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建筑鋼結構除銹新技術(shù)??JZ•CXFX-N除銹防銹劑應用研究

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)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(jiǎn)單、經(jīng)濟高效、節約能源、無(wú)環(huán)境污染的特點(diǎn)。本文研究了該產(chǎn)品的使用性能及可能的影響，以及施工經(jīng)驗與方法、施工成本等因素。
    關(guān)鍵詞:鋼結構 除繡防銹劑

    引言
    鋼鐵是熱力學(xué)性質(zhì)不穩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不完全統計，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(jīng)濟總值的5％。其它發(fā)達國家多年的統計數字也在3～5％之間，世界上每年因腐蝕而損失的鋼鐵材料占總產(chǎn)量的五分之一。腐蝕對現代工業(yè)造成嚴重破壞，實(shí)現腐蝕控制是使國民經(jīng)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(cháng)效防腐的重要保障。
    鋼結構建筑使用過(guò)程中的兩大技術(shù)關(guān)鍵：一是防銹，二是防火。這需要通過(guò)涂裝（油漆）工藝來(lái)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(zhì)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(dòng)打磨等傳統方法，如果在鋼鐵表面留有余銹，銹核就可使鋼鐵底材繼續生銹，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(zhì)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(gè)月到半年就出現漆膜開(kāi)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(guān)鍵是使金屬表面上不再存在繼續生銹的條件。
    目前國內外金屬防腐蝕涂料的開(kāi)發(fā)與研究主要集中在防腐蝕方面，有關(guān)研究成果與推向市場(chǎng)的產(chǎn)品較多，而油漆涂裝前徹底除銹是提高產(chǎn)品內在質(zhì)量的關(guān)鍵之一，有關(guān)以除銹為主，同時(shí)兼具防銹作用的功能涂料卻未見(jiàn)報導，我們研制開(kāi)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(shù)的發(fā)展趨向，經(jīng)一年多的實(shí)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(zhù)提高油漆的內在質(zhì)量，具有除銹徹底、施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟高效、無(wú)環(huán)境污染的特點(diǎn)。
    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，導致金屬繼續腐蝕，鋼鐵表面的初生銹和鋼鐵底材附著(zhù)較牢，隨著(zhù)銹蝕的進(jìn)行，原來(lái)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(zhù)不牢；內層是牢銹，它和鋼鐵底材附著(zhù)牢固。
    2、JZ•CXFX-N除銹防銹技術(shù)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(cháng)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(shù)，該產(chǎn)品已申請國家發(fā)明專(zhuān)利（申請號200710050532.6），我們從實(shí)際使用的角度出發(fā)，研究考察了以下幾個(gè)方面的因素。
    3.1、JZ•CXFX-N性能指標測試
    經(jīng)國家質(zhì)檢總局中國測試技術(shù)研究院檢測，該產(chǎn)品的技術(shù)指標如下：
    3.1.1產(chǎn)品技術(shù)指標

    3.1.2、膜層技術(shù)參數

    3.2、除銹能力
    與傳統的除銹方式不同，機械拋丸、噴沙是通過(guò)力學(xué)作用將鐵銹打磨掉，而JZ•CXFX-N除銹防銹劑是通過(guò)化學(xué)作用將鐵銹轉化為含鐵的高分子聚合物，形成長(cháng)效緊密的防銹膜層牢固地附著(zhù)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(wú)可見(jiàn)污垢、氧化皮、鐵銹等附著(zhù)物，與傳統除銹方法的Sa2.5級、St3級相當。
    厚度在100um（0.1mm）左右的鐵銹（已超過(guò)GB8923—88標準D級銹蝕程度），可被徹底轉化除凈，Fe3O4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(shí)間。

    3.3、對基體金屬的影響
    由于JZ•CXFX-N除銹防銹劑是通過(guò)化學(xué)作用達到除銹、防銹的目的，因此，需要研究考察其在除銹過(guò)程中是否與基體金屬發(fā)生作用、是否對鋼鐵的機械力學(xué)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(chēng)重，然后在JZ•CXFX-N除銹防銹劑中浸泡24小時(shí)，取出用離子水洗凈，干燥稱(chēng)重。實(shí)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(xué)反應、不腐蝕金屬基體，只與鐵銹發(fā)生化學(xué)轉化作用。
    3.3.2、對鋼鐵力學(xué)性能的影響
    取Q235低碳鋼圓盤(pán)條作實(shí)驗材料，用JZ•CXFX-N除銹防銹劑刷涂除銹，24小時(shí)后進(jìn)行拉伸試驗、冷彎試驗，結果如下表：

    實(shí)驗表明：該除銹防銹劑在除銹過(guò)程中，不產(chǎn)生氫脆現象，不改變金屬基體的組織結構，不影響鋼材的力學(xué)性能。
    3.4、防銹膜平整度與銹蝕度的關(guān)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(jīng)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(guò)D級銹蝕的鋼材，尤其是產(chǎn)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(lèi)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(xué)及電化學(xué)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(guān)覆層產(chǎn)品的測試用冷扎鋼板制備的標準實(shí)施規范》進(jìn)行人工加速腐蝕的NSS試驗表明：

    可見(jiàn)，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(guò)程中，通過(guò)分子鍵合力與基底金屬牢固結合，同時(shí)，形成緊密、呈微觀(guān)網(wǎng)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(lèi)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(wèn)題。
    2.7、對焊接性能的影響
    經(jīng)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銹蝕，刷涂該除銹防銹劑并作油漆施工后，這一問(wèn)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，在出現銹斑、銹點(diǎn)的油漆表面，可以直接涂刷JZ•CXFX-N除銹防銹劑，銹斑、銹點(diǎn)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(chǎn)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(jìn)行維護施工，大大地節約了維護成本。
    4、施工方法及經(jīng)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?，不影響刷漆。
    （5）、不宜在大風(fēng)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(shí)間參考：春、夏兩季時(shí)間1—2小時(shí)，冬、秋兩季2—4小時(shí)。表干經(jīng)驗判斷：不粘手指即可。
    4.2、施工經(jīng)驗點(diǎn)滴
    該產(chǎn)品經(jīng)一年左右的施工應用，積累總結的施工經(jīng)驗如下：

    （1）、施工時(shí)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(shí)，使鐵銹完全潤濕即可，涂刷過(guò)多造成淌積，表干時(shí)間變慢，且影響成膜質(zhì)量。
    （3）、直立的鋼構宜從上向下涂刷，1公斤該產(chǎn)品可以處理1噸槽鋼、工字鋼、鋼板，小構件的材料消耗量會(huì )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(guò)D級銹蝕的鋼構產(chǎn)生堆銹，可以用鋼絲刷簡(jiǎn)單處理堆銹部位后，再刷該產(chǎn)品，從而得到平整的膜層。
    （5）、經(jīng)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，節約使用成本30%以上?，F場(chǎng)施工采用手工電動(dòng)砂磨除銹2人4小時(shí)的工作，采用該產(chǎn)品只需1人1小時(shí)即可完成，大大降低了勞動(dòng)強度，節約了工時(shí)成本，提高了施工進(jìn)度。
    5、JZ•CXFX-N除銹防銹劑應用范圍
    該技術(shù)產(chǎn)品適用于以鋼鐵為結構材料的各個(gè)領(lǐng)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(chē)火車(chē)車(chē)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(hù)外大型、重型鋼構建筑。這些金屬構件及設備在制造加工過(guò)程中的除銹工序可以使用，在使用過(guò)程中定期的防腐蝕維護除銹、涂裝時(shí)也可以使用。因此，其市場(chǎng)應用面寬，應用途徑主要有兩個(gè)方面：
    5.1、建設工程
    指新開(kāi)工建設的鋼結構工程及機械設備，按照有關(guān)國家標準及施工規范，所使用的鋼鐵材料銹蝕程度不超過(guò)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(guān)。
    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(guò)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(chǎn)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(zhuān)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(xué)及工藝性能實(shí)驗取樣規定》
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