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建筑鋼結構除銹新技術??JZ•CXFX-N除銹防銹劑應用研究

作者:建筑鋼結構網    
時間:2009-12-22 20:26:10 [收藏]
JZ•CXFX-N除銹防銹劑是以除銹為主,該種除銹方法具有除銹徹底、施工簡單、經濟高效、節(jié)約能源、無環(huán)境污染的特點。本文研究了該產品的使用性能及可能的影響,以及施工經驗與方法、施工成本等因素。
    關鍵詞:鋼結構 除繡防銹劑

    引言
    鋼鐵是熱力學性質不穩(wěn)定的最常用結構材料,暴露在大氣中必然發(fā)生腐蝕、轉化成疏松的鐵銹。1999~2001年發(fā)布的中國腐蝕調查報告指出,我國每年為腐蝕支付的直接費用據(jù)不完全統(tǒng)計,已達人民幣2000億以上。如果考慮間接損失,花費在腐蝕方面費用的總和估計可達5000億元,約占國民經濟總值的5%。其它發(fā)達國家多年的統(tǒng)計數(shù)字也在3~5%之間,世界上每年因腐蝕而損失的鋼鐵材料占總產量的五分之一。腐蝕對現(xiàn)代工業(yè)造成嚴重破壞,實現(xiàn)腐蝕控制是使國民經濟基礎設施和各種鋼構建筑、鋼鐵設備處于良好運行狀態(tài)、達到長效防腐的重要保障。
    鋼結構建筑使用過程中的兩大技術關鍵:一是防銹,二是防火。這需要通過涂裝(油漆)工藝來解決,而油漆涂裝前除銹屬于鋼結構建筑施工的隱蔽工程,徹底除銹是提高油漆內在質量的重要保證。目前,鋼構建筑行業(yè)內,涂裝前除銹的通行方法主要是機械拋丸和噴沙、手工電動打磨等傳統(tǒng)方法,如果在鋼鐵表面留有余銹,銹核就可使鋼鐵底材繼續(xù)生銹,即使除銹非常干凈,新金屬表面積加大,吸收水量增多,受環(huán)境腐蝕介質影響就大,造成銹蝕的可能性就大。在這種情況下,即使使用防銹涂料,三個月到半年就出現(xiàn)漆膜開裂脫落,漆膜銹跡斑斑,達不到預期的防銹效果。因此,用涂料防腐防銹,關鍵是使金屬表面上不再存在繼續(xù)生銹的條件。
    目前國內外金屬防腐蝕涂料的開發(fā)與研究主要集中在防腐蝕方面,有關研究成果與推向市場的產品較多,而油漆涂裝前徹底除銹是提高產品內在質量的關鍵之一,有關以除銹為主,同時兼具防銹作用的功能涂料卻未見報導,我們研制開發(fā)的JZ•CXFX-N除銹防銹劑正是針對除銹與防銹而設計的一種水性功能涂料,符合當今技術的發(fā)展趨向,經一年多的實際應用,可成為鋼結構建筑施工中除銹的又一選擇,能增強油漆的防銹能力,顯著提高油漆的內在質量,具有除銹徹底、施工簡單、經濟高效、無環(huán)境污染的特點。
    1、鋼鐵的腐蝕機理


    由于鐵銹疏松多孔,在銹層中往往含有大量的水分,導致金屬繼續(xù)腐蝕,鋼鐵表面的初生銹和鋼鐵底材附著較牢,隨著銹蝕的進行,原來的初生銹逐漸老化并被擠到銹層表面,所以鋼鐵外表鐵銹又可分為兩層,外層是松銹(浮銹),它和鋼鐵附著不牢;內層是牢銹,它和鋼鐵底材附著牢固。
    2、JZ•CXFX-N除銹防銹技術原理

    3、JZ•CXFX-N除銹防銹應用研究
    JZ•CXFX-N除銹防銹劑以除銹為主,兼具優(yōu)良的長效防銹性能,主要用作油漆前除銹處理,作為一種新的除銹技術,該產品已申請國家發(fā)明專利(申請?zhí)?00710050532.6),我們從實際使用的角度出發(fā),研究考察了以下幾個方面的因素。
    3.1、JZ•CXFX-N性能指標測試
    經國家質檢總局中國測試技術研究院檢測,該產品的技術指標如下:
    3.1.1產品技術指標

    3.1.2、膜層技術參數(shù)

    3.2、除銹能力
    與傳統(tǒng)的除銹方式不同,機械拋丸、噴沙是通過力學作用將鐵銹打磨掉,而JZ•CXFX-N除銹防銹劑是通過化學作用將鐵銹轉化為含鐵的高分子聚合物,形成長效緊密的防銹膜層牢固地附著在鋼鐵表面,參考GB8923—88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》標準判斷:鐵銹完全轉化形成灰、黑色膜,表面無可見污垢、氧化皮、鐵銹等附著物,與傳統(tǒng)除銹方法的Sa2.5級、St3級相當。
    厚度在100um(0.1mm)左右的鐵銹(已超過GB8923—88標準D級銹蝕程度),可被徹底轉化除凈,F(xiàn)e3O4藍色氧化皮被轉化為灰色膜、Fe2O3紅色鐵銹被轉化為黑色膜,該膜層在室內空氣濕度60%以上的環(huán)境也能防銹達一年以上的時間。

    3.3、對基體金屬的影響
    由于JZ•CXFX-N除銹防銹劑是通過化學作用達到除銹、防銹的目的,因此,需要研究考察其在除銹過程中是否與基體金屬發(fā)生作用、是否對鋼鐵的機械力學性能造成不良影響。
    3.3.1、重量法考察
    取1cm×1cm碳鋼片,酸洗除凈鐵銹及污垢后,干燥稱重,然后在JZ•CXFX-N除銹防銹劑中浸泡24小時,取出用離子水洗凈,干燥稱重。實驗結果,前后重量未變,表明:該除銹防銹劑不與金屬鐵發(fā)生化學反應、不腐蝕金屬基體,只與鐵銹發(fā)生化學轉化作用。
    3.3.2、對鋼鐵力學性能的影響
    取Q235低碳鋼圓盤條作實驗材料,用JZ•CXFX-N除銹防銹劑刷涂除銹,24小時后進行拉伸試驗、冷彎試驗,結果如下表:

    實驗表明:該除銹防銹劑在除銹過程中,不產生氫脆現(xiàn)象,不改變金屬基體的組織結構,不影響鋼材的力學性能。
    3.4、防銹膜平整度與銹蝕度的關系
    JZ•CXFX-N除銹防銹劑具有一定的整平能力,一般而言,A、B、C、D四級銹蝕的鋼材,經除銹處理后都能得到厚度在10—20um左右、平整光潔的防銹膜層。超過D級銹蝕的鋼材,尤其是產生堆銹、塊銹、坑蝕的表面,鋼鐵銹蝕程度越高,形成的防銹膜層的平整度就越差。此類重度銹蝕的鋼材,除銹前須用鋼絲刷處理后,才能得到較為平整的防銹膜。
    3.5、防銹能力
    采用JZ•CXFX-N除銹后,形成的膜層絕緣電阻大于150MΩ,可有效地阻斷化學及電化學腐蝕作用。按照GB/T 1771-91《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定》和D609《涂料、清漆、轉化涂層和相關覆層產品的測試用冷扎鋼板制備的標準實施規(guī)范》進行人工加速腐蝕的NSS試驗表明:

    可見,使用JZ•CXFX-N不僅除銹干凈徹底,而且形成的轉化膜層能有效提高油漆的防腐蝕能力,其防銹作用相當于一層紅丹底漆。
    3.6、與油漆的配套性
    JZ•CXFX-N除銹防銹劑在轉銹除銹的過程中,通過分子鍵合力與基底金屬牢固結合,同時,形成緊密、呈微觀網狀結構的防銹膜層,油漆高分子滲入其中,因此與油漆的結合力更強,不影響原油漆的結合力級別。該膜層可與各類油漆(紅丹、酚醛、瀝青、氨基、醇酸、硝基、聚酯、環(huán)氧、乙烯、聚氨酯、丙烯酸等)、膏灰、涂料(防火涂料、粉末涂料等)配套,不存在油漆起皺、鼓泡等相溶性問題。
    2.7、對焊接性能的影響
    經JZ•CXFX-N除銹的鋼鐵,其焊接性能不受影響,使用表明,形成的防銹膜更有利于焊接。在一般鋼構建筑中,焊接部位往往率先出現(xiàn)銹蝕,刷涂該除銹防銹劑并作油漆施工后,這一問題可以完全解決。
    3.8、對漆膜的影響
    該項目的考察主要是針對鋼結構維護工程中需要補漆的情形,在出現(xiàn)銹斑、銹點的油漆表面,可以直接涂刷JZ•CXFX-N除銹防銹劑,銹斑、銹點被除凈并轉化為防銹膜層,然后再刷油漆,而已有的油漆表面不受損傷。該產品的這一特性,為鋼結構建筑的后期或日常維護提供了便利:勿須將已有而且完好的油漆層全部除掉,即可進行維護施工,大大地節(jié)約了維護成本。
    4、施工方法及經濟分析
    4.1、施工方法
    JZ•CXFX-N除銹防銹劑的施工方法與油漆的施工規(guī)范一樣,其施工流程為:
    基面清理 → 涂刷JZ•CXFX-N除銹防銹劑 → 底漆涂裝 → 面漆涂裝 → 檢查驗收
    其具體施工方法為:
    (1)、涂刷前清除鋼鐵表面的銹泡、破裂翻起的氧化皮、焊渣、泥砂、油污等,保持作業(yè)面干燥。
    (2)、以刷涂或滾涂為宜。涂刷工具和容器必須干凈,刷完后用清水沖洗,晾干后再用。
    (3)、鋼鐵表面皆可涂刷,厚銹多涂,薄銹少涂,凹凸不平部位重復刷涂原則,使銹層完全潤濕。
    (4)、涂層出現(xiàn)白粉,是因表干后再刷,或鋼鐵表面有油漬、水泥、泥砂等造成的??捎妹藜啿寥ィ挥绊懰⑵?。
    (5)、不宜在大風雨中施工,涂層表面干燥后,覆蓋油漆前,防止染污、水洗。
    (6)、表干時間參考:春、夏兩季時間1—2小時,冬、秋兩季2—4小時。表干經驗判斷:不粘手指即可。
    4.2、施工經驗點滴
    該產品經一年左右的施工應用,積累總結的施工經驗如下:

    (1)、施工時除刷、滾、噴涂處理方式外,若用棉紗蘸除銹防銹劑擦涂,可以提高工作效率。
    (2)、涂刷時,使鐵銹完全潤濕即可,涂刷過多造成淌積,表干時間變慢,且影響成膜質量。
    (3)、直立的鋼構宜從上向下涂刷,1公斤該產品可以處理1噸槽鋼、工字鋼、鋼板,小構件的材料消耗量會增大。
    (4)、D級銹蝕的鋼鐵構件,直接處理可以得到平整的膜層。超過D級銹蝕的鋼構產生堆銹,可以用鋼絲刷簡單處理堆銹部位后,再刷該產品,從而得到平整的膜層。
    (5)、經冷鍍鋅或熱鍍鋅的鋼材,發(fā)生銹蝕后,不適于采用該種方法除銹。
    3.3、使用成本分析
    拋丸除銹處理1噸鋼材的成本費用為150-200元,噴沙作業(yè)的成本更高,而采用JZ•CXFX-N除銹,處理1噸鋼材的綜合成本為100元左右,節(jié)約使用成本30%以上?,F(xiàn)場施工采用手工電動砂磨除銹2人4小時的工作,采用該產品只需1人1小時即可完成,大大降低了勞動強度,節(jié)約了工時成本,提高了施工進度。
    5、JZ•CXFX-N除銹防銹劑應用范圍
    該技術產品適用于以鋼鐵為結構材料的各個領域,如鋼構建筑、金屬箱柜、船舶橋梁、建筑機具、城市護欄、機械設備、管道塔架、農用機具、汽車火車車身、石油化工設備、油氣輸送管道、礦山機械設備等以除銹防銹為主要目的的油漆涂裝工程,尤其適用于戶外大型、重型鋼構建筑。這些金屬構件及設備在制造加工過程中的除銹工序可以使用,在使用過程中定期的防腐蝕維護除銹、涂裝時也可以使用。因此,其市場應用面寬,應用途徑主要有兩個方面:
    5.1、建設工程
    指新開工建設的鋼結構工程及機械設備,按照有關國家標準及施工規(guī)范,所使用的鋼鐵材料銹蝕程度不超過D級,直接用除銹防銹劑涂刷后,形成的防銹膜層在10um左右,與金屬基底的平整度一致,覆蓋油漆后,不影響漆膜外觀。
    5.2、維護工程
    指已使用一定年限的鋼結構建筑及機械設備,由于使用環(huán)境不同,銹蝕程度也不一致,有的銹層厚度超過100um,需要用鋼絲刷除去浮銹及銹塊、泥砂,然后涂刷除銹防銹劑。該產品不損油漆層,不損銅、鎳、鉻金屬,但不適用于鍍鋅鋼件的除銹維護。

    [參考資料]
    1、《腐蝕與防護手冊》化工部化工機械研究院主編。
    2、“JZ•CXFX-N除銹防銹劑”專利申請文獻。
    3、GB8923—88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》
    4、GB/T 1771-91《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定》
    5、《鋼結構防腐涂裝工藝標準》
    6、GB2975《鋼材力學及工藝性能實驗取樣規(guī)定》
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