熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層在長(zhǎng)江大橋中的應(yīng)用
時(shí)間:2011-09-30 10:51來源: 作者: 點(diǎn)擊:次
上海長(zhǎng)江隧橋建設(shè)發(fā)展有限公司;上海交大建冶科技有限公司2.鋼管樁的防腐方式為噴涂熔結(jié)環(huán)氧粉末與外加電流的陰極防腐方式.關(guān)鍵詞:長(zhǎng)江大橋;大口徑超長(zhǎng)鋼管樁;熔結(jié)環(huán)氧粉末;防腐技
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黃少文 李逸
(上海長(zhǎng)江隧橋建設(shè)發(fā)展有限公司;上海交大建冶科技有限公司2)
摘要:上海長(zhǎng)江大橋工程全長(zhǎng)10km，處于咸淡水交替的腐蝕環(huán)境。其中約60%為非通航孔橋梁，基礎(chǔ)采用直徑1.Zm的鋼管樁，鋼管樁的防腐方式為噴涂熔結(jié)環(huán)氧粉末與外加電流的陰極防腐方式，介紹了熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層性能及生產(chǎn)工藝流程，總結(jié)了熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂層生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)，提出了熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂層質(zhì)量控制方法。該技術(shù)開創(chuàng)了熔結(jié)環(huán)氧粉末技術(shù)在橋梁大直徑鋼管樁防腐應(yīng)用的先例。
關(guān)鍵詞:長(zhǎng)江大橋;大口徑超長(zhǎng)鋼管樁;熔結(jié)環(huán)氧粉末;防腐技術(shù)
0引言
腐蝕是一種嚴(yán)重的消損現(xiàn)象，具有普遍性、隱蔽性、漸進(jìn)性、突發(fā)性的特點(diǎn)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2008年我國腐蝕損失達(dá)1.2萬億元，約占國民生產(chǎn)總值的4%以上，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，在隨后的一段時(shí)間內(nèi)腐蝕損失還將進(jìn)一步加大。防腐保護(hù)的基本功能是節(jié)約資源，合理利用資源，提高資源利用率，從而體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。通過正確科學(xué)先進(jìn)的防腐蝕技術(shù)加以控制和減緩，可以數(shù)倍延長(zhǎng)各種設(shè)施、設(shè)備、建筑、構(gòu)筑物的使用壽命，至少可以減少25%一45%的腐蝕損失，每年為我國挽回三至五千億元的損失。
l熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層性能
環(huán)氧粉末防腐技術(shù)，是將環(huán)氧樹脂添加助劑和固化劑千燥固化，然后粉碎成粉末，再經(jīng)200℃以上溫度噴涂、固化在拋丸除銹后的鋼表面上，結(jié)成不小于400om的防腐層。由于它與鋼鐵表面具有牢固的結(jié)合力、高機(jī)械強(qiáng)度和耐沖擊性，良好的耐蝕、耐磨性能、耐化學(xué)腐蝕、耐土壤應(yīng)力、抗陰極剝離、良好的阻止氧氣滲透性能，并且價(jià)格較便宜等優(yōu)點(diǎn)，是城市管網(wǎng)輸水、輸氣、輸油等管線和橋梁碼頭鋼管樁等產(chǎn)品防腐蝕的最佳選擇。
熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂料的每個(gè)粉末顆粒，都均勻地包含所有組成成分，使涂敷的操作過程以及涂料成膜后的涂層都具有連續(xù)穩(wěn)定的均勻性。其涂裝過程無三廢污染。熔結(jié)環(huán)氧防腐涂料經(jīng)熔融后進(jìn)行噴涂，充分熔化流動(dòng)，并且流平覆蓋整個(gè)鋼管表面，與基體間沒有空隙，完全緊密結(jié)合。更重要的是，在此過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，環(huán)氧粉末樹脂受熱固化交聯(lián)而形成連續(xù)的熱固性聚合物，并且與鋼管形成有效的化學(xué)結(jié)合。熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層的這種熱固性交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與鋼管某種程度的化學(xué)鍵結(jié)合特性，決定了它具有防腐涂層體系的優(yōu)良性能，成功成為使用廣泛的優(yōu)異防腐技術(shù)。
(1)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層對(duì)環(huán)境和運(yùn)行溫度的適應(yīng)性較好，廣泛適用于各類施工環(huán)境和條件，且對(duì)溫度的適用范圍寬，在耐熱老化方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。能滿足鋼管在各作業(yè)環(huán)境條件下堆放、運(yùn)輸以及排管過程中對(duì)擠壓、撞擊、磨擦、彎曲等機(jī)械性能的需要。
(2)熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層體系所包含的補(bǔ)口方法，簡(jiǎn)便可行、性能優(yōu)良，與管道主體防腐層相容?，F(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口施工的工藝成熟，補(bǔ)口施工不會(huì)對(duì)原涂層造成破壞，補(bǔ)口處防腐層與主體管道防腐層的性能一致，補(bǔ)傷處與主體涂層可融為一體，有效保證了補(bǔ)傷后涂層的完整性和管道的整體防腐質(zhì)量。
(3)由于環(huán)氧粉末涂層具有一定的吸水率，可以導(dǎo)通陰極保護(hù)電流。當(dāng)環(huán)氧粉末涂層失效后，管體依然得到陰保電流的保護(hù)，避免了陰極屏蔽的發(fā)生，具有多效安全性，是目前唯一能與陰極保護(hù)系統(tǒng)完全兼容而無屏蔽的多層防腐系統(tǒng)。同時(shí)了滿足管線運(yùn)行時(shí)對(duì)豁結(jié)力、抗陰極剝離、抗陰極保護(hù)屏蔽的要求。
(4)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層滿足管線運(yùn)行時(shí)所處各種環(huán)境中對(duì)耐物理應(yīng)力、耐生物侵蝕、耐植物根系穿透的要求。
(5)熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層滿足管線運(yùn)行時(shí)所處各種埋地、架空以及水下等環(huán)境中對(duì)耐腐蝕、耐老化的要求。
2熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層生產(chǎn)工藝流程
上海長(zhǎng)江大橋工程在國內(nèi)率先采用熔結(jié)環(huán)氧粉末用于橋梁大口徑超長(zhǎng)鋼管樁外防腐施工。長(zhǎng)江大橋位于長(zhǎng)江人?？?，咸淡水交替環(huán)境，腐蝕情況較為嚴(yán)重，其深水區(qū)非通航孔橋梁基礎(chǔ)采用直徑1.Zm的鋼管樁，最長(zhǎng)87m，其耐久性是建設(shè)過程中重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。
針對(duì)本項(xiàng)目大口徑超長(zhǎng)鋼管樁防腐工藝要求，對(duì)整體工藝流程進(jìn)行多項(xiàng)重要技術(shù)創(chuàng)新，包括特種管道軸向滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)技術(shù)、線圈環(huán)繞閉合技術(shù)、生產(chǎn)線中央自動(dòng)控制系統(tǒng)、循環(huán)水的環(huán)保處理工藝等等，使得整個(gè)生產(chǎn)線達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平。
工藝流程:前處理~預(yù)熱中頻~鋼管上線拋丸除銹~除銹后檢測(cè)~加熱中頻，環(huán)氧粉末噴涂~冷卻~在線檢測(cè)~鋼管下線
(l)鋼管表面處理
第一步基層處理，使用有機(jī)溶劑除去鋼管表面油污，鋼管通過傳送帶傳輸至中頻加熱裝置，進(jìn)行中頻預(yù)熱(預(yù)熱溫度60℃左右)，去除油水濕氣等。
第二步噴砂處理，用離心拋丸機(jī)將鋼砂高速噴射鋼管表面，清除銹層，并清除干凈表面浮塵。達(dá)到Sa2.5級(jí)除銹標(biāo)準(zhǔn)，粗糙度40一100拌m。
第三步除銹后檢測(cè)，先目測(cè)對(duì)有疵點(diǎn)的鋼管進(jìn)行修整或剔除，再按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)頻率使用粗糙度測(cè)量?jī)x等檢測(cè)除銹等級(jí)。
(2)鋼管加熱
經(jīng)過表面處理的鋼管采用無污染的電感應(yīng)加熱熱源(鋼管通過載有交變大電流的線圈所形成的交變磁場(chǎng)而產(chǎn)生渦流加熱)均勻加熱。加熱的溫度可根據(jù)生產(chǎn)速度、管壁的厚薄以及涂層膠化、固化時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，一般為230~260℃左右。用測(cè)溫儀進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，以準(zhǔn)確控制鋼管表面溫度。
(3)粉末涂裝
環(huán)氧粉末先在流化床內(nèi)充分流化，然后通過靜電噴槍，使粉末顆粒帶負(fù)電，均勻地豁附在接地的經(jīng)預(yù)熱的鋼管表面。對(duì)于少量擴(kuò)散的粉末，可通過回收系統(tǒng)回收，不會(huì)造成粉塵污染。涂層的厚度根據(jù)要求，由上粉量、生產(chǎn)速度等調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)厚度400一1200拼m。
(4)粉末熔化、流動(dòng)、勃合、固化
赫附在預(yù)熱鋼管表面的環(huán)氧粉末受熱熔化，并流動(dòng)，進(jìn)一步流平覆蓋整個(gè)鋼管表面，特別在鋼管表面的凹陷處以及焊道兩側(cè)，熔融的涂料流人填平，使涂層與鋼管緊密結(jié)合，最大限度減少空隙。流平后的涂層進(jìn)一步膠化、固化。根據(jù)不同的生產(chǎn)速度以及對(duì)膠化、固化溫度、時(shí)間的要求，采用不同類型的粉末與之相對(duì)應(yīng)。
(5)涂層冷卻
涂層可進(jìn)行自然冷卻，也可以在固化后進(jìn)行強(qiáng)制冷卻(水冷卻)以達(dá)到加大生產(chǎn)速度，節(jié)約生產(chǎn)場(chǎng)地的目的。
(6)在線檢測(cè)
在管道表面溫度降至100℃以下后，用火花檢漏儀對(duì)涂層做漏點(diǎn)檢測(cè)，并在漏點(diǎn)部位做出標(biāo)記，下線后按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行修補(bǔ)。
3熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂層生產(chǎn)線的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
該生產(chǎn)線主要包括傳輸裝置、拋丸除銹裝置、加熱裝置及噴涂裝置等，主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
(1)傳輸線:傳動(dòng)速度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳動(dòng)輪和內(nèi)側(cè)靠輪同時(shí)作用，確保平穩(wěn)運(yùn)行。
(2)拋丸除銹裝置:由多個(gè)拋丸器沿管道圓周方向均勻分布，有效保證了表面處理質(zhì)量。
(3)加熱裝置:加熱器隨管道的行走做徑向隨動(dòng)，可適應(yīng)不同角度管道的防腐作業(yè)。
(4)噴涂系統(tǒng):噴粉槍沿管道圓周方向均勻分布，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿管體圓周方向均勻擺動(dòng)，保證了涂層的連續(xù)性和厚度的均勻性。涂層厚度可根據(jù)需要在400一500拌m范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
4熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂層涂層質(zhì)t控制
(1)明確技術(shù)指標(biāo)
熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層技術(shù)指標(biāo)見表1
(2)在線質(zhì)量控制
包括表面預(yù)處理質(zhì)量、預(yù)熱溫度及涂層漏點(diǎn)等的檢測(cè)。使用相應(yīng)儀器按標(biāo)準(zhǔn)要求的頻率進(jìn)行。
(3)出廠檢驗(yàn)
包括涂層外觀、涂層厚度及漏點(diǎn)的檢驗(yàn)等。對(duì)涂層總厚度進(jìn)行逐根檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。漏點(diǎn)的檢驗(yàn) 表1熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層技術(shù)指標(biāo)
使用電火花檢漏儀逐根進(jìn)行。經(jīng)檢驗(yàn)合格的管道按標(biāo)準(zhǔn)要求做出完整、清晰的標(biāo)記。
(4)型式檢驗(yàn)
按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的抽檢頻率及檢驗(yàn)項(xiàng)目抽取管道或同一生產(chǎn)工藝條件下的管道試驗(yàn)段作為試件，按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定進(jìn)行附著力、抗沖擊等檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。
(5)不合格品的處理
檢驗(yàn)不合格的管道在允許修補(bǔ)范圍內(nèi)的，按照標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進(jìn)行修補(bǔ);超過允許修補(bǔ)范圍的，則在徹底清除舊涂層后重新進(jìn)行整個(gè)涂敷過程。
(6)焊接和焊縫表面處理
在管體防腐涂裝過程中，用遮蔽膠帶根據(jù)要求遮蔽管口，一般為5一6cm，以方便焊接。進(jìn)行管口焊接，可在焊接部位的上方和兩側(cè)用阻燃性氈片或布幅加以遮蓋，以防止火花濺散;用噴砂方法進(jìn)行焊接區(qū)域的表面處理。
(7)補(bǔ)口及補(bǔ)口的防腐涂層性能
補(bǔ)口、鋼管樁焊接處的現(xiàn)場(chǎng)防腐是整個(gè)鋼管樁防腐中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層體系有兩種補(bǔ)口方法:熱涂敷法和冷涂敷法。
熱涂敷法就是將經(jīng)過處理的焊縫區(qū)域鋼管樁加熱到一定溫度，一般加熱到230一260℃，然后立即按照工業(yè)規(guī)范做法，在焊縫區(qū)域涂敷與管體涂層相同的防腐型熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料達(dá)到規(guī)定厚度，并且與管體涂層重疊，其重疊部分一般大于2.5Cm。
冷涂敷法，就是在經(jīng)過處理的焊縫區(qū)域表面，直接涂敷上相對(duì)應(yīng)的雙組份液體環(huán)氧粉末涂層達(dá)到規(guī)定厚度，并且與管體涂層重疊。
熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層體系完全適用與管體涂層相同材料補(bǔ)口，無論是熱涂敷法，還是冷涂敷法均能與管體防腐層完全相容，確保補(bǔ)傷后涂層的完整性和整體防腐性能優(yōu)良性。
5結(jié)語
(1)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐技術(shù)在上海長(zhǎng)江大橋工程上的成功應(yīng)用，開創(chuàng)了我國大口徑鋼管樁外防腐熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷技術(shù)應(yīng)用的先例。其涂敷工藝填補(bǔ)了大口徑鋼管樁外防腐熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷生產(chǎn)技術(shù)的空白，并成功地應(yīng)用于上海青草砂水源工程DN36OO埋地鋼管的防腐蝕施工，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
(2)大口徑鋼管樁熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷，實(shí)現(xiàn)了工廠化和自動(dòng)化，避免了人為、天氣等因素，涂敷質(zhì)量一次合格率達(dá)100腸，明顯優(yōu)于其他工藝的涂敷質(zhì)量。
(3)通過大口徑鋼管樁的熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷技術(shù)的應(yīng)用，確保了防腐成本的經(jīng)濟(jì)性，并積累了管理和涂敷技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具備了在我國橋梁、水運(yùn)工程基礎(chǔ)鋼管樁及其它市政公用事業(yè)中進(jìn)一步推廣與應(yīng)用的條件。
參考文獻(xiàn): [1]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.上海長(zhǎng)江大橋非通航孔橋鋼管樁設(shè)計(jì)說明[Z〕.2005年4月. |
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