钢桥梁制造有关问题之九

钢桥防腐喷涂新技术

常彦虎

概括

近年来，随着钢桥建设的快速发展，防腐喷涂新技术也不断涌现。 本文介绍了手动喷丸生产线、无尘喷丸、二组份手动配料涂装设备、钢引桥全手动车载喷砂机等新型喷涂技术在钢桥上的应用及应用新型环保油墨。

1 简介

钢桥梁具有硬度高、韧性好、制作方便、施工速度快、适用范围广等一系列优点。 由于钢桥常年暴露在自然环境中，同时承受交变荷载，钢结构会受到环境介质的腐蚀，特别是在一些环境条件恶劣的地区，往往会导致钢结构严重腐蚀。钢结构桥梁并影响桥梁。 结构安全和使用寿命。 钢桥梁的腐蚀与防护是桥梁工程领域的重要研究课题之一。 由于钢桥结构件形状复杂、体积大，防腐方法主要是重防腐喷涂。 近年来，我国钢桥喷涂技术发展迅速。 随着信息的开放，欧美、日本等发达国家的先进喷涂技术已被广泛采用和应用。

2、钢材表面除锈新技术

2.1 手动喷丸技术

钢桥梁的喷丸除锈目前多采用手动手持式喷丸设备，磨料回收、磨料筛分、上料、除尘等复杂的劳动大多由人工完成。 随着社会的进步，越来越多的工人从事喷丸工作。 人工成本越少，人工成本就越低，喷丸过程中复杂的人工必须由机械代替； 另外，喷丸过程中高压空气摩擦产生的噪音和磨料打磨形成的粉尘，都会对操作人员的健康造成很大危害。

一条手动抛丸生产线可以实现磨料的手动回收、自动筛分、自动除尘、自动上料等功能，可以将大部分劳动力从繁杂的劳动中解放出来，大大提高生产效率。 手动喷丸生产线主要包括磨料回收系统、磨料分选系统、全室除尘系统、局部除尘系统、磨料喷射系统、高压空气制备及净化系统、照明系统、降噪装置、电气控制系统和其他部分。

磨料回收系统通过机械输送或空气动力实现，目前大多采用空气动力实现。

磨料分选系统由气动分选机和振动筛组成。 气动分选机应保证小于0.1mm的颗粒被分选出来以供进一步使用，其余的破碎颗粒、灰尘、杂质则被分离到除尘器中以供进一步使用。 除尘处理。

全室除尘系统是根据抛丸室的大小布置一定数量的风机。 灰尘经除尘器除去后，洁净的空气通过排气管排入室内。

局部除尘系统采用除尘器消除磨料筛分过程中形成的粉尘，保证回收磨料的清洁度。

磨料喷射系统包括手动送料抛丸设备、高速喷枪、喷砂软管等部件。 抛丸罐设有手动快速排气、上料装置，由压缩空气阀、增压阀、放空阀等一整套可靠的气路控制元件组成。 具有报告料位、手动送料、手动喷丸作业时程序设定、蚀刻阀启闭等功能。

高压空气制备净化系统包括空气压缩机、冷干机、空气过滤器、油水分离器、储气罐等部分； 确保高压空气压力符合要求，且清洁、无油、干燥。

可根据实际需要配置照明系统、降噪装置、电气控制系统等。

2.2 无尘喷丸技术

传统抛丸机磨料通过喷嘴后，高速喷射到型腔表面。 破碎的沙子会造成烟尘漫天，污染环境，影响施工人员的健康。 同时，烟尘的滞留也会影响涂层的质量。 鉴于此，无尘喷丸的应用越来越广泛。 所谓无尘喷丸，实际上是在喷丸的同时将沙子和灰尘一起回收。 另外，使用钢丝轮除锈剂不需要磨料，却能达到抛丸的效果，防止粉尘被磨料破碎。

2.2.1 真空喷丸机

其工作原理是将抛丸机和真空设备结合起来，在抛丸管末端连接一个喷吸砂头：喷吸砂头的后端是一个带有开口的锥形室，里面有一个喷吸砂头。是倾斜工件上的另一个开口。 与真空设备连接，磨料由文丘里喷嘴喷出，冲击钢材表面，然后落回。 由于工作室的限制，它们不能四处飞溅。 此时，真空发生器形成的负压正好将磨料连同灰尘一起吸回。 抛丸粉尘在抛丸机上分离（通常采用自由落体原理），收集到的磨料落入抛丸机发动机中继续使用。 从理论上讲，该抛丸机是一种手动循环砂磨抛丸机，如果磨料具有良好的综合热性能，则可以连续工作。

图1 真空喷丸机

2.2.2 便携式真空喷丸机

这种抛丸机的工作原理与上面提到的真空抛丸机类似，只是结构更加紧凑，自重仅为3.5kg。 它的抛丸头实际上是一个橡胶头，可以紧贴工件。 胶头中心为同心圆，中间孔为抛丸通道，夹层为吸砂通道。 其通过虹吸作用形成真空负压，最后将粉尘直接排入布袋或从除尘管排出（图2）。

图2 便携式真空喷丸机工作原理

2.2.3 钢丝轮除锈剂

钢丝轮除锈机是一种新概念的表面处理设备（图3）。 它不需要使用磨料，而是由电机驱动转盘，使转盘上的特制钢丝刷组旋转。 每根缝纫针旋转并撞击加速挡块，形成弯曲变形，直至滑出挡块。 在其下方形成较大的冲击力，形成的动能与喷丸过程中磨料的动能相等，因此产生类似于喷丸的清理效果，粗糙度在65～83μm之间。 传统自动磨具只能达到St2~St3级别，而线轮除锈机可以轻松达到Sa2.5级别。

图3 钢丝轮除锈机示意图

2.3 钢引桥全手动喷丸技术

钢桥墩喷涂作业具有作业面积大、施工条件好的特点。 然而，手工抛丸会导致磨料浪费和环境污染。 采用全手动车载喷砂机（图4），喷丸除锈Sa2.5级，工作速度2.5m/min，工作效率约160~200㎡/h。 每台设备每晚可完成道路喷洒工作。 制丸作业1200~1500㎡。 该设备的应用，大大提高了钢桥墩喷丸效率，改善了喷丸环境条件。

图4 全手动车载喷砂机

3、二组份手动配料涂布机

钢桥防腐油墨中应用最广泛的是双组份油墨。 喷涂施工时油墨的混合比例和混合寿命是施工控制的关键环节。 传统的高压无气涂装采用手动搅拌，存在效率低、计量不准确的缺点，如果浓度不高、稀释剂用量大，超过搅拌使用寿命，涂料就会报废。

双组份手动配比涂布机可根据双组份油墨的混合比例进行智能设定。 包衣过程中可实时混合，混合效率高，混合比例准确。 油漆浪费。 目前使用最好的是GracoXM双组份电子配比涂布机。 其技术特点如下：

1）最大输出压力435Kg；

2）最大输出流量11.4L/min；

3）最高承受温度71℃；

4）混合比1：10-10：1（0.1为增量）；

5）混合精度偏差<5%；

6）被加工物料的粘度在20000cps以下；

7）最大耗气量1.96m3/min。

二组份手动配料涂布机还可根据施工需要扩展以下功能：

1）根据物料流动性的不同，选择不同的给料形式——虹吸式、重力式、压力输送式；

2）根据物料混合时间的长短选择是否采用远程混合；

3）根据材料的施工性质，选择是否采用加热-原材料加热或管道加热；

4）根据现场工况，选择是否使用多支喷枪；

5）双组份电子配比涂布机还配备内部存储系统，可记录当天的施工温度、喷涂压力、混合比等主要施工参数，可作为施工日志通过 USB 下载后当天的数据。

4、新型环保油墨的应用

4.1 水性无机锌车间涂料

水性无机锌车间涂料是由高模量硅酸钾氨水、锌粉、防锈染料、添加剂等组成的双组份、快速固化车间涂料，可有效防止钢结构在使用过程中受到损坏。储存和加工。 对于环境中发生的腐蚀，防腐时间可持续6个月以上。 采用水性无机锌车间涂料替代醇胺类无机硅酸锌车间涂料，可大大减少VOC排放，改善车间作业环境。

4.2 高性能环保底漆

近年来，醇酸富锌涂料、无机富锌涂料、冷喷锌涂料、喷铝涂料等高性能防腐底漆在钢桥梁​​上得到了广泛的应用，其中最突出的是是水性无机富锌涂料和冷喷涂涂料。 镀锌。

1）水性无机富锌涂料

水性无机富锌油墨以硅酸盐为主要成膜物质，成为无机硅酸锌底漆。 属于红色环保涂料，具有优异的耐盐雾、耐低温、耐磨、耐溶剂性能。 具有耐盐雾性能，可达10000小时，远远超过醇酸富锌涂料、醇胺无机硅酸锌涂料等同类产品。 缺点是施工困难，特别是南方夏季。 施工质量需要采取保温等措施，确保施工条件满足要求。

2）冷喷镀锌层

冷喷锌涂料是近年来得到广泛应用的一种高性能防腐油墨。 其固体含量中锌浓度高达96%，决定了其较强的防腐性能，具有以下特点：

A。 单组份包装不会因混合比例不当而增加油墨性能，也不会造成油墨浪费；

b. 高固含量决定了其良好的环保性能。

其实也存在一定的问题，比如：有些厂家的价格明显偏低，但大多数冷喷锌产品厂家或代理商都是单一产品，中间漆、油漆必须与其他品牌产品配合使用，而且兼容性还比较低。 存在一定的问题，主要是中间漆、涂层表面容易出现气孔或针孔，层间附着力不够稳定。

4.3 预制构件内表面水性油墨的应用

预制构件的内表面是一个相对封闭的空间。 有机挥发物在涂装过程中对操作人员的健康影响较大。 另外，由于有机挥发物含量较大，容易引起火灾或爆燃。 目前桥梁钢结构内表面防腐采用水性醇酸漆或水性二合一底漆，在健康、安全、环保方面向前迈进了一步。 图5为上海新南路高架钢箱梁内表面水性油墨喷涂效果。

图5 渡槽内表面水性油墨喷涂效果

4.4 全水性油墨配套系统

近年来，我公司对全水性油墨支撑体系进行了大量的实验研究。 检测结果表明，涂​​层的外观、厚度、附着力、施工性能等均能满足相关施工规范的要求。 涂层系统耐碱、耐酸240小时。 无明显变色、无气泡、无生锈等不良现象，耐人工加速老化可达1000小时以上。 目前，全水性油墨支撑系统已在上海福塘大桥、重庆新南路高架桥等工程中得到应用，应用效果良好。 图6为全水性油墨配套系统在上海福塘大桥外表面的喷涂效果。

图6 全水性油墨配套系统外表面喷涂效果

5 结论

随着桥梁钢结构制造技术的不断提高，居民对机械化、自动化、精细化管理的要求越来越高。 小桥钢结构已逐渐由原来的室内露天作业转向全部室外作业。 目前，抛丸除锈过程中磨料回收、磨料除尘等复杂劳动已逐渐实现机械化、自动化。 抛丸、涂装车间的除尘、降噪、漆雾处理系统等安全环保措施也已由人工落实。 。 在桥梁现场无法进行户外喷涂作业的环境下，应积极推广无尘抛丸技术和水性油墨，在提高防腐喷涂质量的同时，逐步实现红色喷涂施工作业。

作者简介：常彦虎，男，中级工程师，从事钢桥技术研究。

单位：铁建宝桥集团有限公司桥梁结构研究所

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