及的喷砂除锈标准,符合 GB11373-89 规定.

表4鱼嘴长江大桥钢箱梁防腐涂装体系

喷砂使用的压缩空气必须保持清洁和干燥,空气机及配套除湿、除油净化设备,喷砂过程中保持喷砂气体压力稳定,大约在 0.5~0.6 MPa。喷砂环境要求相对湿度小于等于 80%,室外禁止在雨雪、结露等天气作业。喷砂环境温度高于5℃,基面实际温度高于露点温度 5℃。

  喷砂除锈效果应达到:无锈迹、无污垢、无氧化皮、无油垢、油脂、无灰尘及其它污染,集体表面呈现均匀的灰白色金属光泽,表面粗糙度达到技术要求指标。钢梁等钢结构基体表面喷砂处理后要尽快进行电弧喷涂锌铝伪合金施工,间隔时间最长不得超过 4 h,电弧喷涂锌铝伪合金尽量在车间内完成。钢梁等钢结构基体表面喷涂锌铝伪合金后,进行喷涂封闭底漆。喷涂环境温度大约在 10℃~35℃,应严防基体表面结露,基体表面温度高于空气露点 3℃以上,相对湿度在 85%以下,风力太大影响操作室应停止喷涂作业。严禁在雨、雪或结露天气下进行。喷涂环境要求清洁无尘或少尘。

2.2\合理高效的喷涂设备工艺流程:

(1)喷涂电压:14~36 V;

(2)喷涂电流:40~400 A;

(3)喷涂空气压力:0.55~0.7 MPa;

(4)压缩空气流量:≥16 m3/min;

(5)喷涂距离:100~300 mm;

(6)喷涂角度:60°~90°;

(7)喷涂方式:垂直交叉喷涂,喷枪与工件应成垂直方向,在无法垂直喷镀的情况下,喷枪与工件表面斜度不小于 45°。电弧喷涂层与基材的结合力远高于氧乙炔火焰喷涂。电弧喷涂层为钢结构提供有效防护。

2.3、焊缝处理:

  焊缝处会影响焊接性能和焊接质量,因此在厂内电弧喷涂防腐施工时应预留出焊接部位,现场钢结构焊接前应进行相应的检查。对钢构件表面焊缝部分应采用与非焊缝部分相同或等效的防腐蚀方法进行焊缝处理。焊缝及破损处修补在桥已成型后,不同部位均采用与原涂装方案相同工艺进行防腐蚀施工,检验标准和检验方法均与原方案一致性,以保证钢结构防腐蚀涂层的完整性。

3、初段箱梁的评审及结果:

  首段钢梁顺利通过出厂前的验收,召开了首涂节段评审会,专家评审会给出的评审意见为“钢箱梁涂装工程采用了较先进的‘喷涂锌铝伪合金的底层处理技术’,现场施工质量可控”。也进一步肯定了锌铝伪合金涂层系统在大型钢结构上应用的成功。

(1)钢箱梁涂装工程技术准备工作充分,程序明晰,工艺设计及过程符合产品最终的质量要求,工艺文件完备,可作为现场大规模施工的依据。

(2)涂装质量符合设计要求。

(3)采用了较先进的“喷涂锌铝伪合金的底层处理技术”现场施工质量可控。

4、结论:

  通过对各种典型的防腐技术的性能、施工工艺、性价比以及从环境的角度来分析比较,都充分、有力地说明了锌铝伪合金涂层(50/50)长效防腐体系全面优于其他典型的防腐体系,国内外的测试、现场试验结果也都证明了锌铝伪合金长效防腐体系的优势。