熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層在長江大橋中的應(yīng)用
時間:2011-09-30 10:51來源: 作者: 點擊:次
上海長江隧橋建設(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:長江大橋;大口徑超長鋼管樁;熔結(jié)環(huán)氧粉末;防腐技
環(huán)氧樹脂網(wǎng)(mcguy.net)最新報道[此消息來源于網(wǎng)絡(luò)]。
黃少文 李逸
(上海長江隧橋建設(shè)發(fā)展有限公司;上海交大建冶科技有限公司2)
摘要:上海長江大橋工程全長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，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:長江大橋;大口徑超長鋼管樁;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、漸進性、突發(fā)性的特點。相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，2008年我國腐蝕損失達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，在隨后的一段時間內(nèi)腐蝕損失還將進一步加大。防腐保護的基本功能是節(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)先進的防腐蝕技術(shù)加以控制和減緩，可以數(shù)倍延長各種設(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、高機械強度和耐沖擊性，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，并且價格較便宜等優(yōu)點，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)熔融后進行噴涂，充分熔化流動，并且流平覆蓋整個鋼管表面，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)氧粉末防腐涂層對環(huán)境和運行溫度的適應(yīng)性較好，廣泛適用于各類施工環(huán)境和條件，且對溫度的適用范圍寬，在耐熱老化方面具有明顯優(yōu)勢。能滿足鋼管在各作業(yè)環(huán)境條件下堆放、運輸以及排管過程中對擠壓、撞擊、磨擦、彎曲等機械性能的需要。
(2)熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層體系所包含的補口方法，簡便可行、性能優(yōu)良，與管道主體防腐層相容?，F(xiàn)場補口施工的工藝成熟，補口施工不會對原涂層造成破壞，補口處防腐層與主體管道防腐層的性能一致，補傷處與主體涂層可融為一體，有效保證了補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，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系統(tǒng)完全兼容而無屏蔽的多層防腐系統(tǒng)。同時了滿足管線運行時對豁結(jié)力、抗陰極剝離、抗陰極保護屏蔽的要求。
(4)熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層滿足管線運行時所處各種環(huán)境中對耐物理應(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行時所處各種埋地、架空以及水下等環(huán)境中對耐腐蝕、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鋼管樁外防腐施工。長江大橋位于長江人?？?，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87m，其耐久性是建設(shè)過程中重點關(guān)注的問題之一。
針對本項目大口徑超長鋼管樁防腐工藝要求，對整體工藝流程進行多項重要技術(shù)創(chuàng)新，包括特種管道軸向滑動旋轉(zhuǎn)技術(shù)、線圈環(huán)繞閉合技術(shù)、生產(chǎn)線中央自動控制系統(tǒng)、循環(huán)水的環(huán)保處理工藝等等，使得整個生產(chǎn)線達到國內(nèi)外先進水平。
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~加熱中頻，環(huán)氧粉末噴涂~冷卻~在線檢測~鋼管下線
(l)鋼管表面處理
第一步基層處理，使用有機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。達到Sa2.5級除銹標(biāo)準(zhǔn)，粗糙度40一100拌m。
第三步除銹后檢測，先目測對有疵點的鋼管進行修整或剔除，再按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測頻率使用粗糙度測量儀等檢測除銹等級。
(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、固化時間進行調(diào)整，一般為230~260℃左右。用測溫儀進行連續(xù)測量，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。對于少量擴散的粉末，可通過回收系統(tǒng)回收，不會造成粉塵污染。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)計厚度400一1200拼m。
(4)粉末熔化、流動、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，進一步流平覆蓋整個鋼管表面，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。流平后的涂層進一步膠化、固化。根據(jù)不同的生產(chǎn)速度以及對膠化、固化溫度、時間的要求，采用不同類型的粉末與之相對應(yīng)。
(5)涂層冷卻
涂層可進行自然冷卻，也可以在固化后進行強制冷卻(水冷卻)以達到加大生產(chǎn)速度，節(jié)約生產(chǎn)場地的目的。
(6)在線檢測
在管道表面溫度降至100℃以下后，用火花檢漏儀對涂層做漏點檢測，并在漏點部位做出標(biāo)記，下線后按標(biāo)準(zhǔn)要求進行修補。
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
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:
(1)傳輸線:傳動速度可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，傳動輪和內(nèi)側(cè)靠輪同時作用，確保平穩(wěn)運行。
(2)拋丸除銹裝置:由多個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，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，并由電機驅(qū)動沿管體圓周方向均勻擺動，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)熱溫度及涂層漏點等的檢測。使用相應(yīng)儀器按標(biāo)準(zhǔn)要求的頻率進行。
(3)出廠檢驗
包括涂層外觀、涂層厚度及漏點的檢驗等。對涂層總厚度進行逐根檢測，及時進行修補。漏點的檢驗 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行。經(jīng)檢驗合格的管道按標(biāo)準(zhǔn)要求做出完整、清晰的標(biāo)記。
(4)型式檢驗
按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的抽檢頻率及檢驗項目抽取管道或同一生產(chǎn)工藝條件下的管道試驗段作為試件，按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定進行附著力、抗沖擊等檢測項目進行檢測。
(5)不合格品的處理
檢驗不合格的管道在允許修補范圍內(nèi)的，按照標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進行修補;超過允許修補范圍的，則在徹底清除舊涂層后重新進行整個涂敷過程。
(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;用噴砂方法進行焊接區(qū)域的表面處理。
(7)補口及補口的防腐涂層性能
補口、鋼管樁焊接處的現(xiàn)場防腐是整個鋼管樁防腐中十分重要的一個環(huán)節(jié)，熔結(jié)環(huán)氧防腐涂層體系有兩種補口方法: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，直接涂敷上相對應(yīng)的雙組份液體環(huán)氧粉末涂層達到規(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)濟效益和社會效益。
(2)大口徑鋼管樁熔結(jié)環(huán)氧粉末涂敷，實現(xiàn)了工廠化和自動化，避免了人為、天氣等因素，涂敷質(zhì)量一次合格率達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)濟性，并積累了管理和涂敷技術(shù)經(jīng)驗，具備了在我國橋梁、水運工程基礎(chǔ)鋼管樁及其它市政公用事業(yè)中進一步推廣與應(yīng)用的條件。
參考文獻: [1]上海市政工程設(shè)計研究總院.上海長江大橋非通航孔橋鋼管樁設(shè)計說明[Z〕.2005年4月. |
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