优质建筑课件推选——建筑钢结构涂料及配套设计.ppt

建筑钢结构涂料及配套设计 在钢结构的设计中腐蚀控制极为重要,合理的防腐设计不仅可以使钢材的耐蚀性能充分发挥出来而且可以弥补结构性能身的不足。 根据钢材腐蚀的电化学原理,只要防止或破坏腐蚀电池的形成或强烈阻滞阴、阳极过程的进行,就可防止钢材的腐蚀。采用防护层方法防止钢结构腐蚀是目前通用的方法,常用涂料、塑料、搪瓷等材料,通过涂刷和喷涂等方法,在金属表面形成保护膜,使金属与腐蚀介质隔离,从而防止金属的腐蚀。,一、涂层配套体系设计五要素,相关标准,图一、涂层配套体系设计五要素,腐蚀环境,工况条件,防护寿命,性价比,涂层防护寿命,ISO12944-5规定涂层的使用寿命等级： 表一 ISO12944-5腐蚀环境、使用寿命、涂层关系（节录） 单位：微米,目标工程的重要性 业主的要求 配套涂层的性能 投资资金的可行性,由设计院确定,涂层使用寿命的概念：,涂层设计的技术参数：不是商业上“承诺寿命”。 按ISO12944-2007规定：到第一次大修的年限。 即达到ISO4628标准的Ri3级，锈蚀面积改为1%。此时第一次大修性能价格比最高。 没有一种加速腐蚀试验的方法来预测涂层寿命。 不是钢结构的使用寿命。 工况条件 指目标工程在建成运行过程中的环境温度、相对湿度及其它压力、介质等腐蚀条件。对建筑钢结构来说，主要依据ISO12944-2大气腐蚀环境（C2C）及室内外典型环境见表二,腐蚀环境的分类及典型环境,相关标准：,ISO129442007色泽和清漆保护漆体系对钢结构的防腐保护 ISO46282003 色漆和清漆涂层老化的评定 GB/T 8923-1998涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB/T13288-1991 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定 GB/T18838.1-2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用金属磨料的技术要求 GB/T17850.1-2002 覆涂涂料前钢材表面处理喷射清理用非金属磨料的技术要求 GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB50046-2008 工业建筑防腐蚀设计规范 YB/T 4390-2013 工业建筑钢结构防腐蚀涂装质量标准,性能价格比：,遵循“全寿命经济分析法”Life cycle Cost Analysis 追求最佳性能价格比 经济性与技术先进性相结合 例：中国北海油田，应用高性能涂料配套,改性环氧漆 各类富锌底漆 聚氨酯涂料 聚硅氧烷面漆,分析,总费用节约,选择长效保护，延长第一次大修年限。 国际上目前广泛采用的是涂装年均成本，而非一次投资成本。 涂装年均使用成本 式中开始涂装费用； 第一次大修费用； 维修导致的停业损失； 使用寿命年限。 使用寿命越长，则涂装年均使用成本越小。,二、建筑钢结构常用涂料及配套1、常用配套醇酸底漆：占建筑钢结构涂料的三分之一。,醇酸底漆只能与醇酸面漆配套：环氧富锌底漆等，镀锌钢板表面不能喷涂醇酸面漆； 醇酸底漆的防锈颜料不能用红丹（含重金属成份），推荐使用磷酸锌颜料； 醇酸树脂非化学合成，醇酸涂料系可持续发展涂料； 醇酸涂料环保发展方向,醇酸底漆 醇酸面漆,内外侧,水性醇酸涂料 高固含量醇酸涂料 改性醇酸涂料,聚苯胺 苯已烯 丙烯酸 有机硅,室外C高性能配套方案：耐久性年,富锌底漆类型：,富锌底漆 环氧类中层漆 ,高性能面漆,丙烯酸聚氨酯面漆 氟碳面漆 聚硅氧烷面漆,无机富锌 锌粉含量,水性无机富锌底漆 醇溶性无机富锌,车间底漆 底漆,有机富锌 锌粉含量,环氧富锌底漆 聚氨酯富锌底漆,建筑钢结构行业应用最广泛的是环氧富锌底漆和适应工程需要的环氧锌粉底漆等 水性无机富锌底漆广泛应用，全国产量约一万吨 醇溶性无机富锌底漆需用环氧封闭漆进行封闭 环氧中层漆 作用：承上启下，增强配套性能； 增加涂层厚度，增强涂层防锈能力； 以环氧云铁中层漆为主，有“迷宫”效应。 高性能面漆 丙烯酸聚氨酯面漆： 配合钢结构制作工艺，分二道喷涂，可复涂性能好； 氟碳面漆： 耐候性好，施工时，注意复涂间隔； 聚硅氧烷面漆： 高固含量，低；防腐蚀性能好，可省却中层漆。,表三 室内钢结构防腐防火涂层配套：,无机硅酸锌底漆本身可耐高温。 中间漆也可选择环氧磷酸锌中层漆，效果理想。 防腐防火涂料的兼容性： 防火涂料与底漆 无机富锌底漆，环氧富锌底漆，环氧中层漆等与防火涂料配套性能好；,防火涂料与面漆,附着力测试良好 施工时不会起泡，咬底 面漆弹性，韧性能长期 满足防火涂料膨胀，收缩,面漆 室内钢结构:也可用环氧类; 室外防火涂料面漆:醇酸.丙烯酸.氯化橡胶.聚氨酯.氟碳.聚硅氧烷 喷涂面漆的作用: 抵抗腐蚀性介质和对应力对防火涂料的破坏; 对建筑总体起装饰美观作用. 溶剂型防火涂料和溶剂型面漆之间有较好的附着力 溶剂型防火涂料不能用水性面漆配套.,2 、电弧喷锌铝与防腐涂料复合涂层配套 依据ISO14713国际标准,在C3.C4大气条件下,电弧喷锌铝与防腐涂料的复合涂层有大于20年的使用寿命 表四：,三、建筑钢结构的涂装工艺 1、发展涂装工艺的重要性任重道远,涂装四要素,涂装工艺关键 涂料 涂装设备 涂装管理,涂装工艺是涂料成为产品的过程： “三分涂装，七分涂装” 涂料（半成品）涂装工艺合格使用寿命 涂装工艺关系到工程质量、工程使用寿命 涂装工艺关系到成本核算、经济效益,涂料、涂装的成本逐年增加：涂料、涂装技术的提高环保节能的要求提高劳动力、原料成本的增加国际经济危机的影响市场经济中不规范竞争,表五:各行业涂料、涂装成本比例,节能减排，环境保护十二五计划硬指标 建筑钢结构行业中涂装工艺高能耗、污染严重,估算数据，仅供参考！,表面处理打磨、抛丸、喷砂,环保型涂料的发展必须依靠涂装工艺的配合 高固含量的溶剂型涂料：体积固含量大于60%，VOC 水性涂料：以水为分散介质 无溶剂（活性溶剂）涂料：溶剂参予固化，反应成膜 低表面处理涂料,金属粉尘 砂尘 噪音,金属热喷涂,锌粒 氧化锌 粉尘,喷漆,有毒有机溶剂 漆雾 噪音 切割、电焊车间底漆的烟尘,树脂高性能化 发展高性能涂料产品 颜填料无金属、微细化 溶剂低毒化 助剂复合高效化,压力 喷嘴 气动搅拌,表面处理等级 无气喷漆技术 先进工艺 涂装设备,需涂装技术的密切配合,双组份 水性 富锌,重防腐涂装行业内部发展极不平衡： 集装箱行业船舶行业其他行业 近几年集装箱行业推广三项先进工艺： 采用液压泵作动力源，喷漆压力更加稳定； 自动辊涂进行车间底漆施工； 喷嘴多方位固定排列，集装箱箱体移动进行箱内外自动喷漆。 达到效果节能减排 提高自动喷漆的最高生产率：ITEU生产节奏小于三分钟 提高自动喷漆的均匀程度 膜厚质量：两个90% 减少涂料消耗量 涂料耗量降低5% 减少VOC的排放,继续培养涂装技术人员 涂装技术人才断层、奇缺，特别是涂装工艺设计人员：,业主,每个环节均需涂装专业人员！,涂装工人：无需等级考试 无需特征,设计单位,总包,工厂,涂装分包,车间,涂装施工,涂装施工,素质不高,2. 涂装工艺流程 设计依据 产品制造的工艺流程 工厂的涂装流水线 涂料类型及施工性能 涂层配套方案及规定膜厚 涂装工艺流程1有预处理工艺 右见图二,喷砂车间,涂装工艺流程2 图三,3. 涂装各工位工艺技术参数 涂层配套方案及规定膜厚： 以海南国际会展中心室外钢结构为例说明； 该建筑处于C4C5严重海洋腐蚀大气中； 设计配套体系涂层有大于十五年的使用寿命。 无机硅酸锌底漆 60um （一道） 环氧封闭漆 30um （不计膜厚） 环氧云铁中层漆 150um （一道） 丙烯酸聚氨酯面漆 80um （二道） 合计 290um, 钢材的表面处理 处理前的准备工作 登记入册涂装对象的钢材类型：Q234、345 ； 按GB8923-1988标准，评定钢材的原始质量； 按GB/T14977-1994热轧钢板表面质量的一般要求 记录钢材表面缺陷的种类深度和影响面积、修正要求。 表面处理的质量等级 钢材表面经过机械除锈（抛丸、喷砂）达到GB8923- 1988 清洁度标准，用标准照片对照判定。,钢材表面经过机械除锈（抛丸、喷砂）达到GB/T 13288-1991标准，Rz75um左右； 用ISO 8503-1比较样板法 ISO 8503-4触针法 ISO 8503-5复制胶带法 测量判断。,国外工程对粗糙度的要求常用Ra来表示；Rz=Ra（46）,钢结构表面缺陷的处理 按ISO12944标准，钢结构表面缺陷的处理等级与钢结构暴露的腐蚀环境有关。,表七 钢结构缺陷的处理,钢结构表面缺陷处理的级别与腐蚀环境的关系,ISO 8501-3 Preparation grades of welds, cut edges and other areas with surface imperfections焊缝、切割边和其表面缺陷的处理等级中描述了不同的钢结构缺陷，主要包括：,该工程处于C4C5严重腐蚀大气环境条件下，电焊缝表面处理必须达到P3级。 油脂的清理： 钢结构制造中，局部油脂用有机溶剂反复擦拭。 ISO/WD 8502-7 油、脂类现场测定法； GB/T 13312-1991 验油试纸法； 简易“洒水法”（非标准）,喷砂（丸）除锈 原理：磨料被压缩空气推入或吸入管道，在管道内被气流加速，形成磨料流从喷枪喷出，磨料以极高的速度冲击钢材表面，依靠冲击和磨削作用，去除锈，锈氧化皮等形成一定粗糙度。,喷砂技术基本要素 专业喷砂房节能、环保 金属磨料筛选分离系统 磨料回收系统 除尘系统（排尘口粉尘浓度100mg/m） 电器控制系统 多台喷砂机联合喷砂系统 自动操作的工件系统,空压气及油水分离器 空气压力范围：0.550.75MPa； 空气颗粒度不小于1m 安装油水分离器后，空气含油率 1mg/m 压力露点温度-20 空气软管内径应为喷嘴孔径34倍，直径不小于3.1cm,喷嘴 喷嘴材质： 以前用铸铁、陶瓷，现用特殊耐磨合金 不同喷嘴材料和不同磨料使用寿命（小时） 表八,直通型 速度349km/h 文丘里型 速度724km/h 文丘里双孔型 效率最高,喷嘴孔径,喷砂质量要求 钢结构状况、材质 喷砂效率 空压机容量 喷砂作业场所环境条件,选择依据,清洁度 粗糙度,用于建筑钢结构喷砂嘴孔径一般为9-11mm，当喷嘴孔径14mm时，应及时更换。,喷嘴内孔结构,结构,表九 喷砂规范操作技术参数 喷砂的技术参数,抛丸 “抛丸”工艺原理： “抛丸”是利用抛头上的叶轮，在高速旋转时所产生的离心力，把磨料以很高的线速度射向被处理的钢材表面，产生打击和磨削作用，除去钢材表面的氧化皮和锈蚀，并产生一定的粗糙度。抛丸处理效率很高。,抛丸工艺参数： 在建筑钢结构行业中，有钢板预处理机，型钢抛丸机、轻钢结构立式抛丸机 以钢板预处理机为例，调妥各项技术施工指标： 钢板输送：辊道输送，变频无极调速，速度范围28m/min,抛丸机：,抛丸器（抛头） （412只） 磨料速度 6080m/s,叶轮转速2500r/min 定向套 分丸轮 叶片,除尘系统,车间底漆喷漆装置,富锌漆专用无气喷漆机（32:1） 气动搅拌机，不同搅拌 喷嘴 喷枪移动速度0.51.2m/s,孔径0.480.53mm 喷幅 7090,车间底漆烘干,烘房温度60-80 通过时间：12分钟 冷却、通风、加速溶剂挥发,“抛丸”与“喷砂”之比较： “抛丸”与“喷砂”相比，具有的优越性： “抛丸”：自动化操作，降低工人劳动强度，改善工作环境； “抛丸”：能保证表面处理清洁度、粗糙度的质量指标； “抛丸”：能提高钢材表面抗疲劳强度、硬度、抵抗腐蚀应力； “抛丸”：能耗比喷砂低三分之一； “抛丸”：除尘设备可集中处理粉尘，有利于环保。,手工和动力工具打磨除锈 借助手工和动力工具： 铲刀、钢丝刷、动力钢丝刷、动力砂轮片，动力针抢撞击等 部位：电焊缝、火攻梭正部位、切割边缘、自由边、凹坑、涂层修补处 处理级别：GB8923 St2 彻底的手工和动力工具除锈 St3 非常彻底的手工和动力工具除锈 是建筑钢结构涂装过程中重要环节,磨料 定义：在压缩空气、水流或抛头的推动下，具有一定的速度后，有清理、切削、磨蚀、冲刷或能改变工件表面状态的颗粒状的物料称为磨料。 类型：以应用的方式来分类 适用于室外开放式喷砂： 石英砂：效果较好，单价便宜。但污染环境，工人易患矽肺职业病。GB7691-2003规定禁止使用，一次性使用成本较高。 铜矿砂：系铜矿治炼付产品，是开放式喷砂中最常用磨料。价格低，可循环使用23次，不含游离硅，不会对人体产生矽肺。,铜矿砂化学成分,铜砂矿的技术参数,表十二,表十一,手提式焊缝喷砂机：磨料为棕刚玉、可循环使用。 喷砂房及抛丸机： 应用的磨料有：钢丸、棱角钢砂、钢丝段。各大船厂、沪宜钢构厂、振华港机厂等均采用混合磨料，直径为0.81.5mm范围内。,表十 不同比例的磨料添加,振华重工在涂装工艺设计中，对磨料做了规定： 符合SSPCAB-1和AB-3标准，金属磨料清洁、干燥、无油、无杂物； 导电率不高于250s/cm； 符合环保要求的MSDS证书； 供应商提供磨料化学成份、硬度、颗粒度分析等检验报告。进货和使用中抽样、检查。 近期：“上海振华重工“、”宝桥“、”山桥“等大型钢构厂均采用合金（轴承）钢砂，收到较好效果。,合金棱角钢砂化学成分表,合金钢砂的物理特性,表十三,喷漆工艺 预涂：是涂装工艺中必不可少的工艺环节 部位： 切割边缘 手工焊缝 扶梯及型材反面 锐角、拐角 各种小孔,扇形孔 流水孔 人孔,底漆、中层漆，第二道面漆喷涂前必须预涂； 涂装方法：刷图、只能用滚涂。 无气喷漆技术 无气喷漆法是重防腐涂料涂装最主要办法。,优点 ： 涂装效率高，使用现代化涂装流水线； 适应高固含量，无溶剂涂料，一次成膜厚，节能； 掌握合适喷漆压力，充分搅拌，可少加或不加稀释剂，有利于环保 涂料压力高，渗透性强，无空气、油水混入，涂层质量好。,无气喷漆机类型选择喷漆压力 不同的建筑钢结构涂料需要采用不同的无气喷漆机 不同的建筑钢结构涂料需要采用不同的喷漆压力 按“海南国际展览中心”室外钢结构涂层配套；按AKZONBEL涂料使用说明书，进行无气喷漆工艺条件设计。 表十四,无气喷漆机喷嘴的选择 喷嘴：技术参数的选择正确与否决定了涂装的质量和涂料的消耗量： 喷嘴的技术参数 表十五,说明：1.在喷距为3035cm时的设计参数； 2.喷幅是钢结构状况做适当调整； 3.美国Graco公司及重庆长江机械厂喷嘴型号表示法。,美国Graco公司喷嘴表示法 以163-标准型（固定型）喷嘴举例说明 163-419 其中4-喷幅的一半（英寸）,喷幅为8英寸20.3cm 19-孔径为0.019（英寸）0.48mm 重庆长江机械厂喷嘴表示法 016-流量为1.6L/min Z -型号，此用于富锌类涂料 W用于水性涂料 P用于标准型涂料 25 -在喷距为30cm时喷幅25cm,喷嘴的磨损与及时调换 特别是富锌底漆的喷嘴磨损较大； 孔径大而圆流量增大浪费涂料 喷幅逐步变小膜厚不均匀影响涂层质量 表十六 喷嘴的磨损与喷涂流量,无气喷涂的涂装作业要求 喷涂的距离：喷枪前部与钢结构表面的距离一般为3035cm,天气炎热干燥时，喷距太远，造成“干喷”。,图五,喷涂的姿势：喷速自始至终垂直于表面，平行移动。 图六,喷雾雾幅的重叠 为保持涂层的均匀性，第二排雾幅与第一排雾幅重叠3050 图七,双组份涂料的混合与搅拌 高固含量的环氧涂料和聚氨酯涂料的A、B组分混合前后，均需用气动搅拌机充分搅拌。 严格掌握混合比，熟化时间和适用时间； 按规定采用指定的稀释剂和稀释率； 稀释剂不能互用，更不能使用其他涂料公司的产品, 复涂间隔与干燥时间 近年来，不能精确掌握复涂间隔，造成了很多涂层质量问题，浪费了财力、人力。是涂装工艺的的关键。 表十六 配套涂层的涂装间隔,表十七 配套涂层的干燥时间,备注：1、复涂的对象系自身复涂和推荐面漆； 2、待涂表面需干燥、无油脂和锈蚀，否则需打磨、清洁。, 施工环境条件 醇溶性无机富锌底漆在相对湿度50时，需洒水增湿，促进无机富锌底漆良好固化。 施工环境条件表 表十八,四、施工过程,1、钢板表面处理处理,2、预装,3、成品检测,4、发货,