李 栋，黄微波，鞠 涛，孙宏刚，李严龙 （青岛理工大学，山东青岛 266033）

重防腐涂装施工质量的控制因素

李 栋，黄微波，鞠 涛，孙宏刚，李严龙 （青岛理工大学，山东青岛 266033）

论述了涂装工艺对重防腐涂料性能的重要性。介绍了近年来重防腐涂料及涂装技术的新进展，并阐述了重防腐涂料先进的涂装工艺以及质量检查。最后指出提高涂料的施工性能是我国重防腐涂料涂装技术发展的关键。

重防腐涂装工艺；表面处理；无气喷涂；涂料的干燥与固化

0 引言

近几年来，船舶行业涂装技术领先的日本和韩国加强了对先进、环保涂装技术的研究，抢占了涂装技术的制高点，其船舶涂装生产效率比我国高出20%左右。中国作为世界第一大造船国，也将提高船舶涂装技术作为主要竞争手段。如中船重工所属的长江、长平机械厂与701所3家单位成立了中船重工涂装技术联合体，主攻涂装技术难关，发展涂装工艺；上海外高桥船厂采用先进的双组分无气喷涂、加热喷涂工艺涂装船舶涂料，既保证了涂层质量，又减少了涂料消耗量，取得了良好的社会和经济效益。

但在建筑、钢结构、石化等行业，涂装工艺仍比较落后，钢板和型钢很少采用预处理机进行抛丸处理及喷涂车间底漆；很多涂装单位还在用石英砂作磨料进行开放式喷砂；对厚膜型重防腐涂料采用手工辊涂、刷涂的方式进行施工，很难保证涂层质量。因此，涂装技术明显成为行业发展的瓶颈。

1 涂装工艺概况

采用配套重防腐蚀涂料对钢结构进行防腐蚀处理仍是目前应用最广泛的保护方法，但重防腐蚀涂料仅是涂装的材料，其性能最终还是要通过涂膜质量来体现，而涂膜性能的好坏与形成涂膜时的施工技术、涂装设备和涂装作业的环境有直接关系［1］。

随着科学技术的发展，我国的涂料科学和涂装技术已逐步与世界接轨，目前钢结构涂装工艺具有以下4个明显特点：

（1） 涂装工艺的重要性［2］：涂装工艺贯穿于整个钢结构制造工程的始终，要保证钢结构工程的制造质量，不仅涂装工艺要适应钢结构的制造工艺，而且钢结构厂的涂装设备、工艺条件和重防腐蚀涂料的施工性能也要保证涂装工艺的实施。

（2） 涂装工艺的专业性：目前，我国已成为世界造船工业和集装箱制造业的中心，国内大型钢结构工程也纷纷兴建，这些促进了我国涂料工业及涂装工艺技术的迅速发展；此外，荷兰阿克苏·诺贝尔、日本关西、丹麦海虹老人、挪威佐敦、美国阿麦隆等国际著名涂料公司以合资或独资方式在中国建厂，带来了先进的涂装工艺技术；大型钢铁桥梁、船舶、集装箱、石油储罐、海上平台、水利枢纽工程等钢结构工程有了与使用年限相匹配的涂装配套体系［3］；大量的工程实践形成了专门的涂装技术，有的已达到较高的专业水准。比如，“江南造船”“沪东-中华”等大型钢结构厂均配备有专业的涂装设计人员，借鉴船舶涂装设计的先进技术，使我国钢结构涂装工艺设计达到世界领先的水平，已应用于我国第一条磁悬浮列车、卢浦大桥、三峡水库的永久闸门等大型工程中。

（3） 涂装工艺的规范性：根据国际上的相关规范，我国已陆续制定了有关钢结构涂装工艺的规范，如GB 8923—1988《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》、GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》、GB 50212—2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》等。原铁道部、水利电力部［3］等更详细制订了有关钢结构涂装的行业标准，如TB/T 1527—1995《铁路钢桥保护涂装》、YB/T 9256—1996《钢结构、管道涂装技术规程》、SY/T 0447—1996《埋地钢质管环氧煤沥青防腐层技术标准》、SL105—1995《水工金属结构防腐蚀规范》等。国际标准ISO 12944—1998《色漆和清漆 钢结构防腐涂层保护体系》，使涂装工艺在表面处理、涂装配套、膜厚控制、涂层使用年限的判定等方面有章可循［4］，同时出台的还有针对热喷涂防腐蚀涂层体系的国际标准ISO 14713—1998《钢铁构件腐蚀保护—金属涂层指南》。

（4） 涂装管理的复杂性：钢结构涂装是涉及到设计、技术、设备、施工等多方面的系统工程。要提高涂装质量，必须对上述几方面进行认真、科学的管理。钢结构涂装管理包括涂装工艺条件管理、涂层质量管理、耗漆量管理、涂装安全卫生管理等，它们之间是相辅相成的，提高管理水平是实现涂装工艺优质、高效、低耗、安全的唯一途径，但这不是一件简单的事，需要做大量的工作。

2 先进涂装工艺的发展

2.1 喷漆前钢材的表面处理

表面处理是喷涂重防腐涂料前除去钢材表面的附着物或其他异物，以提高基材表面与涂层的附着力，并赋予表面一定耐蚀性的工艺。李敏风［5］等通过长期研究得出结论：表面处理是重防腐涂料涂装工艺中最重要的部分，是重防腐涂料发挥优异性能的关键。在影响防腐蚀涂层有效使用寿命的诸多因素中，表面处理质量的影响率最高，为49.5%，其他依次为：涂装工艺条件等，26.5%；涂层厚度，19.1%；涂料种类，4.9%。

表面处理包括去油脱脂、扫砂、喷砂、抛丸、电焊缝及角隅结构打磨处理等［6］，其主要目的如下：（1）使基材表面有一定等级的清洁度，提高涂料的润湿性；（2）使基材表面有一定等级的粗糙度，提高涂料与基材的附着力；（3）强化钢材表面，有效消除残余应力，增强涂层的耐腐蚀能力。

2.2 重防腐蚀涂料的涂装

“三分涂料，七分涂装”，涂装施工对涂料性能的发挥有重要影响。采用先进的涂装方法和设施对改进涂层质量、提高涂料利用率有积极的作用，并能改善涂装施工环境和符合环保要求。

涂装工艺流程是涂装设计的主要内容之一，是保证涂层质量的关键。设计涂装工艺流程的依据是重防腐涂料的涂层配套方案和规定膜厚，现有涂装设备和涂装流水线的特点，重防腐涂料的各项施工性能等。以厦漳大桥钢箱梁外侧涂层配套、上海振华（重工）集团长兴基地涂装设备流水线为例［7-8］，钢箱梁外表面涂装工艺流程设计如下（在工厂中）：钢材→表面预处理抛丸、喷涂车间底漆→焊接成型→表面清理、结构处理→检查清理质量→喷砂除锈→吸尘、除尘→检查清洁度和粗糙度→焊缝处贴胶带→电弧喷铝→检查质量、厚度等→喷涂环氧封闭漆→预涂、喷涂环氧云铁中间漆→质量（如外观、厚度等）检查→预涂、喷涂氟碳面漆→检查外观、膜厚及附着力等→养护。

李敏风等［9］指出：在工地，钢箱梁外表面涂装工艺流程设计为：坏焊缝补涂合格→其他部位涂层损坏处修补合格→表面清洗、砂布打磨→检查清洗、打磨质量→喷涂第2道氟碳面漆→检查外观、膜厚及附着力等→全桥交工验收前，全面涂装修补→交工验收。

2.3 无气喷涂法的推广与应用

除焊缝、切口的顶涂和小面积修补采用刷涂外，重防腐涂料必须适应无气喷涂法。

（1） 无气喷涂法的优点：

无气喷涂法的涂装效率高，适用于现代化流水线生产，以及高固体分涂料和无溶剂涂料的涂装，一次成膜厚，节能降耗。在掌握适当的喷涂压力基础上，充分搅拌或加热涂料，可少加或不加稀释剂进行喷涂，有利于环保［10］。由于涂料喷涂压力高，渗透性强，无空气、油水混入，涂层质量好。

（2） 无气喷涂压力的控制：

无气喷涂的压力［11］关系到漆料的流量和膜厚，以及涂层的附着力，是无气喷涂时最重要的工艺参数。涂料生产企业提供的技术说明书中应正确标明这一技术参数。不同的重防腐涂料要求有不同的喷涂压力（表1）。即使是同类的重防腐涂料，因不同生产厂家的树脂、锌粉成分及含量上的差别，要求的喷涂压力也各不相同。喷涂压力的计算方法为：喷涂压力=无气喷涂机的进风压力×压缩比。

表1 不同类型重防腐涂料所需的喷涂压力Table 1 The spray pressure required for different types of heavy-duty anticorrosive coatings

2.4 喷涂条件的影响

重防腐涂料一般在室外喷涂，温度、湿度、照明、风力状况等对漆膜质量影响较大。在各大公司的重防腐涂料说明书中，均详细阐明了喷涂、涂层固化、干燥时所必需的环境条件。需强调的是，应根据涂料的成膜机理和作用，依据当时的环境条件，有目的地调节某些施工技术参数，以达到涂层的最佳效果。陆伯岑［12-14］等通过研究发现：对于封闭无机硅酸锌底漆涂层、电弧喷铝和混凝土层的孔隙，必须喷涂配套的专用环氧封闭漆。在气温高于30℃的季节，封闭漆容易出现“干喷”现象，使环氧中层漆和面漆的漆膜鼓泡。解决上述漆膜弊病，可采取以下措施［15］：（1）在气温低于30℃的早、晚进行喷涂作业；（2）提高操作人员的工作责任心，尽量使喷嘴与被涂物之间的距离控制在25～30 cm；（3）适当调慢稀释剂的挥发速度，增加封闭漆的渗透能力。

2.5 重防腐涂料的干燥与固化

重防腐涂料只有通过干燥或固化形成漆膜后，才能发挥其保护作用。根据重防腐蚀涂料的成膜机理和钢结构的涂装工艺流程，有以下两种干燥固化的方法：

（1） 自然干燥，也称空气干燥，包括溶剂挥发型涂料、氧化-聚合型涂料、室温固化型涂料。除去车间底漆和少数大型钢结构厂有烘房外，绝大多数钢结构厂还是采用自然干燥法。Dexter S C［16-17］等通过大量试验发现：自然干燥并不是指钢结构被涂物在露天场所自然晾干，而是必须有满足环保、消防和劳动卫生法规的固定场所。自然干燥的固定场所应清洁、无灰尘。自然干燥受自然条件的影响较大，一般温度高能加快自然干燥速度，但在气温特别高的情况下，溶剂挥发过快也会影响干燥后的涂膜质量，建议干燥温度应在10～35℃。自然干燥时，环境湿度是影响干燥速度和涂膜质量的另一个重要因素。湿度高时，空气中含大量水分，对湿膜中溶剂的挥发起抑制作用，一旦遇到低温，空气中水气在湿膜表面冷凝，造成涂膜泛白，影响涂膜质量。

（2） 加热固化，或称烘干，是现代钢结构涂装中主要的涂膜干燥方式。它具有下列优点：干燥速度快，较少占用场地和设备；在一定程度上，能增强涂层的物理机械性能；能减少涂层沾染灰尘，减少有害溶剂的挥发。

Beccaria A M［18］通过研究发现：环氧富锌底漆、环氧面漆、环氧磷酸锌底漆属化学固化型涂料，涂料成膜时，对温度有一定的要求，固化过程中发生化学反应的比率与温度直接相关。

氯化橡胶涂料、丙烯酸涂料、乙烯涂料等钢结构面漆，属物理干燥型涂料。温度高，溶剂挥发快，涂膜的干燥也快，所以对于钢结构而言，设置烘干室加热干燥是最理想的方法。

3 涂装工艺的质量检查

涂料质量：涂料进场时应查验产品合格证，并取样复验，对照涂料说明书，符合产品质量标准后，才可使用。按GB/T 3186—2006《色漆、清漆和色漆与清漆用原材料 取样》规定随机取样数应大于n/2 （n为交货产品桶数），同时取样两份，每份0.25 kg，其中一份校验，另一份贮存备用。

涂层外观质量：根据GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》中的14.2.3，构件表面应没有误涂、漏涂；涂层无脱皮和返锈；涂层均匀，无明显皱皮、流挂、针孔和气泡，全部构件目测检查。

附着力：按GB 1720—1989《漆膜附着力测定方法》或GB 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》用划格法测定，附着力至少达到1级。检查数量：按构件数1%抽查，不应少于3件，每件测3处。

膜厚质量：用干漆膜测厚仪认真检测每层涂层的干膜厚度，必须达到规定的膜厚要求。检查方法依据GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》中的14.2.2，每个构件检测5处，每处的数值为3个相距50 mm测点涂层干膜厚度的平均值。

在很多钢结构厂采用两个85%的膜厚质量检查法，即85%的膜厚检测值能达到规定膜厚的要求；5%达不到规定膜厚的膜厚检测值，能达到规定膜厚的85%。必须检测涂层配套中的每一道膜厚，特别是保证富锌涂料的规定膜厚。

4 结语

涂装工艺的正确性和先进性在重防腐涂料中起着至关重要的作用，在同样的涂料配套体系中，涂装工艺直接决定了防腐涂层的保护寿命。涂装技术已发展成为多学科、知识面交叉、科技含量高的现代化工程技术。相信在不久的将来，我国重防腐涂料涂装在质量、生产效率、节能环保等诸方面将迈上一个新台阶。

1 陈岗军，陈彤.海洋平台腐蚀特点分析及涂料涂装工艺应用［J］.船海工程，2010（3）：122-124.

2 梁羽.海洋石油平台腐蚀特点分析及涂料涂装工艺应用［J］.化学工程师，2013（5）：66-68.

3 Smets H M G，Bogaerts W F L. SCC Analysis of Austenitic Stainless Steels in Chloride-Bearing Water by Neural Network Techniques［J］. Corrosion，1992，48（8）：618-623.

4 李敏风.重防腐涂料的涂装施工（二）［J］.现代涂料与涂装，2007（1）：57-59.

5 李敏风.重防腐蚀涂料及其涂装施工（一）［J］.腐蚀与防护，2004，25（9）：409-412.

6 黄红雨，宋雪曙.海洋工程重防腐涂料的应用技术现状及发展分析［J］.涂料工业，2012（8）：77-80.

7 Barry M Gordon. The Effect of Chloride and Oxygen on the Stress Corrosion Cracking of Stainless Steels：Review of Literature［J］. Materials Performance，1980，19（4）：29-38.

8 李敏风.重防腐蚀涂料及其涂装施工（二）［J］.腐蚀与防护，2004，25（10）：455-459.

9 李敏风.重防腐蚀涂料及其涂装施工（四）［J］.腐蚀与防护，2004，25（12）：544-547.

10 李敏风.重防腐蚀涂料及其涂装施工（三）［J］.腐蚀与防护，2004，25（11）：503-506.

11 Venkatesan R. Studies on Corrosion of Some Structural Materials in Deep Sea Environment［D］. Bangalore：Indian Institute of Science，2000.

12 陆伯岑.重防腐蚀涂料的涂装设计和在船舶和钢结构防腐蚀领域的应用［J］.船艇，2001（4）：28-32.

13 中国腐蚀与防护学会.我国重防腐蚀涂料涂装市场发展前景看好［J］.表面工程资讯，2007（4）：25.

14 李敏风，刘源.论重防腐涂料及涂装技术进展［J］.上海涂料，2013（4）：43-47.

15 G Pimenta，D Lopes，J Basto，et al. Methodology for Analysis of Corrosion Failures in Maintenance of Industrial Plants［R］. China International Corrosion Control Conference，1999.

16 李敏风. 重防腐涂料的涂装施工（四）［J］.现代涂料与涂装，2007（3）：57-60.

17 Dexter S C. Effects of Variations in Seawater upon the Corrosion of Aluminum［J］. Corrosion，1980，36（8）：423.

18 Beccaria A M，Poggi G. Influence of Hydrostatic Pressure Pitting of Aluminum in Seawater［J］. British Corrosion Journal，1985，20（4）：183.

The Control Factors of Application Quality of Heavy-Duty Anticorrosive Coatings

Li Dong，Huang Weibo，Ju Tao，Sun Honggang，Li Yanlong
（Qingdao Technological University，Qingdao Shandong，266033，China）

The importance of coating technology on the performance of heavy-duty anticorrosive coating was discussed. The new development of heavy-duty anticorrosive coatings and its coating technologies in recent years were introduced，and the advanced coating technology and quality inspection of the coatings were expounded. Finally，it was pointed out that improving the application performance of the coatings was the key to the development of coating technology of heavy-duty anticorrosive coatings in China.

heavy-duty anticorrosive coating technology；surface treatment；airless spraying；drying and curing of coatings

TQ 639

A

1009-1696（2016）06-0039-05

2016-06-23

李栋（1990—），男，在职研究生，研究方向：腐蚀与防护。