熔結環氧粉末防腐涂層在長江大橋中的應用
時間:2011-09-30 10:51來源: 作者: 點擊:次
上海長江隧橋建設發展有限公司;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環氧粉末與外加電流的陰極防腐方式.關鍵詞:長江大橋;大口徑超長鋼管樁;熔結環氧粉末;防腐技
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黃少文 李逸
(上海長江隧橋建設發展有限公司;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境。其中約60%為非通航孔橋梁，基礎采用直徑1.Zm的鋼管樁，鋼管樁的防腐方式為噴涂熔結環氧粉末與外加電流的陰極防腐方式，介紹了熔結環氧防腐涂層性能及生產工藝流程，總結了熔融結合環氧防腐涂層生產線的主要特點，提出了熔融結合環氧防腐涂層質量控制方法。該技術開創了熔結環氧粉末技術在橋梁大直徑鋼管樁防腐應用的先例。
關鍵詞:長江大橋;大口徑超長鋼管樁;熔結環氧粉末;防腐技術
0引言
腐蝕是一種嚴重的消損現象，具有普遍性、隱蔽性、漸進性、突發性的特點。相關統計資料顯示，2008年我國腐蝕損失達1.2萬億元，約占國民生產總值的4%以上，隨著我國基礎建設的快速發展，在隨后的一段時間內腐蝕損失還將進一步加大。防腐保護的基本功能是節約資源，合理利用資源，提高資源利用率，從而體現科學發展、可持續發展的內涵。通過正確科學先進的防腐蝕技術加以控制和減緩，可以數倍延長各種設施、設備、建筑、構筑物的使用壽命，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熔結環氧防腐涂層性能
環氧粉末防腐技術，是將環氧樹脂添加助劑和固化劑千燥固化，然后粉碎成粉末，再經200℃以上溫度噴涂、固化在拋丸除銹后的鋼表面上，結成不小于400om的防腐層。由于它與鋼鐵表面具有牢固的結合力、高機械強度和耐沖擊性，良好的耐蝕、耐磨性能、耐化學腐蝕、耐土壤應力、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點，是城市管網輸水、輸氣、輸油等管線和橋梁碼頭鋼管樁等產品防腐蝕的最佳選擇。
熔融結合環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穩定的均勻性。其涂裝過程無三廢污染。熔結環氧防腐涂料經熔融后進行噴涂，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，完全緊密結合。更重要的是，在此過程中發生化學反應，環氧粉末樹脂受熱固化交聯而形成連續的熱固性聚合物，并且與鋼管形成有效的化學結合。熔結環氧防腐涂層的這種熱固性交聯分子結構特點及其與鋼管某種程度的化學鍵結合特性，決定了它具有防腐涂層體系的優良性能，成功成為使用廣泛的優異防腐技術。
(1)熔結環氧粉末防腐涂層對環境和運行溫度的適應性較好，廣泛適用于各類施工環境和條件，且對溫度的適用范圍寬，在耐熱老化方面具有明顯優勢。能滿足鋼管在各作業環境條件下堆放、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)熔結環氧防腐涂層體系所包含的補口方法，簡便可行、性能優良，與管道主體防腐層相容。現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量。
(3)由于環氧粉末涂層具有一定的吸水率，可以導通陰極保護電流。當環氧粉末涂層失效后，管體依然得到陰保電流的保護，避免了陰極屏蔽的發生，具有多效安全性，是目前唯一能與陰極保護系統完全兼容而無屏蔽的多層防腐系統。同時了滿足管線運行時對豁結力、抗陰極剝離、抗陰極保護屏蔽的要求。
(4)熔結環氧粉末防腐涂層滿足管線運行時所處各種環境中對耐物理應力、耐生物侵蝕、耐植物根系穿透的要求。
(5)熔結環氧防腐涂層滿足管線運行時所處各種埋地、架空以及水下等環境中對耐腐蝕、耐老化的要求。
2熔結環氧粉末涂層生產工藝流程
上海長江大橋工程在國內率先采用熔結環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海口，咸淡水交替環境，腐蝕情況較為嚴重，其深水區非通航孔橋梁基礎采用直徑1.Zm的鋼管樁，最長87m，其耐久性是建設過程中重點關注的問題之一。
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創新，包括特種管道軸向滑動旋轉技術、線圈環繞閉合技術、生產線中央自動控制系統、循環水的環保處理工藝等等，使得整個生產線達到國內外先進水平。
工藝流程:前處理~預熱中頻~鋼管上線拋丸除銹~除銹后檢測~加熱中頻，環氧粉末噴涂~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，進行中頻預熱(預熱溫度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級除銹標準，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，再按照標準規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
經過表面處理的鋼管采用無污染的電感應加熱熱源(鋼管通過載有交變大電流的線圈所形成的交變磁場而產生渦流加熱)均勻加熱。加熱的溫度可根據生產速度、管壁的厚薄以及涂層膠化、固化時間進行調整，一般為230~260℃左右。用測溫儀進行連續測量，以準確控制鋼管表面溫度。
(3)粉末涂裝
環氧粉末先在流化床內充分流化，然后通過靜電噴槍，使粉末顆粒帶負電，均勻地豁附在接地的經預熱的鋼管表面。對于少量擴散的粉末，可通過回收系統回收，不會造成粉塵污染。涂層的厚度根據要求，由上粉量、生產速度等調節，設計厚度400一1200拼m。
(4)粉末熔化、流動、勃合、固化
赫附在預熱鋼管表面的環氧粉末受熱熔化，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，熔融的涂料流人填平，使涂層與鋼管緊密結合，最大限度減少空隙。流平后的涂層進一步膠化、固化。根據不同的生產速度以及對膠化、固化溫度、時間的要求，采用不同類型的粉末與之相對應。
(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)以達到加大生產速度，節約生產場地的目的。
(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記，下線后按標準要求進行修補。
3熔融結合環氧防腐涂層生產線的主要結構特點
該生產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，主要結構特點:
(1)傳輸線:傳動速度可根據需要進行調節，傳動輪和內側靠輪同時作用，確保平穩運行。
(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量。
(3)加熱裝置:加熱器隨管道的行走做徑向隨動，可適應不同角度管道的防腐作業。
(4)噴涂系統:噴粉槍沿管道圓周方向均勻分布，并由電機驅動沿管體圓周方向均勻擺動，保證了涂層的連續性和厚度的均勻性。涂層厚度可根據需要在400一500拌m范圍內任意調節。
4熔融結合環氧防腐涂層涂層質t控制
(1)明確技術指標
熔結環氧防腐涂層技術指標見表1
(2)在線質量控制
包括表面預處理質量、預熱溫度及涂層漏點等的檢測。使用相應儀器按標準要求的頻率進行。
(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熔結環氧防腐涂層技術指標
使用電火花檢漏儀逐根進行。經檢驗合格的管道按標準要求做出完整、清晰的標記。
(4)型式檢驗
按標準中規定的抽檢頻率及檢驗項目抽取管道或同一生產工藝條件下的管道試驗段作為試件，按標準中規定進行附著力、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的，按照標準中的規定進行修補;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、鋼管樁焊接處的現場防腐是整個鋼管樁防腐中十分重要的一個環節，熔結環氧防腐涂層體系有兩種補口方法:熱涂敷法和冷涂敷法。
熱涂敷法就是將經過處理的焊縫區域鋼管樁加熱到一定溫度，一般加熱到230一260℃，然后立即按照工業規范做法，在焊縫區域涂敷與管體涂層相同的防腐型熔結環氧粉末涂料達到規定厚度，并且與管體涂層重疊，其重疊部分一般大于2.5Cm。
冷涂敷法，就是在經過處理的焊縫區域表面，直接涂敷上相對應的雙組份液體環氧粉末涂層達到規定厚度，并且與管體涂層重疊。
熔結環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良性。
5結語
(1)熔結環氧粉末防腐技術在上海長江大橋工程上的成功應用，開創了我國大口徑鋼管樁外防腐熔結環氧粉末涂敷技術應用的先例。其涂敷工藝填補了大口徑鋼管樁外防腐熔結環氧粉末涂敷生產技術的空白，并成功地應用于上海青草砂水源工程DN36OO埋地鋼管的防腐蝕施工，取得了巨大的經濟效益和社會效益。
(2)大口徑鋼管樁熔結環氧粉末涂敷，實現了工廠化和自動化，避免了人為、天氣等因素，涂敷質量一次合格率達100腸，明顯優于其他工藝的涂敷質量。
(3)通過大口徑鋼管樁的熔結環氧粉末涂敷技術的應用，確保了防腐成本的經濟性，并積累了管理和涂敷技術經驗，具備了在我國橋梁、水運工程基礎鋼管樁及其它市政公用事業中進一步推廣與應用的條件。
參考文獻: [1]上海市政工程設計研究總院.上海長江大橋非通航孔橋鋼管樁設計說明[Z〕.2005年4月. |
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