桥梁防腐徐浦大桥钢箱梁涂层翻新工艺.doc

桥梁防腐徐浦大桥钢箱梁涂层翻新工艺介绍了徐浦大桥原涂层配套及维修前锈蚀等级使用寿命在30年以上的新涂装配套方案设计翻新工程的工艺参数和技术标准工程概况徐浦大桥是黄浦江上的第3座大桥其中钢箱梁约11万t总面积约68000m21997年l1月涂装施工结束按业主和设计单位的指定根据国际标准ISO129442中大气腐蚀环境分类的定义徐浦大桥钢箱梁处于c3中等的腐蚀环境其中暴露1a后单位面积上低碳钢及锌层质量的损失量或厚度损失量是涂装设计的依据ISO129445对腐蚀环境使用寿命和漆膜厚度作了系统规定标准中提出涂装配套系统的高耐久性的使用寿命为大于15a在ISO12944标准中特别强调了预期的耐久性与涂装设计使用寿命是同一概念耐久性不是商业上的担保时间而是指配套涂层达到第一次大修前的时间此时涂层状态应达到IS046283的Ri级锈蚀面积为1根据标准徐浦大桥的涂层应具有大于15a的使用寿命但在2004年我公司有关人员在例行检查中发现涂层锈蚀等级已达到IS046283的Ri3级锈蚀面积已达到了1根据国内外先进经验此时维修是最经济有效的阶段2004年3月上海浦江桥隧运营管理有限公司决定对徐浦大桥钢箱梁中的2万m2进行大修2涂层配套方案及规定膜厚的设计大桥涂层在使用期间内若频繁地进行维修保养不仅会花费巨额维护费用更重要的是涂层维修施工中喷砂打磨等作业会严重影响正常的交通安全且对环境保护不利因此有效保护大桥钢构件延长涂层使用寿命是涂装设计的主要内容参照IS014713热喷涂防腐蚀涂层体系国际标准设计了2个涂层配套方案锌层含量以97计算100m锌层防护年限为对这种多孔金属喷涂层在喷涂以后选用合适的封闭涂料进行封闭处理或者在封闭后再进行涂装形成复合防护体系可大大提高防腐性能达到长久防护的目的荷兰热镀研究所通过20余年的研究指出喷涂AlZn以后进行封闭处理其耐蚀性可比单一喷金属涂层和单一封闭涂层的寿命的总和高出50120此谓之协同效应Synergyeffect如100m锌层的防腐年限为18a110m重防腐涂料的防腐年限至少2a按协同效应总的防护寿命至少为182X15030a对照方案可达到30a的使用寿命30a后涂层的锈蚀等级为ISO46283的Ri3级锈蚀面积为13涂装工艺及相应的技术参数高质量的涂层配套需用先进的涂装工艺技术来实施因此设计了涂装工艺流程和相应的技术参数带旧漆膜钢箱梁去除松动漆皮局部污垢焊缝打磨除锈喷砂处理用有机溶剂擦拭局部油斑干燥压缩空气吹尽灰尘及砂粒等电弧喷锌或锌铝层喷涂封闭漆喷涂二道面漆检查质量修补交验31喷砂在钢箱梁翻新工艺中喷砂处理是其中重要的一环经过喷砂处理使钢箱梁表面具有一定的清洁度和粗糙度提高了钢材表面的活化度和表面积也就增强了金属涂层与钢材的结合力改善了锌及锌铝涂层内的应力分布状态311喷砂设备本工程中采用北京某涂装机械制造厂生产的型号为JLR1D型自动循环回收式喷砂机该机属环保型产品喷砂后的粉尘由该机自动吸除碎磨料及粉尘等不会外溢或落人黄浦江中同时在施工现场还采用了三防布围遮以形成相对封闭的空间不影响周边环境312磨料针对循环式喷吸砂机的工作特性厂商指定必须采用棱角钢砂或棕刚玉砂经过上述技术经济指标的分析采用棱角钢砂作为磨料磨料的特性分析见表3由于粗糙度的大小主要决定于磨料的颗粒直径徐浦大桥涂层总厚度为200m左右为了保证涂层的附着力喷砂后钢材表面粗糙度Rz为70m左右因此合适的棱角钢砂粒度应为G14G18颗粒直径1017cm磨料必须无油无尘无返潮结块现象313喷砂工艺要保证压缩空气的质量特别在供气管线上要安装有效的油水分离器使压缩空气清洁干燥无油无其他污物在相对湿度RH小于85的条件下喷砂后的钢材表面在4h内需喷涂锌或锌铝合金32电弧喷锌近几年来金属喷涂层广泛用于钢结构桥梁的新建重建或表面维修金属热喷涂主要有喷锌喷铝和喷锌铝合金等在对钢铁的保护方面锌层的阴极保护作用突出铝层的耐蚀性能好锌铝合金层有更强的保护作用它的电位接近锌而耐蚀速度接近铝综合性能优于锌铝层这就是徐浦大桥选用喷锌和喷锌铝合金的理由321锌铝丝丝材质量直接决定镀层质量特别是丝材不纯会直接导致金属涂层腐蚀速率增大耐蚀性能下降停止使用时锌铝丝需覆盖包扎以保证清洁稍有沾污应用清洁抹布擦净322热喷涂设备工程中采用了日本产AS400大功率电弧喷涂机德国制造的SRC15空压机和SSD10AA空气冷干机组成的整体热喷涂系统其中日本产的DA1HENAS400电弧喷涂机具有下列特点喷涂电源采用了先进的双向电源控制回路设备高效耐用而且使电流稳定送丝装置研制的新型同步双推和四轮驱动送丝装置能准确供给锌铝等软质细丝且电弧稳定同时该机有先进的遥控接受电缆端口接送系统取代常规的溶丝圈交换技术使喷抢装置能保证丝材相交点始终位于雾化气流中心电弧燃烧稳定喷枪的轻量化枪体质量仅为15kg喷枪与电缆质量小减轻了操作工人的劳动强度高防尘性能电源及送丝装置均使用了防尘保护系统323技术条件电弧喷涂热源电弧喷涂时的功率是由电弧电压和电弧电流决定的因此也就决定了热源参数在适当的电弧电压范围内喷涂过程稳定粒子射流集中尺寸均匀细小过低则熔化热量不足短路现象频繁电弧不稳定过高则射流角度增大雾化效果差虽然AS400喷涂机输出电压范围可控制在1436V范围但在徐浦大桥电弧喷涂工艺中一般控制在2024V效果最好喷涂工作电流决定着喷涂生产效率加大工作电流可提高生产效率并可减少镀层的气孔率与氧化物在实际工程中采用的电流为200A对保证涂层质量提高生产效率十分有利雾化技术参数的控制在工程中采用了压缩空气作为气源压缩空气的压力和流量对颗粒的细化加速以及镀层的质量有明显的影响实践证明喷涂中工作气压控制在069MPa流量为13m3min最为适宜操作工艺参数的控制环境及其他条件控制环境条件中的露点和湿度也是影响镀层质量的主要因素雨天雾天应停止施工在相对湿度大于85钢板表面温度小于露点温度3时应停止锌铝层的喷涂同时也应保证压缩空气无油无水33锌锌铝金属涂层的封闭处理常规电弧喷涂层的孔隙率为35涂层为层状堆积结构且表面粗糙腐蚀介质会通过这些孔隙渗入钢铁基体而发生点化学反应导致涂层失效因此必须对锌锌铝涂层进行封闭处理331封闭剂的选择封闭剂必须具有下列性能足够的渗透性与锌或锌铝涂层间有较高的结合强度耐化学或有机溶剂的能力强与复涂的中层漆面漆有优异的配套性能施工性能良好经过经济技术的分析和重点工程的施工实践选择环氧云铁中层漆作为锌锌铝涂层的封闭涂料332封闭涂料的施工要点锌及锌铝层喷涂后在相对湿度小于85的状态下为避免涂层表面沾污4h内进行封闭处理封闭前用干燥清洁的压缩空气吹净表面浮尘环氧云铁封闭漆的甲乙组分混合后充分搅拌用专用稀释剂稀释至3040后使用针对大桥施工的特点采用刷涂办法操作认真细致既不漏涂又保证封闭涂料能充分渗入金属涂层的孔隙之中333控制封闭漆膜厚的工艺措施环氧云铁封闭漆规定干膜厚为30m太薄了起不到渗透封闭的效果太厚了影响涂层的附着力在实际生产中也很难用湿干膜检测仪检测膜厚通过封闭涂料的理论涂布量及损耗系数的计算以等量面积涂布等量的封闭漆的办法来控制膜厚这个工艺措施收到了较好的效果34面漆的涂装341面漆类型的选择为提高涂层的防腐能力同时又能满足徐浦大桥钢箱梁在色泽上的要求必须喷涂面漆选择了与原丙烯酸聚氨酯面漆颜色相同的氯化橡胶面漆理由是氯化橡胶面漆系单组分的厚膜型涂料无熟化期混合使用期和贮存期的限制氯化橡胶面漆常温固化施工方便可刷辊涂有气喷涂无气喷涂与环氧云铁封闭漆配套性能良好氯化橡胶面漆防腐蚀性能优异经济实惠性价比高342施工要点结合实际采用辊涂办法2道达到DFT80m在电焊缝和边角等辊不到的地方需用刷涂补充一定要在环氧云铁封闭漆完全固化后才能复涂氯化橡胶面漆为保证膜厚氯化橡胶面漆经充分搅拌后采用专用稀释剂稀释率小于5343环境条件控制在相对湿度RH大于85条件下的雨天雾天等应停止施工认真进行露点管理在钢板表面温度大于露点温度3时才能涂装施工在气温高于30时为保证氯化橡胶面漆的流平性亦应停止涂刷4涂装质量的控制与检验质量是工程的生命线因此对徐浦大桥工程中涂装质量控制贯穿在每一个工艺环节中主要掌握的检验标准和质量管理的办法有以下几方面41喷涂前钢材表面处理的相关标准411清洁度在GB113731989热涂金属件表面预处理通则和GBt97971997金属和其他无机覆盖层热喷涂锌铝及其合金国家标准中规定钢材表面预处理清洁度达到GB892388的Sa3级它的文字定义为Sa3是指钢材表面最洁净的喷射清理级在不放大的情况下进行观察时表面应无可见的污垢并且无氧化皮铁锈涂料涂层和异物该表面应具有均匀的金属色泽412粗糙度在粗糙度的概念中采用了IS08503和GB10311083标准中的喷砂粗糙度值Rz它是指波峰到波谷的平均值上下各取5个点施工中可用IS085032的标准样板进行比较得出Rz喷砂粗糙度值也可用E123A型的粗糙度仪但测点要多且分布合理42锌及锌铝合金涂层的质量控制421涂层的外观质量锌及锌铝合金的涂层外观色泽均匀一致根据GB97969应无漏喷现象无鼓泡裂纹翘皮粗大熔融粒等宏观缺陷存在422锌铝涂层的厚度检测电弧喷涂涂层为非磁性钢材基体为磁性用磁性测厚仪在磁性基体上测量非磁性涂层厚度测量的方法应按GBt97931997进行即在10cm10cm基准面积内测量10个点取其算术平均值作为一次测量厚度值在判定膜厚质量指标时可按IS012944标准即平均膜厚大于规定膜厚同时85测点的膜厚能达到规定膜厚的要求不到规定膜厚的测点值应能达到规定膜厚的85423锌铝涂层与钢材基体的结合力拉开法在工程开始前就采用样板法进行结合力的测试样板的预处理等级锌及锌铝合金涂层厚度等工艺条件均需与工程相同根据GB979488和GB979688标准规定对5块样板做拉开法试验5个试样的平均结合强度值不可低于98MPa且任何一个试样的结合强度不可低于589MPa测试结果符合GBt864288国家标准规定的结合强度达到114MPa划格法在工地现场较多的采用划格法根据GB979688标准规定采用专用划格刀粘胶纸由于锌锌铝合金涂层膜厚低于200m切格区面积约为15mm15mm格距3mm粘贴纸拉开后涂层的任何部位都未与钢铁剥离才算合格424耐腐蚀性150mmx75mm3mm的试片在05molL的钠溶液中浸泡72h后涂层无鼓泡红锈和剥落现象符合GBt979588热喷涂铝及铝合金涂层标准的要求425孔隙率的检查孔隙率要控制在2左右简便的现场检查方法是清除喷涂层表面的油污灰尘并进行干燥然后用10gL铁氰化钾或20gL氯化钠溶液的试纸覆盖在喷镀层上约10min试纸上出现的蓝色斑点不应多于3点cm243封闭漆及面漆漆膜的质量检查由于环氧云铁封闭漆及氯化橡胶面漆同属锌铝涂层的面涂根据施工经验只能是在面漆涂装后进行431漆膜外观漆膜表面平整光滑无漏喷无气孔针孔桔皮流挂等漆膜弊病出现面漆颜色及光泽度能符合设计要求432涂层结合力根据GB928688标准用划格法进行附着力测试用专用刀具和粘胶纸切割面积6mm6mm格距1mm粘贴后切割边缘完全平滑无一格脱落即结合力为0级433涂层厚度的检测在工程实践中检测出来涂层的总厚度减去锌铝涂层的厚度即为重防腐涂料的涂层厚度仍按IS012944国际标准的有关规定即平均膜厚大于规定膜厚同时以2个85来判断