介紹了徐浦大橋原涂層配套及維修前銹蝕等級、使用壽命在30年以上的新涂裝配套方案設計、翻新工程的工藝參數和技術(shù)標準。

　　1、工程概況

　　徐浦大橋是黃浦江上的第3座大橋，其中鋼箱梁約1.1萬(wàn)t，總面積約68000m²，1997年1月涂裝施工結束。按業(yè)主和設計單位的指定。

　　根據國際標準ISO12944-2中大氣腐蝕環(huán)境分類(lèi)的定義，徐浦大橋鋼箱梁處于c₃（中等）的腐蝕環(huán)境。其中，暴露1a后，單位面積上低碳鋼及鋅層質(zhì)量的損失量（或厚度損失量）是涂裝設計的依據。ISO12944-5對腐蝕環(huán)境、使用壽命和漆膜厚度作了系統規定。

　　標準中提出涂裝配套系統的高耐久性的使用壽命為大于15a。在ISO12944標準中特別強調了預期的耐久性與涂裝設計使用壽命是同一概念。耐久性不是商業(yè)上的擔保時(shí)間，而是指配套涂層達到第一次大修前的時(shí)間，此時(shí)涂層狀態(tài)應達到IS04628-3的Ri級，銹蝕面積為1%。

　　根據標準，徐浦大橋的涂層應具有大于15a的使用壽命。但在2004年，我公司有關(guān)人員在例行檢查中發(fā)現涂層銹蝕等級已達到IS04628-3的Ri3級，銹蝕面積已達到了1%。根據國內外先進(jìn)經(jīng)驗，此時(shí)維修是最經(jīng)濟有效的階段。2004年3月，上海浦江橋隧運營(yíng)管理有限公司決定對徐浦大橋鋼箱梁中的2萬(wàn)m²進(jìn)行大修。

　　涂層配套方案及規定膜厚的設計大橋涂層在使用期間內若頻繁地進(jìn)行維修保養，不僅會(huì )花費巨額維護費用，更重要的是涂層維修施工中噴砂、打磨等作業(yè)會(huì )嚴重影響正常的交通安全，且對環(huán)境保護不利。因此有效保護大橋鋼構件，延長(cháng)涂層使用壽命是涂裝設計的主要內容。

　　鋅層含量以97%計算，100μm鋅層防護年限為：

　　2、防腐方法

　　對這種多孔金屬?lài)娡繉�，在噴涂以后，選用合適的封閉涂料進(jìn)行封閉處理，或者在封閉后再進(jìn)行涂裝，形成復合防護體系，可大大提高防腐性能，達到長(cháng)久防護的目的。荷蘭熱鍍研究所通過(guò)20余年的研究指出，噴涂Al、Zn以后，進(jìn)行封閉處理，其耐蝕性可比單一噴金屬涂層和單一封閉涂層的壽命的總和高出50%～120%，此謂之協(xié)同效。

　　如100μm鋅層的防腐年限為18a，110μm重防腐涂料的防腐年限至少2a，按協(xié)同效應，總的防護壽命至少為：

　�。�18+2）X150%=30a

　　對照方案可達到30a的使用壽命。30a后涂層的銹蝕等級為ISO4628-3的Ri3級，銹蝕面積為1%。

　　3、涂裝工藝及相應的技術(shù)參數

　　高質(zhì)量的涂層配套需用先進(jìn)的涂裝工藝技術(shù)來(lái)實(shí)施，因此設計了涂裝工藝流程和相應的技術(shù)參數。

　　帶舊漆膜鋼箱梁→去除松動(dòng)漆皮、局部污垢、焊縫打磨除銹→噴砂處理→用有機溶劑擦拭局部油斑→干燥壓縮空氣吹盡灰塵及砂粒等→電弧噴鋅或鋅鋁層→噴涂封閉漆→噴涂二道面漆→檢查質(zhì)量→修補→交驗。

　　3.1噴砂

　　在鋼箱梁翻新工藝中，噴砂處理是其中重要的一環(huán)，經(jīng)過(guò)噴砂處理使鋼箱梁表面具有一定的清潔度和粗糙度，提高了鋼材表面的活化度和表面積，也就增強了金屬涂層與鋼材的結合力，改善了鋅及鋅鋁涂層內的應力分布狀態(tài)。

　　3.1.1噴砂設備

　　本工程中采用北京某涂裝機械制造廠(chǎng)生產(chǎn)的型號為JLR-1D型自動(dòng)循環(huán)回收式噴砂機。該機屬環(huán)保型產(chǎn)品，噴砂后的粉塵由該機自動(dòng)吸除，碎磨料及粉塵等不會(huì )外溢或落人黃浦江中。同時(shí)，在施工現場(chǎng)還采用了三防布圍遮，以形成相對封閉的空間，不影響周邊環(huán)境。

　　3.1.2磨料

　　針對循環(huán)式噴吸砂機的工作特性，廠(chǎng)商指定必須采用棱角鋼砂或棕剛玉砂。

　　經(jīng)過(guò)上述技術(shù)、經(jīng)濟指標的分析，采用棱角鋼砂作為磨料，磨料的特性分析見(jiàn)表3。由于粗糙度的大小主要決定于磨料的顆粒直徑；徐浦大橋涂層總厚度為200μm左右；為了保證涂層的附著(zhù)力，噴砂后鋼材表面粗糙度Rz為70μm左右；因此合適的棱角鋼砂粒度應為G14～G18，顆粒直徑1.0～1.7cm。磨料必須無(wú)油、無(wú)塵、無(wú)返潮結塊現象。

　　3.1.3噴砂工藝

　　要保證壓縮空氣的質(zhì)量，特別在供氣管線(xiàn)上要安裝有效的油水分離器，使壓縮空氣清潔干燥、無(wú)油、無(wú)其他污物。在相對濕度（RH）小于85%的條件下，噴砂后的鋼材表面在4h內需噴涂鋅或鋅鋁合金。

　　3.2電弧噴鋅

　　近幾年來(lái)，金屬?lài)娡繉訌V泛用于鋼結構橋梁的新建、重建或表面維修。金屬熱噴涂主要有噴鋅、噴鋁和噴鋅鋁合金等。在對鋼鐵的保護方面，鋅層的陰極保護作用突出；鋁層的耐蝕性能好；鋅鋁合金層有更強的保護作用，它的電位接近鋅，而耐蝕速度接近鋁，綜合性能優(yōu)于鋅、鋁層。這就是徐浦大橋選用噴鋅和噴鋅鋁合金的理由。

　　3.2.1鋅鋁絲

　　絲材質(zhì)量直接決定鍍層質(zhì)量。特別是絲材不純會(huì )直接導致金屬涂層腐蝕速率增大。耐蝕性能下降。

　　停止使用時(shí)，鋅鋁絲需覆蓋、包扎，以保證清潔。稍有沾污，應用清潔抹布擦凈。

　　3.2.2熱噴涂設備

　　工程中采用了日本產(chǎn)AS-400大功率電弧噴涂機，德國制造的SRC-15空壓機和SSD10AA空氣冷干機組成的整體熱噴涂系統。其中，日本產(chǎn)的DA1HENAS-400電弧噴涂機具有下列特點(diǎn)。

　　噴涂電源。采用了先進(jìn)的雙向電源控制回路設備，高效耐用，而且使電流穩定。

　　送絲裝置。研制的新型同步雙推和四輪驅動(dòng)送絲裝置，能準確供給鋅鋁等軟質(zhì)細絲，且電弧穩定。同時(shí)，該機有先進(jìn)的遙控接受、電纜端口接送系統，取代常規的溶絲圈交換技術(shù)，使噴搶裝置能保證絲材相交點(diǎn)始終位于霧化氣流中心，電弧燃燒穩定。

　　噴槍的輕量化。槍體質(zhì)量?jì)H為1.5kg，噴槍與電纜質(zhì)量小，減輕了操作工人的勞動(dòng)強度。

　　高防塵性能。電源及送絲裝置均使用了防塵保護系統。

　　3.2.3技術(shù)條件

　　電弧噴涂熱源。電弧噴涂時(shí)的功率是由電弧電壓和電弧電流決定的，因此也就決定了熱源參數。在適當的電弧電壓范圍內，噴涂過(guò)程穩定，粒子射流集中，尺寸均勻細��；過(guò)低則熔化熱量不足，短路現象頻繁，電弧不穩定；過(guò)高則射流角度增大，霧化效果差。雖然AS400噴涂機輸出電壓范圍可控制在14～36V范圍，但在徐浦大橋電弧噴涂工藝中，一般控制在20～24V，效果最好。

　　噴涂工作電流決定著(zhù)噴涂生產(chǎn)效率，加大工作電流可提高生產(chǎn)效率，并可減少鍍層的氣孔率與氧化物，在實(shí)際工程中，采用的電流為200A，對保證涂層質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率十分有利。

　　霧化技術(shù)參數的控制。在工程中，采用了壓縮空氣作為氣源，壓縮空氣的壓力和流量對顆粒的細化、加速以及鍍層的質(zhì)量有明顯的影響。實(shí)踐證明，噴涂中，工作氣壓控制在0.69MPa、流量為1.3m³/min最為適宜。

　　操作工藝參數的控制。

　　環(huán)境及其他條件控制。環(huán)境條件中的露點(diǎn)和濕度也是影響鍍層質(zhì)量的主要因素，雨天、霧天應停止施工；在相對濕度大于85%、鋼板表面溫度小于露點(diǎn)溫度3時(shí)，應停止鋅鋁層的噴涂，同時(shí)也應保證壓縮空氣無(wú)油、無(wú)水。

　　3.3鋅、鋅鋁金屬涂層的封閉處理

　　常規電弧噴涂層的孔隙率為3%～5%；涂層為層狀堆積結構，且表面粗糙；腐蝕介質(zhì)會(huì )通過(guò)這些孔隙滲入鋼鐵基體而發(fā)生點(diǎn)化學(xué)反應，導致涂層失效，因此必須對鋅、鋅鋁涂層進(jìn)行封閉處理。

　　3.3.1封閉劑的選擇

　　封閉劑必須具有下列性能：

　�、僮銐虻臐B透性；

　�、谂c鋅或鋅鋁涂層間有較高的結合強度；

　�、勰突瘜W(xué)或有機溶劑的能力強，與復涂的中層漆、面漆有優(yōu)異的配套性能；

　�、苁┕ば阅芰己�。

　　經(jīng)過(guò)經(jīng)濟技術(shù)的分析和重點(diǎn)工程的施工實(shí)踐，選擇環(huán)氧云鐵中層漆作為鋅、鋅鋁涂層的封閉涂料。

　　3.3.2封閉涂料的施工要點(diǎn)

　　鋅及鋅鋁層噴涂后，在相對濕度小于85%的狀態(tài)下，為避免涂層表面沾污，4h內進(jìn)行封閉處理；

　　封閉前用干燥、清潔的壓縮空氣吹凈表面浮塵；

　　環(huán)氧云鐵封閉漆的甲、乙組分混合后充分攪拌，用專(zhuān)用稀釋劑稀釋至30%～40%后使用；

　　針對大橋施工的特點(diǎn)，采用刷涂辦法，操作認真細致，既不漏涂，又保證封閉涂料能充分滲入金屬涂層的孔隙之中。

　　3.3.3控制封閉漆膜厚的工藝措施

　　環(huán)氧云鐵封閉漆規定干膜厚為30μm。太薄了起不到滲透封閉的效果，太厚了影響涂層的附著(zhù)力。在實(shí)際生產(chǎn)中，也很難用濕、干膜檢測儀檢測膜厚。通過(guò)封閉涂料的理論涂布量及損耗系數的計算，以等量面積涂布等量的封閉漆的辦法來(lái)控制膜厚，這個(gè)工藝措施收到了較好的效果。

　　3.4面漆的涂裝

　　3.4.1面漆類(lèi)型的選擇

　　為提高涂層的防腐能力，同時(shí)又能滿(mǎn)足徐浦大橋鋼箱梁在色澤上的要求，必須噴涂面漆。選擇了與原丙烯酸聚氨酯面漆顏色相同的氯化橡膠面漆，理由是：

　�、俾然�橡膠面漆系單組分的厚膜型涂料，無(wú)熟化期、混合使用期和貯存期的限制；

　�、诼然�橡膠面漆常溫固化，施工方便，可刷、輥涂，有氣噴涂、無(wú)氣噴涂；

　�、叟c環(huán)氧云鐵封閉漆配套性能良好；

　�、苈然�橡膠面漆防腐蝕性能優(yōu)異，經(jīng)濟實(shí)惠，性?xún)r(jià)比高。

　　3.4.2施工要點(diǎn)

　　結合實(shí)際，采用輥涂辦法，2道達到D.F.T.80μm，在電焊縫和邊角等輥不到的地方，需用刷涂補充；

　　一定要在環(huán)氧云鐵封閉漆完全固化后才能復涂氯化橡膠面漆；

　　為保證膜厚，氯化橡膠面漆經(jīng)充分攪拌后，采用專(zhuān)用稀釋劑，稀釋率小于5%。

　　3.4.3環(huán)境條件控制

　　在相對濕度（RH）大于85%條件下的雨天、霧天等，應停止施工；

　　認真進(jìn)行露點(diǎn)管理，在鋼板表面溫度大于露點(diǎn)溫度3℃時(shí)，才能涂裝施工；

　　在氣溫高于30℃時(shí)，為保證氯化橡膠面漆的流平性，亦應停止涂刷。

　　4、涂裝質(zhì)量的控制與檢驗

　　質(zhì)量是工程的生命線(xiàn)，因此對徐浦大橋工程中涂裝質(zhì)量控制貫穿在每一個(gè)工藝環(huán)節中。主要掌握的檢驗標準和質(zhì)量管理的辦法有以下幾方面。

　　4.1噴涂前鋼材表面處理的相關(guān)標準

　　4.1.1清潔度

　　在GB11373-1989“熱涂金屬件表面預處理通則和GB/t9797-1997”金屬和其他無(wú)機覆蓋層、熱噴涂鋅、鋁及其合金“國家標準中規定，鋼材表面預處理清潔度達到GB8923-88的Sa3級，它的文字定義為：Sa3是指鋼材表面最潔凈的噴射清理級。在不放大的情況下進(jìn)行觀(guān)察時(shí)，表面應無(wú)可見(jiàn)的污垢，并且無(wú)氧化皮、鐵銹、涂料涂層和異物。該表面應具有均勻的金屬色澤。

　　4.1.2粗糙度

　　在粗糙度的概念中，采用了IS08503和GB1031-1083標準中的噴砂粗糙度值Rz。它是指波峰到波谷的平均值，上下各取5個(gè)點(diǎn)。

　　施工中，可用IS08503-2的標準樣板進(jìn)行比較，得出Rz噴砂粗糙度值。也可用E123A型的粗糙度儀，但測點(diǎn)要多，且分布合理。

　　4.2鋅及鋅鋁合金涂層的質(zhì)量控制

　　4.2.1涂層的外觀(guān)質(zhì)量

　　鋅及鋅鋁合金的涂層外觀(guān)色澤均勻一致；根據GB9796-9應無(wú)漏噴現象；無(wú)鼓泡、裂紋、翹皮、粗大熔融粒等宏觀(guān)缺陷存在。

　　4.2.2鋅鋁涂層的厚度檢測

　　電弧噴涂涂層為非磁性，鋼材基體為磁性，用磁性測厚儀在磁性基體上測量非磁性涂層厚度，測量的方法應按GB/t9793-1997進(jìn)行，即在10cm×10cm基準面積內測量10個(gè)點(diǎn)，取其算術(shù)平均值作為一次測量厚度值。

　　在判定膜厚質(zhì)量指標時(shí)，可按IS012944標準，即平均膜厚大于規定膜厚，同時(shí)，85%測點(diǎn)的膜厚能達到規定膜厚的要求；不到規定膜厚的測點(diǎn)值應能達到規定膜厚的85%。

　　4.2.3鋅、鋁涂層與鋼材基體的結合力

　　拉開(kāi)法

　　在工程開(kāi)始前，就采用樣板法，進(jìn)行結合力的測試。樣板的預處理等級、鋅及鋅鋁合金涂層厚度等工藝條件均需與工程相同。

　　根據GB9794-88和GB9796-88標準規定，對5塊樣板做拉開(kāi)法試驗。5個(gè)試樣的平均結合強度值不可低于9.8MPa；且任何一個(gè)試樣的結合強度不可低于5.89MPa。

　　測試結果符合GB/t8642-88國家標準規定的結合強度，達到11.4MPa。

　　在工地現場(chǎng)，較多的采用劃格法。根據GB9796-88標準規定，采用專(zhuān)用劃格刀、粘膠紙。由于鋅、鋅鋁合金涂層膜厚低于200μm，切格區面積約為15mm×15mm，格距3mm。粘貼紙拉開(kāi)后，涂層的任何部位都未與鋼鐵剝離，才算合格。

　　4.2.4耐腐蝕性

　　150mmx75mm×3mm的試片，在0.5mol/L的鈉溶液中浸泡72h后，涂層無(wú)鼓泡、紅銹和剝落現象，符合GB/t9795-88“熱噴涂鋁及鋁合金涂層”標準的要求。

　　4.2.5孔隙率的檢查

　　孔隙率要控制在2%左右，簡(jiǎn)便的現場(chǎng)檢查方法是：清除噴涂層表面的油污、灰塵，并進(jìn)行干燥，然后用10g/L鐵氰化鉀或20g/L氯化鈉溶液的試紙覆蓋在噴鍍層上約10min，試紙上出現的藍色斑點(diǎn)不應多于3點(diǎn)/cm²。

　　4.3封閉漆及面漆漆膜的質(zhì)量檢查

　　由于環(huán)氧云鐵封閉漆及氯化橡膠面漆同屬鋅鋁涂層的面涂，根據施工經(jīng)驗，只能是在面漆涂裝后進(jìn)行。

　　4.3.1漆膜外觀(guān)

　　漆膜表面平整光滑，無(wú)漏噴，無(wú)氣孔、針孔、桔皮、流掛等漆膜弊病出現；面漆顏色及光澤度能符合設計要求。

　　4.3.2涂層結合力

　　根據GB9286-88標準，用劃格法進(jìn)行附著(zhù)力測試，用專(zhuān)用刀具和粘膠紙，切割面積6mm×6mm，格距1mm。粘貼后，切割邊緣，完全平滑，無(wú)一格脫落即結合力為0級。

　　4.3.3涂層厚度的檢測

　　在工程實(shí)踐中，檢測出來(lái)涂層的總厚度，減去鋅、鋁涂層的厚度即為重防腐涂料的涂層厚度。仍按IS012944國際標準的有關(guān)規定，即平均膜厚大于規定膜厚，同時(shí)以2個(gè)85%來(lái)判斷。