桥梁用无机硅酸锌(富锌)车间底漆

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桥梁用无机硅酸锌(富锌)车间底漆


第四章
桥梁钢结构的底面处理
在进行对于钢材的底面处理，主要是利用锌或铝的自我牺牲作用来进行阴极保护，现在主要有三种方法，金属热喷涂处理、镀锌处理和无机硅酸富锌底漆涂装处理。这三种方法的共同点是耐蚀性强，与底材附着力强，涂层硬度高，耐碰撞，不怕运输和吊装过程中的机械损伤。如果钢材要进行金属热喷涂或镀锌处理，则不必进行车间底漆的预处理过程。
为了最大限度地保护桥梁用钢材，桥梁钢板在切割装配前必须先用无机硅酸锌车间底漆进行预处理。
在这一章里，将分别介绍桥梁用钢结构的底面处理工艺：
1. 钢板的无机硅酸锌车间底漆预处理
2. 钢结构热喷涂处理
3. 热浸镀锌钢结构和热浸镀锌钢丝
第一节
无机硅酸锌车间底漆预处理
车间底漆，又称钢材预处理底漆或保养底漆，主要应用在钢材的一次表面处理阶段，用于钢材在切割电焊装配阶段起到临时保护作用。由于钢结构制造场所的空气通常都是十分恶劣，它可以保护钢材在此阶段不生锈，有利于后道漆的复涂，大大减少了在分段组装后的二次除锈工作量。车间底漆的选择取决于很多因素，钢材的类型、车间生产程序和要求保护时限，二次表面处理的级别和采用方法，后续长效保护涂料的类型等等。
二次表面处理的费用是很高的，但是用车间底漆来保护钢材在贮存、装配以及合拢等过程，可以为使用者节约很多很多。在二次表面处理中，我们不仅要计算劳动力和能源的直接费用，也要考虑脚手架、环境保护、材料处理等的费用。经常的，隐藏的费用，没有估计在内，比如增加的自然资源的消耗，不同的环境污染（灰尘和噪场），或者累积起来的卫生危害等，都没有考虑在内。
以上所有这理由，有效地使用现代车间底漆已经变为船舶工业和其它需要处理大型钢材的工业，如重型处理设备中的主要因素。
一. 车间底漆的要求
车间底漆的特性与其它涂料有很大不同。技术配方、施工和质量控制程序与其他产品绝然不同。车间底漆必须具备以下条件：
（1）
在钢材组装前至少有三个月的防锈能力
（2）
不影响焊接切割速度和质量，以及焊缝的强度
（3）
焊接切割时不产生超过劳动保护允许范围的有害气体
（4）
适应自动化流水线的施工要求
（5）
干燥迅速（3－5分钟的快干性），钢板可以在几分钟后进行搬运
（6）
对喷砂表面有良好的附着力
（7）
机械性能好，耐高温处理，良好的耐蚀性能
（8）
不会皂化，耐水、耐溶剂和化学品
（9）
兼容性好，能适应大部份涂料的覆涂
世界各国船级社对车间底漆都有规范，以确认其对焊接质量无影响。
英国劳氏船级社规定，车间底漆制造商应在其产品用船厂进行试验，以确定这些产品对焊接性能的影响。这些试验须在当验船师或一个非商业化组织的代表或一个独立的试验机构人员在场的情况下，用20或者25mm的板材作三V型坡口对接焊缝试验件。一个无涂层作对比件，另一个根据涂料商指导涂装的涂层，第三个比推荐厚度要厚的涂层以模拟实际施工中误用的情况。

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每一个对接焊件要作如下试验：
（1） 射线检查
（2） 按实际尺寸的宏观照片
（3） 正弯和反弯试验，弯头直径3倍板厚
室温下每个试件作三次冲击试验，试验结果如果合格，就此车间底漆签发一份鉴定证书给制造商，说明试验表面，使用特定类型的焊条，表面处理不会产生有害影响，并且在船舶建造中采用了此种底漆，不会影响本船级社的船级授予。
二. 车间底漆的类型
车间底漆发展至今，主要有四种类型。
（1） 聚乙烯醇缩丁醛车间底漆（PVB）
（2） 环氧富锌车间底漆
（3） 环氧铁红车间底漆
（4） 无机硅酸锌车间底漆
此外也有一些别种类型的车间底漆，如丙烯酸铁红车间底漆等，使用并不多。其中无机硅酸锌车间底漆，由于其良好的耐热性、突出的防锈性，以及与其它涂层很好的相容性能等已经成为了目前的主流产品。环氧富锌和环氧铁红车间底漆也仍有一定的市场。
聚乙烯乙烯酸缩丁醛(PVB)车间底漆，也称为磷化底漆，和蚀刻底漆，是一种传统磷化底漆的改良版，是美国在二次世界大战中针对轻金属的附着力而发展起来的。加入缓蚀颜料、氧化铁红、和酚醛树脂可以提高PVB车间底漆的耐候性能。PVB由反应性聚乙烯醇和丁醛聚合而成。PVB车间底漆有单组份产品与双组份产品，但是两种产品的固化剂都是磷酸，原先的磷化底漆的主剂。在单组份产品中，磷酸在生产时与涂料合成了一体。PVB车间底漆防锈能相当好，但是耐化学品性能有限。由于铬酸盐的存在和丙烯醛在高温作业时，如电焊等，有一定健康危害，现在这类车间底漆已经受到了限制。
环氧富锌底漆在20世纪的60年代开始使用，主要是随着现代自动化设备与高性能防锈要求中的冲突中产生的。环氧富锌车间底漆漆膜中含有大量锌粉，高体积比达90%以上，锌粉颗粒相互接触，产生电化学保护作用，防锈性能相当好。现在的环氧富锌漆趋于低锌型，漆膜内锌粉含量在40-50%之间，防锈性能较富锌型差一些，但是对焊接工人的劳动条件也相应地要好。这类低锌型环氧车间底漆为红灰色，因为减少的锌粉以氧化铁红，滑石粉或硫酸钡代替了。
由于含锌车间底漆在烛接和切割时产生的氧化锌雾气从劳动保护角度来讲是有害的，环氧铁红车间底漆由此而产生。它以氧化铁红为主要防锈颜料，有时还加入铝粉加强其防锈性。没有很高的锌粉含量，提高了焊接和切割性能。耐候性很好，比富锌车间底漆稍差。具有良好的耐溶剂和化学稳定性能，这一点比富锌车间底漆要好。对面漆无选择性。环氧铁红车间底漆的干燥时间稍长，低温高湿环境中施工性差。由于在搬运和堆放过程中造成的机械损伤，在二次表面处理中要求的工作量较大。切割和焊接质量会受到底漆烧损时产生的二氧化化碳的影响。在钢板装配过程中受火工作业影响大，很容易地被烧损。这些原因造成了一部分人不喜欢使用环氧铁红车间底漆。施工时的环氧铁红车间底漆的干膜厚度不能超过25微米，否则很容易造成附着力降低。钢板经打磨喷砂处理后，残存的底漆容易使人误以为是铁锈，在表面处理清洁度检查时要格外注意。

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无机硅酸锌车间底漆以正硅酸乙酯为基料，配以锌粉，以及其它颜填料，溶剂，添加剂等。无机硅酸锌车间底漆的固化成膜依*正硅酸乙酯吸收空气中的水份水解后缩聚，然后与锌粉及钢材表面活性铁反应生锌-硅酸-复合盐而牢牢附着于钢铁表面。它具有极强的防锈性，可达9-14个月。机械性能优良，耐热性好，热加工时损伤面少等突出性能，已经成为目前主要应用的车间底漆。最新发展超高温耐热无机锌车间底漆采用超耐热树脂对正硅酸乙酯进行改性，采用了一部份耐热防锈颜料与锌粉共用，在火工校正和电焊时对涂层的烧损面积大大减少，只是价格比传统的无机硅酸锌车间底漆要高出30%左右，推广应用的不多。
由于锌粉在切割焊接时会产锌雾，对人体的健康不利，目前使用较多的是中等含锌型和低锌型车间底漆。中等含锌量的车间底漆中，锌粉重量比38-40%，体积比为13-15%；低锌型车间底漆中的锌粉重量比为24-30%，体积比为8-12%。有些厂家在低锌型无机硅酸锌车间底漆中添加了氧化铁红，所以漆膜会呈灰红色。减少锌粉含量可以提高焊接质量以及切割焊接的速度。
目前无机硅酸锌车间底漆的发展方向，是在降低锌粉含量的同时，减少锌盐的产生，提高其耐热性能到800℃，降低热损性和对钢板背面涂料的影响，而同时又提高切割焊接速度。由于车间底漆的体积固体份低，通常只有25%左右，VOC含量太高。为了满足有关条法规要求，水溶性无机硅酸锌车间底漆目前已经有生产，但是受到成本和流水线的限制，还不能大量应用。