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热喷涂现场施工质量管理的具体运作

选择轻便、易携、快速喷涂设备对大型室外钢结构表面喷涂具有现实意义。现场加工受环境气候影响及钢结构用途制约,喷涂必须严格遵守质量管理制度。

以下介结钢结构防锈、防蚀和锅炉等输热管道防蚀现场喷涂作业的工艺和质量管理。

2、喷涂施工环境的调查

2.1 喷涂环境的温度和露点测试

    暴露在自然环境中的钢铁结构受雨、雪、日照、湿度、风速等因素影响外,还受到海盐微粒、Sox、Nox、煤灰等腐蚀性气体及其他物质的影响。这些影响因素构成重要的喷涂环境条件。特别是环境湿度(露点温度)的测量非常重要,在很大程度上影响露天施工涂层质量。空气温度(t)和空气中的相对湿度(φ)与露点(to)有以下函数关系。

2.2 喷涂涂层表面的露点判断

    喷涂涂层表面存在很多微小的凸凹孔洞。用封孔剂完全封孔需考虑封孔剂的种类、施工条件以及气孔本身具有的物理特性。如图2所示为喷涂涂层中气孔的水饱和蒸气压(pr)小于大气压(po)时,两者有以下关系:

pr = po exp(-2γυ/RTr)

γ——液体的表面张力 T——绝对温度

υ——克分子体积 R——气体常温

15℃时气孔r=1.11×10-6cm,pr=11.5mmHg,pr=12.7mmHg,

pr/po=0.91

    该结果说明,气孔中相对湿度为91%时水凝结,r=2.1×10-7状态下相对湿度为59%时水凝结,因此可以认为喷涂涂层经常处于潮湿状态。

3、钢结构的种类和防蚀防锈喷涂

3.1钢结构的种类和特征 表1是代表性的防蚀、防锈喷涂钢结构,桥梁、塔罐、道路标识架、金属烟筒、石油平台、桥梁支柱等种类繁多的钢结构。它们都面临同一问题——防蚀。

3.2 钢结构的腐蚀性环境和喷涂材料的选择

    钢结构多处于大气、淡水、海水、土壤等自然环境中。水和氧气是中性环境中导致钢结构腐蚀的主要原因。自然环境中盐水中的盐离子加速腐蚀反应,导致金属结构物产生孔蚀和裂纹。工业区大气中含有Sox、Nox等,氧化空气加速金属建筑物的腐蚀。自然环境中的腐蚀非常微妙、复杂。自然环境中钢结构防蚀、防锈喷涂材料必须具备以下性质:

1)喷涂材料在自然环境中的耐腐蚀性必须比钢结构材料好。

2)喷涂涂层存在气孔等缺陷,使用过程中涂层局部会破损腐蚀,但必须能够延缓基材的腐蚀速度。

根据环境腐蚀和涂层金属材料腐蚀特性,钢结构防蚀、防锈喷涂材料多从以下材料中选择,具体参见JIS H8300(1999)锌?铝及锌铝合金喷涂-喷涂涂层的质量-ISO2063(1991)Metallic and other in organic coatings-Thermalspraying-Zinc.cluminium and their alloys等资料中也有记载。

1)锌:JIS H2107中规定使用特殊锌丝,纯度为99.99%以上。

2)铝:JIS H2102中规定使用铝丝,纯度为99.50%以上。

3)锌铝合金:JIS H2107中规定纯度为99.97%以上的普通锌丝及JIS H2102中规定纯度为99.70%以上的铝丝一种,制造喷涂材料。

4)铝镁合金:JIS H2107规定使用的铝镁合金5056(5%Mg)。

另外,电弧喷涂和火焰喷涂使用的线材表面应清洁,与喷嘴及燃烧嘴直径吻合,具有适当的硬度,表面不能附有油脂污物等。

3.3 喷涂工艺和封孔处理

    普通钢结构(含塔罐内部)喷涂施工工艺路线图。喷涂工序为(1)净化喷涂表面(除水、除锈、除异物)及喷砂粗化表面,(2)喷涂施工,(3)封孔处理及涂装处理。喷涂选择要因环境而宜。特别是湿度大于80%时,涂层结合强度显著降低,应避免此时施工。一般防蚀、防锈喷涂通常采用同种材料喷涂。涂层结合强度要求高时,可使用打喷涂后应尽快封孔。喷涂涂层存在微细气孔,喷涂后暴露在潮湿环境中,气孔内部会迅速结露。封孔阻止气体侵入涂层内部,而且降低气体的侵入效果。表2是目前使用的防蚀防锈封孔剂种类

3.4 现场施工涂层的评价和质量保证现场喷涂涂层通过目测观察外观。用仪器测量厚度,按JIS H840对喷涂涂层进行整体评价,同时要附加照片。同时按JIS H8661(1999)锌铝及锌铝合金喷涂涂层试验方法检测试片,检测项目如下:

    1)外观

    2)涂层厚度(涂层断面检验)

    3)耐蚀性(盐水喷雾试验)

    4)结合强度

    5)孔隙率(孔隙率试剂检验)

4、锅炉传热管道的防蚀喷涂

4.1 锅炉的种类及特性锅炉包括产生高温高压水蒸气的核电站到城市垃圾燃烧、石油精炼、化工、从高温气体中回收热能的低温、低压锅炉,种类繁多,形式多样。

    表3是锅炉种类和喷涂涂层的适用实例。锅炉有产生高温高压水蒸气的过热气管、再热器管、承受最高温度到接触燃烧燃料的水冷壁管等。前者管壁温度高,附着的燃料灰呈熔融状,后者受燃烧火焰的影响受到强烈的热辐射,处于氧化性或还原性气氛中,容易腐蚀。

4.2锅炉防蚀喷涂涂层材料的选择

    锅炉水冷壁管发生的腐蚀损伤有钒腐蚀、硫化腐蚀、盐腐蚀。尽管腐蚀机理不同, Ni/Cr合金熔点低,涂层致密具有很高的抗环境浸蚀能力。

4.3喷涂施工工艺及其管理

    以下是锅炉现场喷涂工序图。水冷管壁附着大量灰垢及腐蚀生成物。首先喷砂除去附着物,再喷丸露出金属面,然后喷涂施工。管壁不仅附着大量燃烧灰垢而且有高密度粉尘,喷涂环境非常恶劣。在这种环境喷涂必须确立能够保证获得良好涂层的技术质量管理体系。从喷砂处理到喷涂开始的时间取决于综合考虑环境湿度、温度、游离粉尘的PH值、管路表面腐蚀程度因素。喷砂面生锈程度和涂涂层结合强度等数据要通过试验获得,基本公式如见下式,该公式同样适用于其他锅炉管道,能有效提高喷涂涂层可信程度。

        X=4-0.1(F-70)-0.05(T-20)-0.3(4-pH)-W

其中:

    F:相对湿度,T:温度℃,W:根据喷涂施工面腐蚀情况的修正系数,pH附着物氢离子浓度(pH4以上为4)。

        (1)确认施工环境、施工场所(喷涂材料设备进入现场)

        (2)施工管道外观观察

        (3)材料设备进入现场

        (4)设备安装、配线、试运行

4.4现场施工涂层的评价和质量保证

    现场施工喷涂涂层评价以目视外观检查和涂层厚度测量为主。涂层厚度分布均匀性非常重要。水冷壁管喷涂施工部位为圆弧状,锅炉启动时会产生巨大膨胀。如果涂层厚度分布不均将导致不均热应力,涂层极易剥离。

    在锅炉喷涂施工时要作(1)外观检验,(2)涂层厚度检验,(3)结合强度检验及通过涂层断面分析涂层与基材的结合强度、气孔大小及分布,必要时追加高温腐蚀检验。

5、结语    以上介绍了本公司现场喷涂施工的涂层质量管理,重点施工喷涂工艺。因为现场喷涂不可能破坏产品来检验质量,只能采用同一条件工也的喷涂试片,来反映喷涂工艺的合适与否。试片评价非常重要。喷涂涂层质量应满足客户需求,但实际施工时现场条件有时无法按客户需求施工,需与客户协商,更改计划。根居现场环境迅速判断制订喷涂工艺的技术人员至关重要
 

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