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    建筑鋼結(jié)構(gòu)除銹新技術(shù)??JZ&#8226;CXFX-N除銹防銹劑應(yīng)用研究

    作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)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(jì)高效、節(jié)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(yàn)與方法、施工成本等因素。
      關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 除繡防銹劑

      引言
      鋼鐵是熱力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的最常用結(jié)構(gòu)材料,暴露在大氣中必然發(fā)生腐蝕、轉(zhuǎn)化成疏松的鐵銹。1999~2001年發(fā)布的中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告指出,我國(guó)每年為腐蝕支付的直接費(fèi)用據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),已達(dá)人民幣2000億以上。如果考慮間接損失,花費(fèi)在腐蝕方面費(fèi)用的總和估計(jì)可達(dá)5000億元,約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的5%。其它發(fā)達(dá)國(guó)家多年的統(tǒng)計(jì)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(chǎn)量的五分之一。腐蝕對(duì)現(xiàn)代工業(yè)造成嚴(yán)重破壞,實(shí)現(xiàn)腐蝕控制是使國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施和各種鋼構(gòu)建筑、鋼鐵設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)、達(dá)到長(zhǎng)效防腐的重要保障。
      鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑施工的隱蔽工程,徹底除銹是提高油漆內(nèi)在質(zhì)量的重要保證。目前,鋼構(gòu)建筑行業(yè)內(nèi),涂裝前除銹的通行方法主要是機(jī)械拋丸和噴沙、手工電動(dòng)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(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(xiàn)漆膜開(kāi)裂脫落,漆膜銹跡斑斑,達(dá)不到預(yù)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(xù)生銹的條件。
      目前國(guó)內(nèi)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(nèi)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(bào)導(dǎo),我們研制開(kāi)發(fā)的JZ•CXFX-N除銹防銹劑正是針對(duì)除銹與防銹而設(shè)計(jì)的一種水性功能涂料,符合當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展趨向,經(jīng)一年多的實(shí)際應(yīng)用,可成為鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中除銹的又一選擇,能增強(qiáng)油漆的防銹能力,顯著提高油漆的內(nèi)在質(zhì)量,具有除銹徹底、施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效、無(wú)環(huán)境污染的特點(diǎn)。
      1、鋼鐵的腐蝕機(jī)理


      由于鐵銹疏松多孔,在銹層中往往含有大量的水分,導(dǎo)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(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),它和鋼鐵附著不牢;內(nèi)層是牢銹,它和鋼鐵底材附著牢固。
      2、JZ•CXFX-N除銹防銹技術(shù)原理

      3、JZ•CXFX-N除銹防銹應(yīng)用研究
      JZ•CXFX-N除銹防銹劑以除銹為主,兼具優(yōu)良的長(zhǎng)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(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?00710050532.6),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(biāo)測(cè)試
      經(jīng)國(guó)家質(zhì)檢總局中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院檢測(cè),該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)如下:
      3.1.1產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

      3.1.2、膜層技術(shù)參數(shù)

      3.2、除銹能力
      與傳統(tǒng)的除銹方式不同,機(jī)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(zhuǎn)化為含鐵的高分子聚合物,形成長(zhǎng)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(jí)和除銹等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)判斷:鐵銹完全轉(zhuǎn)化形成灰、黑色膜,表面無(wú)可見(jiàn)污垢、氧化皮、鐵銹等附著物,與傳統(tǒng)除銹方法的Sa2.5級(jí)、St3級(jí)相當(dāng)。
      厚度在100um(0.1mm)左右的鐵銹(已超過(guò)GB8923—88標(biāo)準(zhǔn)D級(jí)銹蝕程度),可被徹底轉(zhuǎn)化除凈,F(xiàn)e3O4藍(lán)色氧化皮被轉(zhuǎn)化為灰色膜、Fe2O3紅色鐵銹被轉(zhuǎn)化為黑色膜,該膜層在室內(nèi)空氣濕度60%以上的環(huán)境也能防銹達(dá)一年以上的時(shí)間。

      3.3、對(duì)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(dá)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(duì)鋼鐵的機(jī)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,干燥稱重。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)、不腐蝕金屬基體,只與鐵銹發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化作用。
      3.3.2、對(duì)鋼鐵力學(xué)性能的影響
      取Q235低碳鋼圓盤(pán)條作實(shí)驗(yàn)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(yàn)、冷彎試驗(yàn),結(jié)果如下表:

      實(shí)驗(yàn)表明:該除銹防銹劑在除銹過(guò)程中,不產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象,不改變金屬基體的組織結(jié)構(gòu),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(jí)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(jí)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(cè)定》和D609《涂料、清漆、轉(zhuǎn)化涂層和相關(guān)覆層產(chǎn)品的測(cè)試用冷扎鋼板制備的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)范》進(jìn)行人工加速腐蝕的NSS試驗(yàn)表明:

      可見(jiàn),使用JZ•CXFX-N不僅除銹干凈徹底,而且形成的轉(zhuǎn)化膜層能有效提高油漆的防腐蝕能力,其防銹作用相當(dāng)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(zhuǎn)銹除銹的過(guò)程中,通過(guò)分子鍵合力與基底金屬牢固結(jié)合,同時(shí),形成緊密、呈微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的防銹膜層,油漆高分子滲入其中,因此與油漆的結(jié)合力更強(qiáng),不影響原油漆的結(jié)合力級(jí)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(wèn)題。
      2.7、對(duì)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(gòu)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(wèn)題可以完全解決。
      3.8、對(duì)漆膜的影響
      該項(xiàng)目的考察主要是針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)工程中需要補(bǔ)漆的情形,在出現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)建筑的后期或日常維護(hù)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(hù)施工,大大地節(jié)約了維護(hù)成本。
      4、施工方法及經(jīng)濟(jì)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(yàn)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(fù)刷涂原則,使銹層完全潤(rùn)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。可用棉紗擦去,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(yàn)判斷:不粘手指即可。
      4.2、施工經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴
      該產(chǎn)品經(jīng)一年左右的施工應(yīng)用,積累總結(jié)的施工經(jīng)驗(yàn)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(rùn)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(gòu)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(gòu)件的材料消耗量會(huì)增大。
      (4)、D級(jí)銹蝕的鋼鐵構(gòu)件,直接處理可以得到平整的膜層。超過(guò)D級(jí)銹蝕的鋼構(gòu)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(fèi)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。現(xiàn)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(qiáng)度,節(jié)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(yīng)用范圍
      該技術(shù)產(chǎn)品適用于以鋼鐵為結(jié)構(gòu)材料的各個(gè)領(lǐng)域,如鋼構(gòu)建筑、金屬箱柜、船舶橋梁、建筑機(jī)具、城市護(hù)欄、機(jī)械設(shè)備、管道塔架、農(nóng)用機(jī)具、汽車火車車身、石油化工設(shè)備、油氣輸送管道、礦山機(jī)械設(shè)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(gòu)建筑。這些金屬構(gòu)件及設(shè)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(hù)除銹、涂裝時(shí)也可以使用。因此,其市場(chǎng)應(yīng)用面寬,應(yīng)用途徑主要有兩個(gè)方面:
      5.1、建設(shè)工程
      指新開(kāi)工建設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)工程及機(jī)械設(shè)備,按照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及施工規(guī)范,所使用的鋼鐵材料銹蝕程度不超過(guò)D級(jí),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(hù)工程
      指已使用一定年限的鋼結(jié)構(gòu)建筑及機(jī)械設(shè)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(hù)。

      [參考資料]
      1、《腐蝕與防護(hù)手冊(cè)》化工部化工機(jī)械研究院主編。
      2、“JZ•CXFX-N除銹防銹劑”專利申請(qǐng)文獻(xiàn)。
      3、GB8923—88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》
      4、GB/T 1771-91《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測(cè)定》
      5、《鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)》
      6、GB2975《鋼材力學(xué)及工藝性能實(shí)驗(yàn)取樣規(guī)定》
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