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  • 钢铁结构耐腐蚀防护锌和铝覆盖层 指南

    作者:admin发表时间:2022-06-05

      本标准修改采用 ISO 14713:1999《钢铁结构耐腐蚀防护 锌和铝覆盖层 指南》(英文 版)。 本标准对 ISO 14713:1999 进行了重新起草,并作下列修改: ——取消了 ISO 14713 的前言; ——取消了 ISO 14713 的附录 ZA (规范的附录) “国际标准发布与欧洲标准发布的关系”; ——用“本标准”代替“本国际标准”; ——引用了部分采用国际标准的我国标准; ——将我国国家标准 GB/T 11373 《热喷涂金属表面预处理通则》以及我国行业标准 JB/T 5067 《钢铁制件粉末渗锌》和 JB/T 8928《钢铁制件机械镀锌》收入了附录 C 作 为参考文献。 本标准附录 A 和附录 B 是资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位:武汉材料保护研究所 本标准主要起草人 :吴 勇 李秉忠 李春燕 胡有权 张海成 董志红 胡箭星 钢铁结构耐腐蚀防护 锌和铝覆盖层 指南 1 范围 本标准是一个指南,它给出了钢铁结构件(含连结件)的锌或铝耐腐蚀防护覆盖层的一般性 建议。 本标准着重于热轧钢或冷成型钢上的热浸镀层和热喷涂层, 但是这些一般性建议也适 用于其它锌覆盖层(电镀锌层、机械镀锌层、粉末渗锌层等)。初步保护涉及到: a) 适宜的标准工艺; b) 设计要求; c) 使用环境。 这些指南还考虑了铝或锌覆盖层的最初选择对此后采用油漆或粉末涂装的影响。 这些指南仅提供一般性的建议, 而不涉及具有锌或铝覆盖层的钢在服役中的防腐蚀维修, 防 腐蚀维修由另一文件(见 ISO 12944-5)给出。 每类金属覆盖层的具体要求促使人们去制定其各自相应的标准。 对于在工厂某一特定产品上 应用并成为该产品(如钉子、紧固件、球铁管)不可缺少的组成部分的金属覆盖层的要求, 由相应的产品标准做出规定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件, 其随后 所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达 成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文件, 其最新版本 适用于本标准。 GB/T 9793 金属和其他无机覆盖层 热喷涂 锌、铝及其合金(eqv ISO 2063) GB/T 9799 金属覆盖层 钢铁上的锌电镀层(eqv ISO 2081)

      GB/T 12334 金属和其他无机覆盖层 关于厚度测量的定义和一般规则 (eqv ISO 2064) GB/T 13912 :2002 金属覆盖层 钢铁制品热浸镀锌 技术要求及试验方法 (MOD ISO 1461:1999) ISO 4998 结构碳钢板连续热浸镀锌 ISO 9223 金属及合金的腐蚀 大气腐蚀 分类 ISO 12944-5 色漆与清漆 钢结构保护性涂装体系防腐 第 5 部分:保护性涂装体系 EN 10142 冷作用低碳钢板和钢带连续热浸镀锌规范 交货技术条件 EN 10147 结构钢板及钢带连续热浸镀锌规范 交货技术条件 EN 10240 钢管的内外保护涂层 自动化工厂的热浸镀锌规范 3 术语和定义 下列术语和定义以及 GB/T 13912-2002、GB/T 9793 和 GB/T 12334 给出的定义适用 于本标准。 3.1 大气腐蚀 atmospheric corrosion 暴露在-55℃与 60℃之间的大气中而产生的腐蚀。 3.2 高温 elevated temperatures 60℃与 150℃之间的温度。 3.3 异常暴露 exceptional exposure 在一些特殊情况下,腐蚀暴露得到切实强化,而且(或)对腐蚀保护体系提出了更高要求。 3.4 首次维修寿命 life to first maintenance 从初始涂覆时刻算起, 到原始涂层的保护性能下降到必须对其进行维修才能维持其对基体的 保护作用的时刻为止的间隔时间。 4 材料 4.1 钢铁基体材料 钢可以热轧成型或冷成型。热轧被用来生产角型类、“I”型类、 “H”型类构件及其它构件。 一些较小构件,如:格构桁架、包覆钢横梁以及包覆钢镶板采用冷成型。 钢是由铁、 碳和根据性能和加工方法要求加入的其他元素组成的合金。 钢的冶金和化学性质 对热喷涂涂层的防护性能毫无影响; 但对于热浸镀而言, 钢的化学成分尤其是硅加磷的含量 降低钢的活性(见 GB/T 13912-2002) 铸铁和锻铁具有不同的金相组织和化学成份, 这些对热喷涂层的防蚀性能不产生影响; 但是, 对热浸镀锌而言,有必要特别推荐下列最适合的铸铁: ——灰铸铁:灰铸铁的含碳量大于 2%,碳主要以片状石墨形式存在。 ——球墨铸铁(SG):多数化学成份与灰铸铁相似,但由于加入镁或铈,碳主要以球状石 墨形式存在。 ——可锻铸铁:黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。其韧性和可塑性源于退火 工艺,不允许存在初级石墨。 传统盐酸酸洗无法清除铸铁表面的型砂、石墨或积碳,要将其清除干净需采用喷砂方法。形 状复杂的铸件应由专业电镀厂采用氢氟酸清洗。 铸件设计须谨慎。对于形状简单的小铸件和实心件,只要材料和表面状况合适,热浸镀锌不 存在什么问题;但对于较大铸件,就应该考虑平衡设计,以保证其截面厚度均匀,避免热应 力造成的变形和开裂。 设计中应采用大的内圆角半径和增多型腔的数量, 避免尖角和深的壁

      龛。 铸件表面一般是粗糙的,因而铸件较轧制件更易形成较厚的热浸镀锌层。 4.2 有色金属覆盖层 金属覆盖层是延缓或阻止钢铁基体腐蚀的有效方法。最常采用的是锌、铝或锌铝合金、铝锌 合金、锌或铝与铁的合金覆盖层,因为它们能从屏障阻隔和电化学作用两方面来保护钢铁, 通常以热浸镀或热喷涂工艺涂覆。 锌、 铝及其合金的腐蚀受其表面暴露于潮湿环境和腐蚀介质的时间的影响, 但腐蚀速率比钢 要慢得多,且常常随时间延长而逐渐降低,不同腐蚀介质的相对影响也会发生改变。 如果在设计的使用寿命内有色金属覆盖层与其钢铁基材的总腐蚀不足以影响结构的性能, 则 这些覆盖层可以不维修。如果需要更长的总体寿命,则应采用涂漆来维护覆盖层,可进行初 始涂漆或重新涂漆,重新涂漆应在初始覆盖层仍然有效时进行。 5 锌或铝覆盖层体系的选择 锌或铝覆盖层体系的选择应考虑下列各项: a) 服役的总体环境(见 6 和表 1); b) 局部环境变化,包括预期的环境变化和任何特殊的环境条件; c) 金属覆盖层体系的首次维修寿命(见表 2); d) 所需的辅助要素; e) 涂漆费用,包括初始涂漆和金属覆盖层将要接近首次维修寿命的终点时进行起码的维 修所需的费用; f) 有效性及成本; g) 覆盖层体系维修的难易,如果它的首次维修寿命小于钢结构所需寿命。 所选覆盖层体系的施工工序应由钢构件加工方和金属覆盖层体系施工方协商决定。 注 1:其它信息可参见产品说明书。 注 2:热浸镀锌铝合金涂层体系(特别是对板材和线材)热喷涂锌铝合金层体系在一些国家 和对一些零件是适用的,但它们与其他一些合金覆盖层一样并不普遍适用,因而在表 2 中 未列出。 6 不同环境中的腐蚀 6.1 大气腐蚀 表 1 给出几组基本腐蚀性环境(参照 ISO 9223)。相对湿度低于 60%时,钢铁的腐蚀速 率可忽略不计,钢铁制件可以不需要金属覆盖层保护,例如在许多建筑物内。但是对有外观 和卫生要求的钢铁制件, 如食品厂中使用的制件, 则仍然需要加涂漆或不加涂漆的金属覆盖 层保护。当相对湿度高于 60%时,或暴露于潮湿、长期凝露环境中,或处于全浸状态,钢 铁像大多数的金属一样会遭到严重的腐蚀。 钢铁表面上的污染沉积物, 特别是氯化物和硫酸 盐会加速侵蚀。 如果钢铁表面的沉积物吸潮或在钢铁表面生成溶液, 则这些沉积物会进一步 加剧钢铁腐蚀。 环境温度也会影响未加保护的钢铁的腐蚀速率, 且温度波动比平均温度值的 影响更大。

      宏观环境最好是由科学测量数据来加以定义(如相对湿度、温度、氯化物和硫酸盐的沉积速 率),但这些数据却常常难以利用。因此,表 1 和图 1 给出了对环境的定性描述,它们参 考了联合国及其它全球性研究的最新成果。 就不同国家或一些国家的不同地区而言, 腐蚀的 优先趋势不尽相同, 斯堪的纳维亚或西班牙的工业大气的腐蚀性就可能比联合王国 如: (UK) 的要轻。在过去 30 年里,由于大气污染减轻,锌及锌合金覆盖层在大气中的腐蚀速率显著 降低, 并有可能进一步降低。 应尽一切努力根据已知行为或硫酸盐或氯化物水平来选择大气 环境种类:对锌来说,二氧化硫含量最为重要;在其它类似大气环境中,锌的腐蚀速率随二 氧化硫含量的增加而呈线—覆盖层厚度,单位为微米(μm); 2—覆盖层的首次维修寿命,单位为年。 注 1:每种环境均以条带表示,边线表明在该环境中覆盖层典型寿命的上限和下限。 注 2:小环境的特殊影响未包括在内。 图 1 按典型腐蚀速率分类的各种腐蚀环境中锌覆盖层的典型首次维修寿命 微观环境, 也就是钢构件周围占主导的环境条件, 同样也很重要, 因为对可能有的环境而言, 它能够做出比单独地研究基本气候条件更为精确的评价。 但是在项目的设计阶段, 我们对其 并不总是很清楚。然而,应尽可能对微观环境做出准确的判别,因为它是总体环境中的一个 重要因素, 而耐这种总体环境就需要实施防腐蚀保护。 微观环境的一个典型例子是桥下部分 (尤其是水面以上)的微观气候。 建筑物内部钢构件的腐蚀取决于内部环境而非“正常的”大气环境, 如: 环境干燥和温度升高 的影响都不明显。建筑物外墙里面的钢构件的腐蚀与外墙内各部分的配置有关,如:钢构件 与外墙门扉完全分开并被一个空间隔为两部分时, 其腐蚀危害比钢构件与外墙门扉相接触或 埋入外墙门扉之中时要小。当建筑物内含工业加工、化学、潮湿或污染环境时,应对其加以 特别关注。半敞开的钢结构,如农场的谷仓、飞机库,应考虑为处于户外环境。 6.2 土壤腐蚀 土壤腐蚀取决于土壤中矿物质的含量、矿物质性质、有机物成分、水和氧含量(有氧腐蚀和 厌氧腐蚀)。受污染土壤中的腐蚀速率通常高于未受污染土壤。 一般而言,含石灰和砂土的土壤(假如不含氯化物)腐蚀性最弱,而粘土和粘泥灰土的腐蚀 性也有限;对于泥沼和泥炭土壤来讲,腐蚀性取决于土壤中总酸含量。 许多钢铁结构,例如管道、隧道、罐体装置,由于跨越了不同类型的土壤,因氧浓差电池的 形成会导致局部区域(阳极区)腐蚀加剧(点蚀)。对于某些应用,如土质加固,在对钢铁 结构采用金属覆盖层保护的同时,配合采取控制性的土壤回填。 腐蚀电池也可能在土壤——空气界面处和土壤——地下水平面界面处形成, 这也可能导致腐 蚀加剧,对这些区域应加以特别关注。相反,对土壤中(或水中)的钢结构采用阴极保护, 则不仅能降低对保护涂层的要求, 而且能延长钢结构的使用寿命。 对所有存在的条件都应征 求专家的意见,以得到充分指导。

      土壤腐蚀的这些影响因素使得表 2 中无法以简单指南的方式将其列出。 6.3 水中腐蚀 水的类型——软或硬的淡水/微咸水/盐水——对水中钢铁的腐蚀和金属保护覆盖层的选择 起主要作用。对于锌覆盖层,腐蚀的主要影响因素是水的化学成分,但水的温度、压力、流 速、流动性及氧含量也都很重要。例如,锌不应用于热的不结垢的水中;在冷凝水中锌也能 发生严重腐蚀,尤其在 55℃~80℃之间(如桑拿浴环境中)。另外,任何水温条件下的锌 覆盖层都提供阻隔保护;水温低于 60℃以下的锌覆盖层还能提供阴极保护。锌覆盖层在低 温结垢水中的寿命通常比在不结垢水中长(用 Ryznar 或 Langelier 指数来计算水是否结 垢)。通常是根据水的 pH 值选择铝、锌覆盖层:pH5 或 6 时选择铝覆盖层;pH5 或 6 时选择锌覆盖层(结合其他因素)。由于不结垢水的成分变化很大,先期经验或专家建议应 加以重视。对热水来说,专家意见始终应予重视(亦可参见 DIN 50930-3:1991)。所 有用于供水的钢构件(包括管道、配件、水箱及箱盖)的覆盖层,凡是与饮用水接触的,都 应无毒,不应使水发生任何串味道、串气味、串色或混浊,不会促使水中细菌繁衍。对于水 箱,若需对热浸镀锌层进行涂装保护,应采用高标号沥青涂层。 涨落区(即:由于水的自然涨落,例如潮汐运动而带来水位变化的区域;或船闸及水库里人 为造成水位变化的区域)或飞溅区均应予以特殊考虑,因为除了水的侵蚀之外,还可以存在 大气腐蚀和磨料浸蚀。 影响淡水腐蚀的因素复杂,仅靠表 2 这样的简单表格指南来选择覆盖层是不够的;海水环 境下的覆盖层选择参见表 2 中 g);但应强调的是,对于所有暴露于水环境中的腐蚀问题, 都应征询专家意见,以获得在所有相关条件下全面的指导。 6.4 异常暴露(特殊情况) 6.4.1 总则 由于异常暴露(特殊情况)种类的多样性,6.4.2 至 6.4.4 只讨论几种情况,表 2 中不包 含此项内容。 6.4.2 化学侵蚀 工业生产产生的污染区域性地加剧了腐蚀, 所产生的酸会加剧锌覆盖层的腐蚀, 而产生的碱 会加剧铝覆盖层的腐蚀。 虽然许多有机溶剂对有色金属的影响都很小,但对每一种化学物质均应征询专家建议。 6.4.3 磨料浸蚀 发生在水中的砾石漂移、 砂粒浸蚀、 波浪飞溅等能引起自然机械磨损。 风夹带着颗粒 (如 砂)也能加剧侵蚀。 有色金属覆盖层比传统的涂漆层的耐磨料浸蚀能力高得多(10 倍或更多)。锌-铁合金覆盖 层特别硬。 行人、 机动车或两者混合区域会遭受严重的磨料浸蚀; 粗糙碎石下的部位也会受到严重的冲 击侵蚀和磨料浸蚀。 金属覆盖层和钢之间良好的结合力 (尤其是具有合金反应的热浸镀锌和 粉末渗锌)有利于降低这类影响。 6.4.4 在温升及高温中暴露 所有的已述金属覆盖层一般都适用于温升场合。但涉及到任何有机材料和涂层时必须分 别征求意见。 本标准不考虑 200℃以上的情况。 200℃~500℃之间的温度只出现在特定的结构和操作条 件下,如钢制烟囱、暖气管道、焦化厂的煤气输出总管。对将暴露在这类环境中的表面覆盖 层应征求专家意见。 7 保护体系的设计 7.1 一般原理

      设备和结构的设计将会影响保护体系的选择, 优化设计使之适合优选的保护体系, 可能是经 济合理的。 应考虑的要点包括: a) 应提供维修的安全和抵近维修作业的便利。 b) 容易积水、积灰的死角及凹槽应予避免。平滑的外形设计有利于保护层的施工且有助 于提高耐腐蚀性。 腐蚀性化学物质应被引导离开构件,例如,应采用排水管以使用于除冰 而撤布的盐流去。 c) 对安装后再无法进入的部位,所采用的覆盖层体系应按构件要求的使用寿命来设计。 d) 如果可能存在双金属腐蚀, 应考虑额外保护措施 (例如参见英国标准协会的 PD 6484) 。 e) 在覆盖层保护的钢铁构件预计可能与其他建筑材料相接触的地方,对接触区域应予特 别关注,如应考虑采用涂料、胶带或塑料衬垫加以隔离。 f) 热浸镀锌、粉末渗锌、机械镀锌或者电镀锌只能在工厂进行,而热喷涂和锌鳞片涂层施 工既能在工厂也能在现场进行。若金属覆盖层需要涂漆,尽管在车间涂装更易控制,但对于 在运输和安装过程中容易损伤的部位,最终涂装宜在现场进行。 当整个体系都无法在现场施工时, 施工规程的要求中应包括避免已完成表面保护的钢铁构件 受到损伤和钢构件一旦安装完毕即刻着手覆盖层修补的内容。 g) 热浸镀锌(依照 GB/T 13912:2002)或热喷涂(依照 GB/T 9793)工序,应在弯 曲成型或其他成型工序之后进行。 h) 覆盖层施工之前对工件标记的方法。 i) 为最大限度减少加工过程中和加工过程后可能发生的变形需采取的预防措施。 7.2 专业设计 热浸镀层的设计实践不同于热喷涂层。附录 A 给出了热浸镀层的设计指南,附录 B 是针对 热喷涂涂层的。它们补充给出了钢结构正确设计的基本原则。 设计初期应与热浸镀厂就设计进行讨论, 以便使加工过程中产生的应力尽可能平衡。 热浸镀 期间基体金属内的一部分应力会被释放,这可能会引起镀件变形。 电镀锌的设计遵循常规电镀设计原则, 本标准不再涉及。 粉末渗锌和机械镀锌的设计最好和 专业人士协商而定;一般而言,粉末渗锌和机械镀锌最适合能在滚筒中翻滚的小件,但专用 的设备可能适用于其它形状的零件。 7.3 管件和空心件 7.3.1 总则 如果管件和空心件内部是干燥而且密封的, 就不需要保护; 如果空心件内部完全暴露于大气 且未密封,则应对内外壁都进行保护,避免内部积污和任何进水的排出等问题。 7.3.2 热浸镀保护 热浸镀为内外壁提供相同厚度的镀层。 如果管件及空心件在拼装后才进行热浸镀锌, 应设置 工艺排气导流孔(见附录 A)。 7.3.3 热喷涂保护 某些内表面无法采用热喷涂保护是因为喷枪不能合适地接近这些表面。 因此, 如果部分封闭 结构的内表面只采用较少的保护配置,就应考虑采用其他方法(如:干燥剂)以提高保护覆 盖层寿命。 7.4 接头 7.4.1 与热喷涂层或热浸镀层一起使用的紧固件 结构的接头处的螺栓、螺母及其他连结件的保护处理应予以细致考虑,理想状态下,其 保护处理等级至少应与所要求的总体表面保护处理等级相同。 特殊要求参见相关产品标准和 正处于制定或出版阶段的紧固件覆盖层系列标准。

      应考虑采用热浸镀锌的(例如参见 GB/T 13912:2002,该标准覆盖了最小镀层厚度至 55μm 的热浸镀锌层的要求)、粉末渗锌的(相关的欧洲标准(工作项目 00262097)处 于委员会草案阶段)或其它覆盖层的钢制紧固件。此外也可采用不锈钢紧固件,如果有美观 或防止浸在氯化物溶液中时发生电偶腐蚀的需求,那么装配后应进行涂装;在这种情况下, 应对不锈钢进行适当的预处理。 对于由高强度摩擦力防松螺栓制成的接头的配合面应给予特别对待。 一般情况下不需为了获 得足够的摩擦系数而除去这些区域的热喷涂层或热浸镀层;但是如果是在要求长期防滑动、 防蠕变以及需要调整装配尺寸的情况下使用时,应考虑去掉覆盖层。 7.4.2 与覆盖层相关的焊接设计 焊接方法影响到焊接区域是否: a) 在表面预处理后并在焊接前进行覆盖层保护;或 b) 在焊接后再进行覆盖层保护。 最好在热浸镀或热喷涂以前进行焊接。 焊接后, 应按为整体钢构件规定的标准进行表面预处 理,然后再实施涂层保护。应均衡焊接(即:从主轴线出发的每个方向上焊接量相等),以 避免导致结构中的应力不对称。 涂层施工前应去除焊渣。 对热喷涂而言一般的预处理通常已 经足够,但热浸镀锌则需要特别的预处理,尤其焊渣应分别去除。有些焊接会留下碱性沉积 物,应用清水洗净后再喷砂,然后再喷涂(这种预处理不适用于需进行热浸镀的留有碱性焊 接沉淀物区域的清理)。 在加工时最好不用防锈底漆,因为这些底漆在热浸镀或热喷涂前都要除去。 如在热浸镀或热喷涂后焊接,为保证最佳焊接质量,最好在焊接前将焊区的涂层局部清除。 焊接之后应采用热喷涂、“低温焊粘结”和(或)富锌涂料进行局部修补保护。 已进行覆盖层保护的钢焊接后, 在涂漆或喷涂熔结粉末涂层之前, 应按为整体钢构件规定的 标准对其表面进行预处理。 不同的金属焊接装配在一起时,需要采用不同的预处理,应与加工方进行讨论。 7.4.3 铜焊或锡焊 锡焊组装件不能热浸镀; 由于许多种类铜焊组装件也不适合热浸镀, 因此也应尽量避免。 若考虑采取铜焊的话,热浸镀厂家应询问专家的意见。 由于这些工艺中可能使用腐蚀性焊剂, 因此在涂覆之后必须将残留焊剂清除以避免腐蚀涂覆 件;这类零件的设计应便于此清除作业。 7.5 锌或铝覆盖层上加保护涂层 ISO12944-5 介绍了在锌或铝覆盖层上加保护涂层。对于非苛刻的环境(或对于寿命要求 短于指示寿命的情况),预处理(如果规定了的话)后的锌或铝覆盖层上只需一道漆膜就够 了。 对于较苛刻和潮湿环境,需两道漆膜,才能使覆盖层的贯通孔隙降低到最少。 由于在一个构件变得不能使用之前, 构件中一些钢料就可以因为腐蚀而损耗掉, 因此一个用 覆盖层保护起来的构件的寿命要比该构件的覆盖层体系的寿命长。 若需要进一步延长覆盖层 的使用寿命,应在任何锈蚀发生前进行维修,最好在还残存 20μm~30μm 厚的金属覆盖 层时即着手进行。 这样, 可以赋予维修后的金属覆盖层加保护涂层的体系比简单漆膜更长的 总寿命。 如果维修拖延到涂层消耗殆尽并且钢铁锈蚀已经开始时才进行, 钢铁件就不得不按锈蚀的涂 漆钢的维修方法进行维修。 金属覆盖层加保护涂层体系的总体寿命通常比分别使用的该金属覆盖层 (见表 2) 以及适当 的漆膜或熔结粉末涂层的寿命之和要长得多。 两种涂层间存在协同作用, 即金属覆盖层的存 在减轻了油漆涂层底部的锈蚀; 漆膜保护金属覆盖层免于过早腐蚀。 在希望能保留相当完好

      的漆层作为维修基础的场合,最初涂上的漆膜体系应格外厚一些。 维修通常在金属覆盖层外观损伤或恶化时进行。 金属覆盖层的恶化时间通常要比漆膜长。 因 此可能建议金属覆盖层首次维修时间为 20 年甚至更长,而同样的金属覆盖层如果加了漆 膜,基于漆膜外观原因,建议 10 年即着手首次维修。还应该注意的是:恶化的漆膜区域会 存留湿气,从而加速金属腐蚀,尤其在那些雨水淋不到的表面。

      注 1:保护覆盖层体系的首次维修寿命:表 2 所列体系是按环境和典型首次维修寿命分类, 供设计者进行选择。 表中对较长寿命的处理建议对于较短使用周期保护同样适用, 且常常同 样很经济。表 2 可用于确定任何锌覆盖层的首次维修寿命,可适用于表的每部分的腐蚀速 率均在各部分表头给出。任何一种覆盖层都不可能达到厚度完全均匀,表 2 第 3 列的标题 及其他地方提到的“覆盖层平均厚度(最低)”指的是最小值;实际上,全部覆盖层厚度的总 平均值可能大大超过此最小值; 这是重要的, 因为锌和铝覆盖层能对邻近区域提供保护作用, 这可能过早消耗其覆盖层。应注意,EN 10240 中的厚度要求是最低局部厚度要求。此外, 此表所列的覆盖层厚度可能不符合一些标准中规定的覆盖层厚度。表 2 给出了结构用等级 和冷作用等级的热浸镀板和热浸镀冷轧件覆盖层、 电镀锌板覆盖层以及热喷涂锌或热喷涂铝 或热浸镀覆盖层制成品的指南。 薄材料的热浸镀成品和半成品、 紧固件和其它离心处理件一 般都涂覆中等厚度的覆盖层(也见相关产品标准)。因为所有锌覆盖层的使用寿命都大致与 锌覆盖层的厚度或涂覆量成正比, 所以很容易估计出这种中等厚度覆盖层的相关性能。 在典 型大气和海水中的金属锌覆盖层的首次维修寿命见图 1。 在其它因素不变时, 锌覆盖层在大 气中的寿命随二氧化硫污染物浓度的降低而增长。在整个表中,提到了常见的热浸镀板 Z275。具有较厚覆盖层的板,如 Z450 级,首次维修寿命成比例提高。较薄覆盖层等级的 首次维修寿命成比例地减少。锌铝合金覆盖层(5%~55%铝)通常比纯锌覆盖层更耐用; 由于锌铝合金的更广泛应用未成定局,故本表未予列出,这类材料适用的技术文献很多。注 2: 产品的热浸镀厚度:GB/T 13912:2002 规定厚度大于或等于 6mm 的钢标准热浸镀 层厚度最低为 85μm;较薄钢、自动热浸镀管材和离心件(一般为螺纹件和零配件)的镀 层较薄,但通常超过 45μm;那些规定需使用不同厚度镀层的地方,可通过计算确定其使 用寿命;锌镀层的寿命(初步近似)与其厚度成正比。对于管材,EN 10240 包括了需方 选择较厚镀层要求, 这样可得到更长的寿命。 厚度大于 85μm 的热浸镀层在 GB/T 13912: 2002 中未作规定,但是该标准的一般条款汇同特殊厚度指标,可构成第三方检验的规范; 在定出这种规范前有必要了解所用钢的成份, 并应向热浸镀厂家咨询, 因为这些厚镀层可能 并不对所有类型的钢材都适用。如果钢材适用,可能规定厚镀层,下列指标可用作指南:产 品及厚度 t 镀层局部厚度 镀层平均厚

      度 mm μm(最小值) μm(最小 值) 钢 t≥6 100 115 钢 3t6 85 95 钢 1t≤3 60 70 离心处理的小零件 不 推荐 不推荐比以上所列更厚的镀层(如 150μm~200μm),在选择 钢材时更要谨慎。 对于所有厚的热浸镀层, 可能都有必要检测一件热浸镀出来的样品的厚度。 钢铁的成份也影响钢与锌的反应速率。一般来说,如果钢铁中硅质量分数加 2.5 倍的磷质 量分数之和小于 0.1%, 就可能形成浅灰色连续镀层; 然而大多数类型的钢材都能得到有限 制厚度的优质连续镀层。注 3:锌覆盖层的增强或修复:厚度不够的覆盖层,如小件上的覆 盖层, 可能涂敷锌粉涂料以达到使用寿命所要求的锌覆盖层总厚度。 不连续和破损区域可能 采用喷锌、专用锌合金融敷或富锌涂料修复(见 GB/T 13912:2002),设计者应保证修 复区域能与随后可能要采用的任何涂层相容。 4: 注 待涂漆的金属覆盖层的维修间隔时间 (见 7.5):在裸露的热浸镀表面或封闭的热喷涂金属表面采用油漆维修的情况下,未来的维修 间隔时间将为金属覆盖层加漆膜体系的维修间隔时间, 它往往比裸金属覆盖层短, 而比直接 涂于钢上的同种漆膜体系长。 由于未封闭的金属热喷涂层的维修操作通常比封闭的热喷涂层 精心得多,因此宁愿要求它应足以保护构件到要求的寿命而不必维修。表 2 中“很长”寿命 类所推荐的体系一般就满足 20 年后维修的寿命要求。对那些很长寿命覆盖层,如果在 20 年周期结束前有机会进行这样的维修, 可能是很有利的, 特别是当构件要求无限期使用下去 时。对于表 2 中任何一类,最不利的情况可能是需要将钢件喷砂清洁并重新涂覆。 注 5:封闭的热喷涂层:可用封闭改善金属热喷涂层的外观和提高其使用寿命,广泛采用乙 烯基或环氧基共聚物封闭剂。 不要求封闭剂形成可测出的覆盖层, 但封闭剂应一直涂至被吸 收过程完全时为止。 如果想在表面最终维修时热喷涂层还保留下来, 热喷涂铝涂层加封闭是 特别值得推荐的体系; 对这种体系的维修只需用封闭剂进行修补就行了。 对金属热喷涂层很 少采用涂装,除非有色彩、惰性阻断或额外的耐磨性要求。注 6:与混凝土接触的金属覆盖 层:混凝土的碱性使得它不适合与铝或铝覆盖层直接接触,应使用一层惰性阻断层。在大气 中,有铝或锌与混凝土、土壤等形成的界面,会从一种惰性层的形成中得到巩固,这种惰性 层能在适当情况下通过锌与混凝土的受控反应而原位生成, 从而保证了良好而协同的结合强 度。注 7:防污涂料:用于防止海洋生物沉积在构件表面的特殊配方涂料,大多数防污涂料 都需要每年或每两年重新涂覆。锌和铝上一般不应涂覆含铜或汞化合物的防污涂料。注 8: 薄热喷涂层:GB/T 9793 允许室内用 50µ 厚的不封闭的锌涂层,50µ 厚的涂漆的锌 m m 涂层既可用于室内又可用于城市环境,因此这里包括它们的内容。指定这类薄涂层时,建议 与热喷涂方进行协商,因为实际上许多热喷涂方都推荐较高的最小涂层厚度。注 9:在腐蚀 性较强的大气中,厚度低于大约 30µ 的锌覆盖层应在生成后即涂漆。注 10: 在腐蚀性 m 较强的大气中,建议 10 年维修一次;如果想使寿命更长,则维修更需提前。注 11:锌或 铝覆盖层加涂漆也能获得很长寿命(见 7.5)。金属覆盖层加涂漆或粉末涂层是替代增加金 属覆盖层厚度以获得长寿命的另一种方法,一般能规定这种覆盖层 10 年~15 年之后进行 维修。 附录 A (资料性附录) 产品热浸镀设计 A.1 总则 任何需要精饰的制件的设计, 不仅必须考虑制件的功能及其制造方法, 而且还应考虑精饰所 带来的限制性。图 A.1~A.11 表明了一些重要的设计特点,其中一些针对于热浸镀。 A.2 表面准备

      设计和所用的材料应允许进行良好的表面准备, 这对于生产出优质的镀层是绝对必要的。 必 须完全除去表面污垢,其中包括不能酸洗去除的油、脂、油漆、焊渣和飞溅物等,以及类似 不洁物如防飞溅剂等。必须避免清漆、蜡、油漆、油和脂基的痕迹。表面应无缺陷,以保证 镀层具有良好外观和服役性能。 铸铁表面露出的石墨影响熔融金属的润湿而且退火铸件的表面层可能含氧化硅粒子, 都应予 以除去,以获得质量良好的热浸镀层。建议在铸件退火之前和之后都进行喷砂处理。 A.3 与设计考虑有关的工艺过程 热浸镀锌浴和相关设备应具备足够的制件热浸镀锌的能力。 对于现有的锌浴而言, 如果制件 的尺寸过大,可将制件的一部分先浸入,然后在长度或深度方向调头再进行浸镀,以得到完 整的镀层。 热浸镀过程中的所有操作都应该是安全的。通常可利用螺栓孔、起重吊耳(见图 A.9)辅助 进行一般的操作。制件可以放置在夹具或吊架上,在这种状况下热浸镀后,可能会有一些明 显的接触痕迹。浸镀操作中,一般是将工件垂直移出锌浴,但是内部有锌液需要排出的制件 可倾斜一定的角度。 整个处理工序中, 所有的工件表面都会经历从空气中到进入预处理剂再 到进入锌浴的过程,气泡会妨碍其所在区域的预处理,造成漏镀;密闭空间里的液体在约 450℃的热浸镀温度下会汽化, 产生的压力能使工件变形或产生爆炸; 过量的锌可能降低附 着性,影响外观并造成浪费。 一些制件,例如,热交换器和气罐,可能只进行外部热浸镀(见图 A.11)。这需要特殊技 术和设备(例如,将制件浸入锌浴时要采取防止制件上浮的措施),应向专业热浸镀人员咨 询。 A.4 设计要点 推荐采用的热浸镀件的设计要点见图 A.1~图 A.11。 警告:具有封闭空间的工件严禁进行热浸镀,或者必须开排气孔,否则会出现严重的爆炸危 险。 空心结构的导流和排气孔(见图 A.5 和 A.10),其内表面也允许形成镀层进行保护,从而 保证对制件具备更好的保护作用。 工件的残余应力大到一定的程度往往可能在热浸镀温度下 释放,这是钢制工件发生意外变形或开裂的主要原因之一。工件最好采用对称结构;应尽量 避免采用厚度或截面尺寸变化大的结构,例如,薄板与厚角钢焊接;应该选择引入非平衡应 力较小的焊接和装配工艺; 在焊接和加工过程中应尽量减少热膨胀的不一致。 在热浸镀之前 可能希望进行热处理。 与热浸镀厂家讨论加工件的组装次序可能会有所裨益。 对热浸镀而言, 紧凑的部件组合(占热浸镀浴空间最少)是最经济的。焊接最好在热浸镀前进行,以保证在 焊缝上热浸镀层的连续性。有关基体金属中应力的更进一步的资料详见 GB/T 13912—2002 中 C.1.5。 制件的结构设计应有利于熔融金属的流入和排放,并应该避免封住空气。光滑的外观轮廓, 避免不必要的边、隅角,都将对热浸镀有利;这样再加上热浸镀以后采用螺栓连接可以改善 长期耐蚀性。 构件中所必须开的热浸镀工艺孔最好在组装前加工, 这些孔是通过对构件截面上的一些连接 板的隅角进行切削或磨削除角形成的。这样有利于避免“死胡同”的出现,滞留在这些“死胡 同”中的过多的熔融锌能凝结起来。 当制件已经组装好时, 气割可能是加工孔类的最佳方法, 因为钻孔所需的空间可能不允许所钻的孔充分靠近制件边或隅角。 A.5 间隙 热浸镀层的厚度主要决定于钢的特性和厚度, 在配合面上和孔内应给镀层金属的厚度预留足 够间隙。一般情况下,对于平整表面上的热浸镀层预留 1mm 的余量比较合适。 螺纹件的情况要复杂些。例如,对热浸镀并经离心处理的螺母和螺栓,各个国家现行惯例不

      一样,并行以下两种规范: a) 将螺栓上的螺纹按相应规范所规定的公差加工,而不为热浸镀预留余量,而且将热浸 镀后的螺母攻丝达到超过正常尺寸 0.4mm; b) 将螺栓加工得较正常尺寸小些(例如瑞典标准 SS3192~SS3194),以使热浸镀螺 母上的标准螺纹在所有情况下都能使用。 A.6 储存和运输设计 热浸镀钢铁件应始终堆垛储存, 以使空气能在其所有的表面上自由循环。 如果储存或在户外 运输,遇有大而平的表面,例如箱面处,应采用隔离垫块(除非能将起隔离作用的突起构造 纳入到设计中)来堆垛,以减少湿的储存斑点。不应将制件套叠或密集地压紧在一起,这些 部位产生的凝露和 (或) 毛细管作用能将水吸附在接触面之间 (也见 GB/T 13912—2002) 。 附录 B (资料性附录) 钢铁基体热喷涂设计 B.1 总则 任何需要精饰的制件的设计, 不仅必须考虑制件的功能及其制造方法, 而且还应考虑精饰所 带来的限制性。 最常用的热喷涂是将锌或铝喷涂在钢铁上, 其它热喷涂材料还涉及到从锡及锡合金、 铜及铜 合金、 钢及不锈钢到镍合金和某些陶瓷等许多种类。 使用特殊的专用封闭剂能提高热喷涂层 的耐蚀性。这些封闭剂不仅延长涂层的使用寿命,而且还提供所需的较光滑的外观和颜色。 “传统的”多层油漆涂装体系一般较少看好。在设计阶段就应征询热喷涂厂方专家的意见。 热喷涂防护分为两个确定的步骤。即表面准备和热喷涂。 B.2 表面准备 表面应采用喷砂进行预处理(见 GB/T 8923)。使其达到 Sa2 1/2 级(喷锌或锌合金前) 或 Sa3 级(喷铝或铝合金前);根据 GB/T 8923(也见 GB/T 9793)喷砂后的表面应提 供一个合适的表面轮廓。将要热喷涂的表面应完全没有游离的颗粒及灰尘粘附。 B.3 工艺 金属热喷涂层的工业化生产是将熔融的金属热喷涂材料以雾化方式喷射沉积到要涂覆的表 面。由于热喷涂过程中输入基材的热量能维持得很低,故一般视其为“冷”加工工艺。 热喷涂作业既可采用手工操作,也可采用自动化装备。锌、铝涂层的控制和检验可参见 GB/T 9793。 B.4 设计特点 满意的表面准备及后续的热喷涂的效率和经济性都受下列设计要点的制约。 a) 要喷涂金属的钢结构及构件从设计的开始就应清晰地将热喷涂考虑在内。若考虑不周, 几乎必定增加热喷涂施工的难度及成本,并导致总体使用寿命的降低。 b) 应遵循的主要设计原则要点如下: ——设计应保证所有表面都是完全能接近以进行预处理和随后的砂粒清除, 并允许进行完全 而始终如一的热喷涂施工的。 ——产品应设计得使腐蚀极难形成任何集中点, 从这些集中点出发腐蚀能扩展开来。 由于主 要的腐蚀因素是湿气和污垢, 海洋性和工业性腐蚀介质能积聚在湿气和污垢中, 这一因素要 求简化设计并消除所有可能有利于湿气和污垢沉积和滞留的外形。 ——整个设计应做到便于全面检查,容易清洁和维修。 ——应避免使用薄板,因为喷砂处理所用的高压射流可能造成其变形。 焊接结构使用量的增多以及由此引起的设计的普遍简化已使得下列设计推荐比较容易满 足。事实上,周全的焊接设计与优秀的防护设计有着许多共同之处,因为通常难以焊接的外

      形同时也难以实施热喷涂保护。 要采用热喷涂金属涂层的构件的一些值得推荐的和不推荐的外形设计见图 B.1~B.4。 无论采取何种具体的保护方案, 对于任何暴露于腐蚀损害环境中的工程构件来讲, 下列许多 设计推荐都是同样适用的 ——任何引起“遮蔽”的外形设计, 也就是妨碍方便地接近有关表面区域进行喷砂或金属喷涂 的外形设计,都是极不允许的,应予避免。 参考文献 GB/T 8923-1988 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级(eqv ISO 8501-1:1988) GB/T 11373 热喷涂金属表面预处理通则 JB/T 5067 钢铁制件粉末渗锌 JB/T 8928 钢铁制件机械镀锌 EN 10214:1995 钢带和钢板的连续热浸镀锌-铝(ZA)交货技术条件 EN 10215:1995 钢带和钢板的连续热浸镀铝-锌(AZ)交货技术条件 DIN 50930:1993 金属腐蚀 在管、槽及设备中水对金属材料的腐蚀 铁基材料热浸镀后 腐蚀行为评估 PD 6484:1979 两种金属接触时的腐蚀及缓蚀评述 SS 3192 金属及其他无机覆盖层 钢制螺纹件的热浸镀锌 SS 3193 ISO 普通公制螺纹 外螺纹件的热浸镀锌 尺寸公差及最小值 SS 3194 ISO 英制螺纹 外螺纹件的热浸镀锌(UNC 螺纹) 尺寸公差及最小值

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