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CN112981302A - 一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺 - Google Patents

一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺 Download PDF

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CN112981302A
CN112981302A CN202110161568.1A CN202110161568A CN112981302A CN 112981302 A CN112981302 A CN 112981302A CN 202110161568 A CN202110161568 A CN 202110161568A CN 112981302 A CN112981302 A CN 112981302A
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composite coating
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Abstract

本发明涉及一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，属于钢结构腐蚀防护现场施工领域。本发明首先通过在喷砂处理后的钢结构基体上采用电弧喷涂技术制备锌铝合金涂层；随后在合金涂层上制备一层环氧类封闭漆，以保证后续有机涂层与合金涂层的结合力；然后在封闭漆基础上依次制备环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆和氟碳面漆，从而形成结合力良好、防腐性能优异的复合涂层。本发明可消除或降低南海大气环境下的高湿和高盐雾对复合涂层现场施工的限制，延长日均作业时间，并保证复合涂层质量；该现场施工工艺具有良好重复性且易于实现。

Description

一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺
技术领域
本发明属于南海大气环境下钢结构腐蚀防护现场施工领域，具体涉及一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺。
背景技术
随着海南自由贸易港建设由探索阶段向初步建立阶段的稳步推进，一大批国家重点、大型项目逐步落地，如文昌航天城、三亚南繁硅谷、深海科技城等，项目的基础设施中均需用到大量的钢结构设备，这些钢结构设备长期暴露在大气环境中，受南海高温、高湿和高盐雾的恶劣环境作用，给其可靠服役提出了严峻挑战。比如气候监测数据表明，文昌航天城区域年平均相对湿度为86％，全年相对湿度大于80％的时间超过6000h，这种累年长时间高湿度的气候环境特征，一方面加速了航天城地面设备设施的腐蚀速度，一方面也给现场防腐蚀施工质量和效率带来了不良影响，严重影响着航天城建设质量及其功能发挥。
“电弧喷涂锌铝+涂料”的复合涂层技术由于具有较好的腐蚀防护性能，在桥梁、大型钢结构等的腐蚀防护中已经得到了广泛应用。但由于该复合涂层制备过程中对外界环境要求较高，一般要求施工环境的相对湿度不大于60％(制备锌铝金属涂层湿度不超过60％，制备有机涂层湿度不超过80％)，使得施工一般要求在环境较好的工厂车间内实施。由于南海大气环境下，符合现场施工条件的日均作业时间较少，这一要求极大的限制了该技术在该环境下的现场工程应用。为提高现场作业效率，保证复合涂层施工质量，亟需对该技术的现场施工工艺进行优化，并采取相应措施以满足施工环境需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，以消除或降低南海大气环境下的高湿和高盐雾对复合涂层现场施工的限制，延长日均作业时间，并保证复合涂层质量。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，该工艺包括如下步骤：
S1、对钢结构基体进行预处理：在可移动密闭式作业仓中进行喷砂处理,磨料为轴承钢砂，钢砂硬度HRC60-HRC67，粒度1.15mm-1.45mm，含水量质量分数小于0.1％，杂质含量小于1％；
S2、制备锌铝合金涂层：喷砂结束后不超过4小时完成合金涂层制备，喷涂前采用干燥洁净的压缩空气吹除基体表面粉尘，确保基体表面洁净；采用电弧作为热源进行喷涂合金涂层施工，喷涂合金涂层亦在可移动密闭作业仓中实施；
S3、制备有机涂层：锌铝合金涂层制备结束后4小时内涂装环氧类封闭漆 50μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂环氧云铁中间漆120μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂聚氨酯面漆40μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂氟碳面漆40μm。
进一步地，所述步骤S1中的喷砂空气压力为0.7MPa-0.9MPa，喷射角度为 30°～70°，喷射距离为200-300mm；空压机供气量不低于10m3/min，并配备盐雾过滤器、油水分离器和水分吸附器，确保压缩空气相对湿度不大于60％。
进一步地，所述步骤S1还包括：喷砂完成后对基材表面进行Cl-含量检测，若超标，则用高压水冲洗，直到达标；现场施工过程在可移动密闭式作业仓中进行，进入作业仓的空气为经氯离子净化、除湿机干燥的清洁空气。
进一步地，所述步骤S1还包括：喷砂结束后表面粗糙度不低于100μm，表面Cl-含量不大于5mg/cm2。
进一步地，所述步骤S2中合金涂层总厚度不小于150μm，分两道喷涂，第一道70-80μm，第二道喷涂至150μm，每道喷涂结束10-15分钟后方可进行下一道喷涂。
进一步地，所述步骤S2中制备锌铝合金涂层采用双丝喷涂方式，铝丝纯度不低于99.5％，锌丝纯度不低于99.99％，杂质总含量不高于0.5％，丝材直径均为
Figure BDA0002935582050000021
进一步地，所述步骤S2中制备锌铝合金涂层的工艺参数如下：喷涂电压 14-36V；喷涂电流40-400A；喷涂空气压力0.55-0.7MPa；压缩空气流量≥16m3/min；喷涂距离100-300mm；喷涂角度60-90°；喷涂轨迹搭接范围1/4-1/3；喷枪移动速度120-150cm/min；喷涂方式采用垂直交叉喷涂，喷枪与基体钢结构成垂直方向，在无法垂直喷涂的情况下，喷枪与工件的斜度不小于45°；大面积喷涂锌铝合金涂层时，把工作区域分成若干小区，调整喷涂火花束角度小于 40°，喷束宽4-5cm。
进一步地，所述步骤S3中制备有机涂层时，针对复杂结构采用手工方式首先进行预涂装，随后采用无气喷涂方式制备有机涂层，喷涂压力0.4MPa-0.5MPa。
进一步地，所述步骤S3中制备有机涂层时，涂装前对前一道工序的油漆表面进行清洁：用棉纱擦洗表面油污，表面氯离子含量超标时，用纯净水进行喷雾清洗，用高压无油干燥气体吹扫清除表面灰尘。
进一步地，所述复合涂层的修补方式包括：喷砂完成后，如发现局部未达到技术要求，对局部先打磨处理，然后用小型喷砂机喷砂处理；锌铝合金涂层采用相同的电弧喷涂工艺进行修补，死角采用冷喷锌方式进行修补；有机涂层的修补采用相同的喷涂工艺进行修复，死角采用手工刷涂、点涂方式修复。
(三)有益效果
本发明提出一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，本发明具有以下优点：
(1)本发明为南海大气环境下现场施工“锌铝合金+有机涂层”复合涂层提供了技术途径，制备的复合涂层在南海大气环境下具有优异的耐腐蚀性能，对基体钢结构的腐蚀防护年限可达10年以上(不考虑表面有机涂层的老化失效等现象)。
(2)本发明突破了南海大气环境特征对现场复合涂层施工作业时间和涂层质量的限制，可有效延长现场施工的日均作业时间，缩短了施工周期。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为可移动密闭作业仓示意图1；
图3为可移动密闭作业仓示意图2。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的目的在于提出了一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，采用该方法可消除或降低南海大气环境下的高湿和高盐雾对复合涂层现场施工的限制，延长日均作业时间，并保证复合涂层质量。该现场施工工艺具有良好重复性且易于实现。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，该工艺首先通过在喷砂处理后的钢结构基体上采用电弧喷涂技术制备锌铝合金涂层；随后在合金涂层上制备一层环氧类封闭漆，以保证后续有机涂层与合金涂层的结合力；然后在封闭漆基础上依次制备环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆和氟碳面漆，从而形成结合力良好、防腐性能优异的复合涂层。该工艺具体包括以下步骤：
S1、对钢结构基体进行预处理，所述预处理过程为：在可移动密闭式作业仓中进行喷砂处理，表面喷砂至Sa3.0级；磨料为轴承钢砂，钢砂硬度 HRC60-HRC67，粒度1.15mm-1.45mm，含水量小于0.1％(质量分数)，清洁度(杂质含量)小于1％。
进一步地，喷砂空气压力0.7MPa-0.9MPa，喷射角度30°～70°，喷射距离 200-300mm；空压机供气量不低于10m3/min，并配备盐雾过滤器、油水分离器、水分吸附器等，确保压缩空气相对湿度不大于60％。
进一步地，喷砂完成后对基材表面进行Cl-含量检测，若超标，则用高压水冲洗，直到达标；现场施工过程在可移动密闭式作业仓中进行，进入作业仓的空气为经氯离子净化、除湿机干燥的清洁空气。
进一步地，喷砂结束后表面粗糙度不低于100μm，表面Cl-含量不大于 5mg/cm2。
S2、制备锌铝合金涂层，所述的制备过程为：喷砂结束后不超过4小时完成合金涂层制备，喷涂前采用干燥洁净的压缩空气吹除基体表面粉尘，确保基体表面洁净；采用电弧作为热源进行喷涂合金涂层施工，喷涂合金涂层亦在可移动密闭作业仓中实施；
进一步地，合金涂层总厚度150μm(不小于)，分两道喷涂，第一道70-80μm，第二道喷涂至150μm，每道喷涂结束10-15分钟后方可进行下一道喷涂。
进一步地，制备锌铝合金涂层采用双丝喷涂方式，铝丝纯度不低于99.5％，锌丝纯度不低于99.99％，杂质总含量不高于0.5％，丝材直径均为
Figure BDA0002935582050000051
进一步地，制备锌铝合金涂层主要工艺参数如下：喷涂电压14-36V；喷涂电流40-400A；喷涂空气压力0.55-0.7MPa；压缩空气流量≥16m3/min；喷涂距离 100-300mm；喷涂角度60-90°；喷涂轨迹搭接范围1/4-1/3；喷枪移动速度 120-150cm/min；喷涂方式采用垂直交叉喷涂，喷枪与基体钢结构成垂直方向，在无法垂直喷涂的情况下，喷枪与工件的斜度不小于45°。
进一步地，大面积喷涂锌铝合金涂层时，把工作区域分成若干小区，调整喷涂火花束角度小于40°，喷束宽4-5cm。
S3、制备有机涂层，所述的制备过程为：锌铝合金涂层制备结束后4小时内涂装环氧类封闭漆50μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂环氧云铁中间漆120μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂聚氨酯面漆40μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂氟碳面漆40μm。
进一步地，针对死角、螺栓等复杂结构采用手工方式首先进行预涂装，随后采用无气喷涂方式制备有机涂层，喷涂压力0.4MPa-0.5MPa。
进一步地，涂装前对前一道工序的油漆表面进行清洁：用棉纱擦洗表面油污；表面氯离子含量超标时，用纯净水进行喷雾清洗；用高压无油干燥气体吹扫清除表面灰尘等杂物。
复合涂层的修补方式，所述的修补方式为：喷砂完成后，如发现局部未达到技术要求，对局部先打磨处理，然后用小型喷砂机喷砂处理；锌铝合金涂层原则上采用相同的电弧喷涂工艺进行修补，死角等难以处理的部位采用冷喷锌方式进行修补；有机涂层的修补采用相同的喷涂工艺进行修复，死角等难以处理的部位采用手工刷涂、点涂方式修复。
进一步地，在喷砂、合金涂层和有机涂层制备工序切换时，作业仓内部空气要先进行流动式置换，保证每道工序开始时的密闭空间内是干燥的清洁空气；施工全过程中作业仓内保持正压送风。
本发明提供一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，该工艺针对南海大气高湿环境特征对复合涂层施工质量和作业时间的限制，通过施工局部环境调控和喷涂工艺控制，保证南海大气环境下钢结构防腐蚀复合涂层的施工质量，延长满足复合涂层施工环境要求的日均作业时间。
本发明采用可移动密闭作业仓，作业仓正压送风，且新风为经盐雾过滤器、油水分离器、水分吸附器处理后的干燥洁净空气。该工艺具体包括以下步骤：
(1)表面喷砂至Sa3.0级；
(2)喷砂结束后4小时内，采用电弧喷涂技术制备锌铝涂层，厚度150μm；
(3)喷涂锌铝涂层结束后4小时内，采用空气喷涂方式在锌铝涂层表面制备环氧类封闭漆，厚度50μm；
(4)在涂料技术要求规定的时间内，制备环氧云铁中间漆120μm；
(5)在涂料技术要求规定的时间内，制备聚氨酯面漆40μm；
(6)在涂料技术要求规定的时间内，制备氟碳面漆40μm。
优选地，作业仓用于表面喷砂处理及电弧喷涂锌铝涂层作业，利用磁铁吸附作用与施工目标紧密结合，实现喷砂和喷涂过程中砂粒和粉尘的回收，保证作业过程中的绿色环保无污染。
优选地，正压送风，新风的湿度不大于60％。
优选地，步骤(1)中，采用轴承钢砂，钢砂硬度HRC60-HRC67，粒度 1.15mm-1.45mm，含水量小于0.1％(质量分数)，清洁度(杂质含量)小于1％，喷砂工作压力0.7MPa-0.9MPa，喷砂结束后表面粗糙度不低于100μm，表面Cl- 含量不大于5mg/cm2。
优选地，步骤(2)中，分两次喷涂锌铝涂层，两次间隔时间10-15min，第一次70-80μm，第二次喷至150μm。
优选地，喷涂过程中，喷涂压力0.6MPa-0.8MPa，电流20A，送丝速度 2.0-3.0m/min。
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例是中国文昌航天发射场某发射塔架钢结构防腐蚀现场施工项目。如图2-3所示，首先采用喷砂方式清除掉钢结构表面原有的防腐涂层漏出新鲜基体，喷砂在可移动密闭式作业仓中进行；磨料为轴承钢砂，钢砂硬度约HRC65，粒度约1.35mm；喷砂空气压力0.85MPa，喷射角度45°-60°，喷射距离260mm；空压机(采用10立方英格索兰螺杆空压机)配备盐雾过滤器、油水分离器、水分吸附器等，压缩空气湿度约52％-58％(使用Elcometer116C吊链式手摇湿度计测试)；作业仓底部设置有沙尘回收管路，防止喷砂产生的灰尘污染环境，并实现磨料的重复利用；喷砂结束后新鲜基材表面粗糙度约130μm-150μm，表面Cl-含量不大于5mg/cm2(使用中国台湾衡欣AZ8371笔式盐度计测试)。
喷砂结束后约2-3小时采用电弧喷涂方式制备锌铝合金涂层，喷涂前采用干燥洁净的压缩空气吹除基体表面粉尘，确保基体表面洁净，喷涂合金涂层亦在可移动密闭作业仓中实施；合金涂层分两道喷涂，第一道70-80μm，总厚度约150μm，每道喷涂结束10-15分钟后进行下一道喷涂；采用双丝喷涂方式，铝丝纯度99.5％，锌丝纯度99.99％，丝材直径均为φ3.0mm；喷涂电压20V，喷涂电流80A，喷涂空气压力0.6MPa，喷涂距离250mm，喷涂角度60-70°，喷枪移动速度125cm/min；分区域喷涂，受限于作业对象的结构复杂性和作业空间的局限性，一般分成的小型作业区域不大于10m2；涂火花束角度约30°，喷束宽约4cm。
锌铝合金涂层制备结束后约2-3小时涂装环氧类封闭漆50μm(使用庞贝捷涂料(昆山)有限公司S’cover 280环氧封闭漆)；待环氧封闭漆表干后喷涂环氧云铁中间漆120μm(使用庞贝捷涂料(昆山)有限公司S’cover 410通用环氧中间漆)；待环氧云铁中间漆表干后喷涂聚氨酯面漆40μm(使用庞贝捷涂料(昆山)有限公司S’DUR 550聚氨酯面漆)；待聚氨酯面漆表干后喷涂氟碳面漆40μm(使用庞贝捷涂料(昆山)有限公司D S’DUR 2800氟碳面漆)。
复合涂层的修补方式为：喷砂完成后，如发现局部未达到技术要求，则对局部先打磨处理，然后用小型喷砂机喷砂处理；漏喷锌铝合金涂层的区域采用相同的电弧喷涂工艺进行修补，死角等难以处理的部位则采用冷喷锌方式进行修补；有机涂层的修补采用相同的喷涂工艺进行修复，死角等难以处理的部位采用手工刷涂、点涂方式进行修补。
实施例结果表明，本发明通过局部微环境参数调控和施工工艺参数优化，突破了南海大气环境特征对现场复合涂层施工作业时间和涂层质量的限制，所制备的复合涂层与基体结合强度高，耐腐蚀性能优异，可有效延长现场施工的日均作业时间，降低施工周期。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
S1、对钢结构基体进行预处理：在可移动密闭式作业仓中进行喷砂处理,磨料为轴承钢砂，钢砂硬度HRC60-HRC67，粒度1.15mm-1.45mm，含水量质量分数小于0.1％，杂质含量小于1％；
S2、制备锌铝合金涂层：喷砂结束后不超过4小时完成合金涂层制备，喷涂前采用干燥洁净的压缩空气吹除基体表面粉尘，确保基体表面洁净；采用电弧作为热源进行喷涂合金涂层施工，喷涂合金涂层亦在可移动密闭作业仓中实施；
S3、制备有机涂层：锌铝合金涂层制备结束后4小时内涂装环氧类封闭漆50μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂环氧云铁中间漆120μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂聚氨酯面漆40μm；在涂料技术要求规定的时间内，喷涂氟碳面漆40μm。
2.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S1中的喷砂空气压力为0.7MPa-0.9MPa，喷射角度为30°-70°，喷射距离为200-300mm；空压机供气量不低于10m3/min，并配备盐雾过滤器、油水分离器和水分吸附器，确保压缩空气相对湿度不大于60％。
3.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S1还包括：喷砂完成后对基材表面进行Cl-含量检测，若超标，则用高压水冲洗，直到达标；现场施工过程在可移动密闭式作业仓中进行，进入作业仓的空气为经氯离子净化、除湿机干燥的清洁空气。
4.如权利要求3所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S1还包括：喷砂结束后表面粗糙度不低于100μm，表面Cl-含量不大于5mg/cm2。
5.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S2中合金涂层总厚度不小于150μm，分两道喷涂，第一道70-80μm，第二道喷涂至150μm，每道喷涂结束10-15分钟后方可进行下一道喷涂。
6.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S2中制备锌铝合金涂层采用双丝喷涂方式，铝丝纯度不低于99.5％，锌丝纯度不低于99.99％，杂质总含量不高于0.5％，丝材直径均为
Figure FDA0002935582040000021
7.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S2中制备锌铝合金涂层的工艺参数如下：喷涂电压14-36V；喷涂电流40-400A；喷涂空气压力0.55-0.7MPa；压缩空气流量≥16m3/min；喷涂距离100-300mm；喷涂角度60-90°；喷涂轨迹搭接范围1/4-1/3；喷枪移动速度120-150cm/min；喷涂方式采用垂直交叉喷涂，喷枪与基体钢结构成垂直方向，在无法垂直喷涂的情况下，喷枪与工件的斜度不小于45°；大面积喷涂锌铝合金涂层时，把工作区域分成若干小区，调整喷涂火花束角度小于40°，喷束宽4-5cm。
8.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S3中制备有机涂层时，针对复杂结构采用手工方式首先进行预涂装，随后采用无气喷涂方式制备有机涂层，喷涂压力0.4MPa-0.5MPa。
9.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述步骤S3中制备有机涂层时，涂装前对前一道工序的油漆表面进行清洁：用棉纱擦洗表面油污，表面氯离子含量超标时，用纯净水进行喷雾清洗，用高压无油干燥气体吹扫清除表面灰尘。
10.如权利要求1所述的南海大气环境下钢结构防腐复合涂层的现场施工工艺，其特征在于，所述复合涂层的修补方式包括：喷砂完成后，如发现局部未达到技术要求，对局部先打磨处理，然后用小型喷砂机喷砂处理；锌铝合金涂层采用相同的电弧喷涂工艺进行修补，死角采用冷喷锌方式进行修补；有机涂层的修补采用相同的喷涂工艺进行修复，死角采用手工刷涂、点涂方式修复。
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