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中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 中国港口机械与设备钢结构防护涂装中国港口机械与设备钢结构防护涂装 Mahinda Pradeep ，李荣俊 海虹老人牌（中国）有限公司工业防护部 , 100011 摘要提出了具体的新建大型港口机械与设备钢结构防护涂层配套方案，并对涂装施工工艺要点进行了叙述。 关键词港口机械与设备钢结构；防护；涂装；涂层配套 1 前 言 我国沿海港口货物的吞吐量发展速度非常快，而港口的正常运行需配套大量的港口机械与设备。根据港口的 装卸能力和物流模式，所配备的设备类型也不同，其中设备钢结构面积较大的可分三大类 ①集装箱及起重 机械设备如集装箱岸桥、集装箱、场桥、轨道吊、轮胎吊、轨道行车等；②装 / 卸船机如装船机、卸船 机、斗轮机等；③其他设备如门机、浮吊、固定吊、输送机等。 这些港口机械与设备安装并运行在港口，处于沿海大气腐蚀环境之中，某些部位甚至处于浪溅区，做好防腐 涂装对确保其使用寿命至关重要。 影响金属材料在海洋环境中腐蚀的因素很多，其中包括化学的（氧、盐、碳酸盐、有机化合物、污染物等）、 物理的（温度、流速、压力等）和生物的因素。这些因素的作用常常是相互关联的，它们不但对不同金属的 影响不一样， 就是在同一海区对同一种金属的影响也因金属所处的部位（沿岸区、飞溅区、潮差区、全浸区、 深海区、海泥区）不同而异。 我国沿海一带的环境因素都对港口设备钢结构的大气腐蚀过程产生极大影响。根据 ISO 12944 钢结构保护 涂层腐蚀性环境分类标准，考虑到中国港口所在的海域特殊的水温、地质、气象条件，建成的港口 / 码头 处于 ISO 12944 C 4 ～ C5 的沿海腐蚀环境中，属于比较严重的腐蚀环境。 此外，港口机械设备自身工况条件也是影响其腐蚀过程的又一个重要因素。例如对于浪溅区的钢结构应选用 耐水性好、层间附着力强、耐干湿交替、耐机械磨擦等综合性能较优的涂料及配套。 通过对港口机械与设备钢结构进行防护涂装，至少应达到下列两个基本目的第一，保护钢结构不受或延缓 沿海大气腐蚀介质的侵害，确保及延长其防护寿命；第二，对钢结构进行装饰，起到美化和标志的作用。 新建大型港口机械与设备钢结构涂料涂层的有效使用寿命，目前国际上一般平均至少应达到 15 年以上。但 前提条件一是涂装施工质量达标，二是建成使用的全过程中对涂层进行正常的维护及保养。因此，现代港口 机械与设备涂装特别强调漆前表面处理，选用优质重防腐涂料，正确设计涂层配套，严格现场施工管理以及 运营过程中的维护与保养，以确保涂层的使用寿命。 本文提出具体的新建大型港口机械与设备钢结构防护涂层配套方案和施工工艺，并就涂层的防护寿命进行论 述。 2 港口机械与设备钢结构防护涂层配套体系 在考虑港口设备钢结构防护方案时， 主要遵循以下三原则 ①适合港口设备所处地区的气候条件和环境条件 ; ②确保涂料和涂装技术的科学性和先进性 ; ③技术上的先进性和经济性相结合，达到最佳性能 / 价格比。 根据老人牌涂料在国内外港口机械涂装工程的实际经验， 将港口机械与设备钢结构涂装方案按照 10 ～ 15 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 年以上的防护期设计。 2.1 涂层配套 2.1.1 钢结构外表面配套 见表 1 ～表 3 2.1.2 钢结构内表面配套 见表 4 2.1.3 机房电控室配套 见表 5 表 1 钢结构外表面配套 1 注①条件防护期 20 年；表面处理 Sa2.5 级；粗糙度 75 ～ 100 m m ； ② * 车间底漆系正式涂装前工序间临时防腐涂层，需二次喷砂去除，不计入总膜厚。 表 2 钢结构外表面配套 2 注条件防护期 15 年 ; 表面处理 Sa2.5 级 ; 粗糙度 75 ～ 100 m m 。 表 3 钢结构外表面配套 3 注条件防护期 5 ～ 10 年；表面处理 Sa2.5 级；粗糙度 75 ～ 100 m m 。 表 4 钢结构内表面配套 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 注①条件防护期 15 年；表面处理 Sa2.5 级；粗糙度 75 ～ 100 m m ； ②原有的车间底漆无须去除，焊缝打磨到 St2 ，应保持原粗糙度。 表 5 机房电控室配套 注①条件防护期 15 年；表面处理 Sa2.5 级；粗糙度 75 ～ 100 m m ； ②原有的车间底漆无须去除，但须作扫砂处理 , 去除松动的旧漆膜 , 达到 Sa1 级，焊缝部位喷砂至 Sa2.5 级。 2.1.4 镀锌表面与金属加工表面配套 见表 6 2.2 配套的技术说明 2.2.1 富锌底漆 富锌底漆是一种高效防腐涂料，其机理基于金属锌粉对钢材表面的阴极保护作用。因为金属锌的电化学活性 其标准电极电位为 -0.763V 比铁 -0.409V 更活泼，因此，当锌粉足量时，即在钢铁表面形成一层锌 粉膜，并与钢铁表面紧密接触，在腐蚀介质的作用下 主要是氧气、水分等 ，便组成锌 - 铁腐蚀电池， 锌为阳极“自我牺牲”被腐蚀，而钢铁作为阴极受到保护。以常见的吸氧腐蚀为例，其腐蚀电池电极反应方 程式为 阳极 2Zn - 4e ＝ 2Zn 2 阴极 O 2 2H 2 O 4e ＝ 4OH - 总反应 2Zn O 2 2H 2 O ＝ 2ZnOH 2 ZnOH 2 ＝ ZnO H 2 O 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 富锌底漆一般分为无机富锌和环氧富锌两类，均以大量锌粉为防锈颜料，而主要成膜物质前者是醇溶性无机 硅酸盐，后者为环氧树脂，均为防腐性能优异的底漆。性能对比见表 7 。 无机富锌底漆 15780 和环氧富锌底漆 15360 ，作为喷砂表面处理后钢铁表面的防锈底漆，经权威机构检验， 均完全符合 HG/T3668-2000 富锌底漆标准的各项技术指标，而被广泛地应用于港机、钢桥、电站、造船、 海上钻井平台等重防腐领域，受到防腐工程界普遍好评。 2.2.2 环氧云铁中间漆 选用环氧云铁漆 4 5 1 5 1 / 3 -12430 作为中间漆。环氧云铁漆以灰色云母氧化铁为防锈颜料，其化学成 分为 λ Fe 2 O 3 , 由于其鳞片状结构类似云母而得名，在涂膜中呈层层叠积状排列，可有效阻挡水 分、氧 气及其他腐蚀性介质的渗透，延长介质的渗透时间；又因为云母氧化铁光敏性弱，化学稳定性好，因而具有 较好的耐候性和抗紫外线辐射等性能。此外，云母氧化铁表面具有一定的粗糙度，有利于 与底漆、面漆的粘 结。 表 6 镀锌表面与金属加工表面配套 注条件防护期 15 年；表面处理用适当的清洁剂除去灰尘、油和脂等。 表 7 两种富锌底漆性能对比 此外， 45141/3 是一种双组分聚酰胺加成物固化的环氧漆。其漆膜坚韧，并且可低温施工 - 10 ℃ ）。 2.2.3 聚氨酯面漆 55210-xxxxx 涂两道 55210 聚氨酯面漆构成整个配套体系的表面涂层。 55210 是一种双组分丙烯酸改性脂肪族聚氨酯涂 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 料。由于聚氨酯大分子结构中含有异氰酸根极性基团，又有柔软的碳 - 碳长链，而异氰酸酯 RNCO 有两个 杂累积双键，非常活泼，极易与丙烯酸树脂中羟基反应。形成坚韧耐磨的涂膜重涂性好，具有优异的保色、 抗紫外线、抗老化、耐候性强等性能。 2.2.4 配套比较 两种防护漆配套，配套 1 和 2 是 15 年以上防护期好的涂层配套，而配套 3 的防护期为 5 ～ 10 年， 其主要区别在于底漆 / 中间漆 / 面漆的选配和总干涂膜厚。对比见表 8 。 2.2.5 钢结构外表面涂层性能测试 1 配套 1 性能测试 老人牌无机富锌底漆 / 环氧封闭漆 / 环氧云铁中间漆 / 聚氨酯面漆所组成的外防腐配套体系， 一般户外防 护期 20 年左右。经国家涂料质量监督检验中心多次检测，结果见表 9 。 对聚氨酯面漆及其配套耐盐雾性指标，国家有关行业标准一般规定为 1 000h （如 HG/T 3565-1999 钢结 构桥梁漆等），而能做到 3 000h 涂膜不破坏的产品已不多见，故从表 9 试验结果可知，该配套体系的耐 盐雾性能与国内同类产品相比性能优异，因而被国内外钢结构工程广泛采用，受到防腐界的普遍好评。 表 8 几种涂层配套对比 表 9 配套 1 涂层性能测试结果 注※测试单位 武汉材料保护研究所 ; 曝晒点武汉、四川江津、库尔勒、敦煌、西双版纳、拉萨、北 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 京、青岛、万宁等典型大气环境。 2 配套 2 性能测试 环氧富锌 / 环氧云铁 / 聚氨酯的配套体系，防护期为 15 年左右，是老人牌特有的桥吊配套，已广泛地应 用于国内外许多桥吊。经国家涂料质量监督检验中心多次检验，配套涂层的防腐性、耐候性，通过如表 10 所 示的试验。 2.2.6 钢结构内表面涂层性能测试 考虑到紫外线不直接辐射，推荐使用低表面处理要求的环氧富锌 / 环氧漆配套。经国家质量检验中心质量测 试其防腐性能盐雾试验 1 000h ，湿热试验 1 000h ，耐酸、耐碱试验合格。 2.2.7 涂层寿命 涂层所处的实际环境条件千差万别 , 而用各种加速腐蚀实验方法来预测涂层的使用寿命都是在实验室内， 在 设定条件的试验设备中，模拟特定的腐蚀条件，考核比较不同涂层的腐蚀性和耐候性，此具有一定的局限性。 故桥吊涂层的实际使用寿命仍应看桥吊使用后的实际年限。 比如钢结构外表面配套 1 在各国各港口的桥吊上 运用，至今已有 10 年以上，而且涂层状态依然良好，此结果才是真实可靠的数据。 3 港口机械与设备钢结构涂装施工工艺要点 3.1 涂装前的表面处理 严格的表面处理是决定桥吊钢结构涂层寿命诸多因素中的首要因素。表面处理不但要形成一个清洁的表面， 以清除金属腐蚀的隐患，而且使该表面的粗糙度适当，以增加涂层与基体金属间的附着力。而喷砂迄今仍是 钢结构梁涂装前表面处理的最佳工艺选择。 3.1.1 喷砂前表面处理 应在钢材切割、矫正、组装完成后进行。除去焊渣、起鳞、割孔、焊孔等表面缺陷，打磨圆顺所有锐边、尖 角（ Rf 2mm ）和毛刺，经检验合格后方可进行喷砂作业。去除表面油污，老人牌清洁剂 99330 进行低压喷 洗或软刷刷洗，并用高压淡水枪冲洗掉所有残余物，干燥后经检验合格，进行喷砂。 3.1.2 喷砂作业的环境条件 钢板表面温度高于露点 3 ℃ 以上，厂房内相对湿度低于 70 ，露天作业相对湿度低于 90 。 3.1.3 磨料 喷砂所用的磨料应符合 GB6484 、 GB6485 标准规定的钢砂、钢丸或使用无盐分无污染的石英砂。磨料粒度 和表面粗糙度的关系参考 TB/T 1527 附录 A 。 3.1.4 喷砂工艺要求 喷砂除锈等级 20 年防护期应达到 GB8923 （ ISO8501-1 1988 ）的 Sa2.5 级； 30 年防护期应达到 GB8923 （ ISO8501-1 1988 ）的 Sa3 级。对于分段对接处和喷砂达不到的部位，采用动力工具机械打磨 除锈，达到 GB8923 （或 ISO8501-1 1988 ）中的 St3 级。 涂装前钢材表面的粗糙度要求 Rz 达 75 ～ 100 m m 。并符合对应的粗糙度样板。在喷砂施工期间，要 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 确保磨料没有受到灰尘和有害物质的污染。 3.1.5 检验 喷砂完工后，除去喷砂残渣，使用真空吸尘器或无油无水压缩空气 , 吹去表面灰尘，经质量自检，并取得监 理工程师认可，合格后必须在 4h 内喷漆。 3.1.6 收砂 喷砂完成后应及时收砂，并经尘砂分离器分离。清洁的好砂可以回收，废砂及尘埃应及时清除出系统。 表 10 配套 2 涂层性能测试结果 3.2 涂装工艺要求 （ 1 ）除了严格的表面处理和合理的涂装设计外，必须在整个涂装施工中确保每一个环节的质量。任何一个 环节的疏忽都有可能对大桥涂层的整体质量带来严重影响。因此所有参与施工的人员，都必须严 格地执行桥 吊涂装工艺文件。 （ 2 ）施工人员在涂装前，应认真阅读桥吊每个系统的涂装工艺文件 , 了解桥吊各部位的涂料配套 , 掌握 涂料产品说明书及其施工指导。 （ 3 ）质量不合格的涂料不能投入使用，所有涂料须报验合格后方可使用。禁止将不同品种、不同牌号和不 同厂家的涂料混掺调用。 （ 4 ）对于将要喷涂的钢材表面需报验并确认其清洁度、粗糙度合格后方可涂装。确认施工现场环境和相对 湿度符合所用产品说明书所规定的范围，并做好涂装环境条件的记录备查。 （ 5 ）检查每度涂料的准备和使用，包括涂料的型号、批号、色号、数量等；分清所用涂料的干燥类型，特 别要注意双组分涂料的施工，包括固化剂和基料的混合比例、混合使用时间及固化剂的品牌随季节变化而变 化的规定；正确使用稀释剂，注意随施工环境温度、湿度的变化而随时调整涂料的施工粘度，防止干喷和流 挂。 （ 6 ）上度和下度涂料工序的间隔时间，要求严格遵守说明书上所规定的重涂间隔时间。 （ 7 ）双组分涂料每次调配的数量要与工作量、涂料的混合使用时间和施工人力、作业班次相适应，太多或 太少均不利于施工。混合比例要准确，按体积比混合加入。 （ 8 ）检查调整每度涂料施工设备、工具。做到配备齐全，并保证其在最简便、最佳施工条件。喷漆前做好 预涂。双组分涂料所用的喷枪，在每次喷涂完工后，要及时用配套稀释剂清洗喷枪和管路，以免涂料胶化而 堵塞。使用高压无气喷涂工艺参照 JB/Z350 执行。 中国涂料在线 中国领先的涂料行业门户网 （ 9 ）要注意涂料的存放、开启和使用前的混合、搅拌等具体要求。特别是要在开启前将桶内涂料充分搅拌 均匀后再取用。聚氨酯涂料开桶后最好一次用完，否则要认真擦净桶口并密封好，以防潮气进入。双组分环 氧涂料则要求固化剂加入混合搅拌后 , 静止 5 ～ 15min （根据施工环境温度而定）熟化后使用。 （ 10 ）加强施工现场检测，特别是在涂装过程中要不断检测调节每度涂料的湿膜厚度，以控制干膜厚度， 控制涂层系统的总干膜厚度。此外，随时目测每度涂料在成膜过程中的外观变化，注意有无漏喷、流挂、针 孔、气泡、色泽不均、厚度不匀等异常情况，并在技术服务人员的指导下，随时调节、及时修补，并做好记 录。 3.3 关于涂装现场管理和安全文明生产 大型钢结构桥吊工程涂装现场需要严格的现场管理。主要内容包括人员培训、工艺与工艺纪律、质量控制、 材料定额管理、吊装与运输、工具与装备、涂装环境控制等。此外，应按照 GB7692 、 GB6514 的要求，加 强涂装现场文明生产、消防、卫生、安全等管理工作。 只有严格执行以上施工工艺要点，才能保证涂装质量，延长涂层寿命。