长效钢结构防腐配套设计涂层

摘要：本文基于长效防腐配套的设计依据及原理，对长效防腐配套的三层体系即底涂层、中间涂层、面涂层的原理进行了分析与比较，最后依据不同设计年限提出了相应的长效防腐配套体系。

关键词：防腐,防腐工程,防腐处理,防腐涂料,钢结构防腐

长效的钢结构防腐涂装广泛应用于海洋大气、化工大气等腐蚀性较为恶劣的环境中，如道路桥梁、建筑、厂房、高架天线、电视塔等。随着防腐材料、防腐工艺、防腐施工技术的发展，目前长效防腐涂料涂装形成了具有阴极保护作用与粘接良好的底涂层、具有抗渗与隔离作用的中间涂层、具有抗腐蚀与抗老化面涂层的涂装体系，这一体系在腐蚀恶劣环境中的钢结构防腐上得到了广泛的应用，并已取得了良好的防护效果。

1长效钢结构防腐涂装体系的设计依据

长效钢结构防腐涂层系指防腐涂层使用年限超过15年的防腐涂装体系。中华人民共和国化工行业标准《防腐蚀涂层涂装技术规范》（HG/T4077-2009）规定了长效钢结构防腐涂层配套原则，见表1[1]。依据该标准，本文详细分析了长效防腐涂装体系的原理、配套体系等，该配套体系为：（1）喷镀金属（锌、铝、或锌铝合金）+涂料封孔+涂料；（2）富锌底漆+环氧云铁中间漆+面漆。

2长效钢结构防腐涂装配套的原理及要求

根据钢结构的使用环境不同，其配套体系也不同。但作为长效钢结构防腐，其配套的原理和要求则是相同的。

2.1防腐底涂层要求

2.1.1附着力要好

要求基体表面除锈等级、粗糙度达到相关标准，即要求基体表面喷砂处理到Sa2.5级，表面粗糙度为40~70μm。此外还要求底涂层与金属基体具有良好的附着力。

2.1.2防腐要具有阴极保护的作用

具有阴极保护作用的，主要是底涂层中的锌，由于其自腐蚀电位钢结构长效防腐配套设计涂层比被保护基体铁低，当腐蚀介质透过面涂层和中间涂层而到达基体后，自腐蚀电位低的锌作为阳极而被牺牲腐蚀，自腐蚀电位高的钢铁基体则作为阴极而得到保护不发生腐蚀。锌的腐蚀产物依腐蚀介质的不同而不同，主要有氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、碱式氯化锌、氧化氯化锌等。这些腐蚀产物结构致密，是难溶于水的稳定的化合物，沉积在涂层的孔隙内，能将孔隙堵塞封闭，阻止水、氧、盐的渗透，减轻底层金属的腐蚀。

2.2防腐中间涂层

2.2.1要求具有良好的抗渗性通过在中间涂层中添加鳞片状填料，使鳞片在涂层中相互平行叠压排列、介质渗透扩散的途径变得曲曲折折，大大延长了介质渗透扩散到基体的时间。提高中间涂层的抗渗能力。

2.2.2防腐涂层具有一定的厚度

通过选用厚浆型涂料或增加涂层的涂刷遍数，增加漆膜厚度。使最终的漆膜厚度（底漆+中间漆+面漆）达到重防腐要求，即大于300μm。

2.3防腐面涂层

2.3.1抗紫外线

防腐面层应具有优良的抗紫外线老化、抗变色等性能

2.3.2抗腐蚀

用于海滨大气环境应具有抗氯离子腐蚀；应用于化工大气应具有抗酸、碱、溶剂等的腐蚀。

3长效钢结构防腐涂装体系分析

3.1防腐底涂层

长效钢结构防腐涂装底涂层主要有两大类，即喷镀金属与富锌底涂料。喷镀金属包括喷锌、铝或锌铝合金；富锌底涂料包括无机富锌和有机富锌。

3.1.1金属喷镀防腐

作为长效钢结构防腐涂装体系底涂层的金属喷镀主要是指用热喷镀的方法将锌、铝或锌铝合金喷镀到金属基体表面。该底涂层优点：（1）可以喷镀较高的厚度；（2）锌含量高；（3）与基体金属结合力高；（4）涂层使用寿命长。缺点：（1）现场施工不方便；（2）对基体表面要求高；

（3）造价高。

3.1.2防腐富锌底涂料

富锌底涂料包括有机富锌涂料和无机富锌涂料。有机富锌涂料主要是环氧富锌涂料，它主要是以环氧树脂为成膜物质，由于采用胺固化剂，胺可以同钢铁表面的氧化物形成氢键，提高涂料的附着力。无机富锌涂料包含醇溶性无机富锌涂料、水溶性无机富锌涂料和无机磷酸盐富锌涂料。见表2

3.2防腐中间涂层

采用环氧云铁中间漆作为中间涂层，通过在环氧中间涂料中加入云母片填料，提高中间漆的成膜厚度以及依靠云母片的层状排列来延长介质通过涂层的路径，从而提高涂层的抗渗性能，如图1。

3.3防腐面涂层

选取长效结构防腐常用的配套面漆丙烯酸聚氨酯、氯化橡胶涂料、氟碳涂料，对它们耐侯性能、耐老化性能作出了比较给出了上述涂层经3000h的紫外/冷凝加速气候老化后的试验结果。

结果显示，经过3000小时紫外/冷凝加速气候老化后，丙烯酸聚氨酯的失光率为97.6%，橡胶的失光也达到83.8%，氟碳为9.4%；耐候性能从高到低依次为：氟碳>氯化橡胶>丙烯酸聚氨酯。

4长效钢结构防腐配套体系推荐

根据以上分析，本文推荐在中性腐蚀环境中设计使用年限为15年、25年、50年长效钢结构防腐涂装体系。

（1）防腐环氧富锌底漆+防腐环氧云铁中间漆+氟碳面漆，设计使用寿命15年。

具体配套如下：基体表面处理Sa2.5级，表面粗糙度40~70μm；环氧富锌涂料两道，厚度>

80μm；厚浆型环氧云铁中间漆两道，厚度>160μm；氟碳涂料两道，厚度>60μm；总计厚度>300μm；

（2）防腐无机富锌底漆+防腐环氧云铁中间漆+氟碳面漆，设计使用寿命25年；

基体表面处理Sa2.5级，表面粗糙度40~70μm；无机富锌涂料两道，厚度>80μm；厚浆型环氧云铁中间漆两道，厚度>160μm；氟碳涂料两道，厚度>60μm；总计厚度>300μm；

（3）金属喷镀防腐（锌、铝或锌铝合金）+环氧云铁中间漆+氟碳面漆，设计使用寿命50年；

具体配套如下：基体表面处理Sa3级，表面粗糙度40~70μm；金属喷镀（锌、铝或锌铝合金）厚度>120μm；环氧树脂封孔两道，厚度>70μm；环氧云铁中间漆两道，厚度>100μm；

氟碳涂料两道，厚度>60μm；总计厚度>350μm；

5小结

长效钢结构防腐蚀的最佳配套体系为底涂选用富锌底漆或喷涂金属（锌、铝、锌铝合金），中间涂层选用环氧云铁中间漆，面漆选用具有良好抗老化性能和抗腐蚀性能的氟碳、丙烯酸聚氨酯、氯化橡胶涂料。富锌底漆中无机富锌底漆相对有机富锌底漆含锌量高，防腐性能较好，但对基体处理要求高，漆膜机械性能较差；金属喷涂与富锌底漆相比，能获得较厚的涂层，且涂层中锌的含量更高，耐腐蚀性能更强，基体能获得超长的保护，但对基体表面处理要求更高，现场施工不便。防腐中间漆选用环氧云母涂料，其与底漆、面漆的配套性能优良，云母磷片除增加中间涂层的成膜厚度外，其在涂层中的层状排列，大大延长了腐蚀介质到达基体表面的路径，提高了防腐涂层的抗渗性能。防腐面漆的抗老化性能从小到大为氟碳涂料>丙烯酸聚氨酯涂料>氯化橡胶涂料。在确定长效防腐配套体系时，还需根据所使用的环境考虑其经济性，从而确定最佳的钢结构防腐配套体系。

关键字：丙烯酸,聚氨酯,防腐,防腐工程,防腐处理,防腐涂料,钢结构防腐,金属表面防腐