挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计.docx
- 文档编号:8548108
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:474.34KB
挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计.docx
《挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计
挪威HAKRDANGER大桥钢箱梁涂装工艺设计
李连缀上海振华重工集团有限公司涂装研究所201913
李敏风中国钢结构协会防火防腐分会200136
主题词:
大桥钢箱梁热喷锌重防腐涂料配套涂装工艺设计
一、概况
上海振华重工集团为开拓国内外钢结构桥梁制作的业务渠道,在成功完成东海大桥、韩国三川大桥、美国奥克兰大桥钢结构任务制作任务后,近期又承接了挪威HAKRDANGER大桥钢结构的制作业务,该桥钢结构箱梁总长1300多米,总量超过4.5万吨。
钢结构状况和业主规定的防腐配套方案对涂装工艺提出了较高的要求,因此涂装成了关键工艺,直接关心到桥梁的制造质量,和成本控制水平。
上海振华重工涂装研究所为保证涂层质量、提高经济效益,特进行了涂装工艺设计,目的是使长兴基地涂装流水线及各种涂装工艺参数适应“Jotun”公司的重防腐涂料配套。
二、涂装工艺设计依据
1、防腐涂层的配套方案
根据设计,在HARDANGER大桥的钢结构不同部位,有七个不同的防腐配套方案,涉及热浸镀锌、热喷锌、重防腐涂料涂装三大类防腐方法,总共需喷涂五种重防腐涂料。
最主要的钢箱梁内外侧配套的涂层配套方案如表1。
表1钢箱梁内外侧涂层的配套方案
部位
配套方案
Jolun公司名称
膜厚(µm)
外
侧
底层
热喷锌
100
封闭漆
环氧连接漆
Pengnard
TicCoat
40
中层漆
双组份环氧中层漆
JolaCoteuniversal
100
面漆
双组份聚氨酯面漆
HardtopXP
60
内侧
低表面处理双组份环氧漆
JolamsTic87
100
分析钢箱梁的涂层配套方案,他们具有下列优异性能:
1.1防腐蚀性能优异
特别是外侧涂层配套,对照ISO14713国际标准,在C4严重大气环境条件下,具有大于20年的涂层使用寿命,如表2。
表2ISO14713热喷涂防腐蚀涂层体系
腐蚀环境
涂层寿命
涂层体系
腐蚀环境
涂层寿命
涂层体系
C2
≥20年
喷铝100µm
喷铝50-100µm+封闭
C4
≥20
喷铝100µm+封闭
喷锌100µm+封闭
C5
≥20
喷铝150µm+封闭
喷锌150µm+封闭
C3
≥20年
喷铝100µm
喷铝100µm+封闭
喷锌100µm
喷锌100µm+封闭
lm2
≥20
喷铝250µm
喷铝150µm+封闭
喷锌250µm
喷锌150µm+封闭
1.2环保节能性能优异
具体体现在:
(1)锌丝的纯度达到99.99%,不含Pb、Cr等有毒重金属成分;
(2)在配套的重防腐涂料中,特别是外侧聚氨酯面漆和内测改性环氧漆,均不含铅和铬等重金属成分,详细指标如表3;
表3主要涂料品种环保指标
体积固含量%
VOCg/l
一道喷涂膜厚µm
备注
环氧连接漆
42
480
35
改性环氧漆
82
150
200
322系列不含Pb、Cr
通用环氧漆
72
240
160
脂肪族聚氨酯
63
320
60
OUV系列不含Pb、Cr
(3)重防腐涂料大多为高固含量,VOC低从表三明显可见,除环氧连接漆外,其他涂料的VOC均在320g/l下;
(4)喷涂面积较大的钢箱梁内侧单一使用了低表面处理涂料。
表面处理等级要求为ISO8501Sa1级,这对节约能耗起到了积极的促进作用。
1.3配套涂料的施工性能优异
从表三可以明显的看出,配套的重防腐涂料由于体积固含量高,只要充分搅拌,一道无气喷涂就可达到规定膜厚要求。
根据振华港机涂装流水线的实际情况,正确涂装工业流程的制定是涂装质量的保证。
结合“Jotun”涂料公司产品的施工性能,确定的涂装工艺流程如图1.
钢板预处理抛丸喷车间底漆切割、焊接
钢箱梁节段焊接
型钢型钢抛丸手工车间底漆
搬运至堆积支点防腐
运至涂装车间
图1钢箱梁涂装工艺
三、涂装工艺设计
涂装工艺条件管理是涂装管理中最重要的部分,它贯穿在钢箱梁制造的每个工艺环节中。
只有在涂装施工前,针对长兴分厂涂装流水线的实际针对“Jotun”涂料公司配套涂料的施工性能,认真进行涂装工艺设计,才能保证涂装质量。
上海振华港机涂装研究所着重进行下列方面的工艺设计。
1、表面处理:
1.1钢箱梁外侧:
在技术标书中规定,钢箱梁外侧必须经过机械喷砂处理,清洁度达到ISO8501Sa3级,粗糙度Rz=50~85µm,钢材表面氯离子含量不大于20mg/m2。
表面处理抓住下面工艺环节:
(1)喷砂前表面缺陷处理
按美国标准ASTMA6“热轧钢结构钢板、型钢、钢板柱等通用技术条件”和我国国标(GB/T14977-94)调查,钢材表面缺陷的种类,(缺陷指钢材表面结疤、裂纹、拉裂、折叠、夹质、压入的氧化皮等)及影响面积,同时按规定提出修正要求等。
(2)去油脂及高压水清洗
按ISO12944-4的标准要求,采用合适的清洗剂和溶剂来去除钢材表面油脂等污染物。
所有钢材表面须用高压水清洗,水枪的压力范围为34-70MPa,去除钢材表面的溶剂、氯化盐、焊烟、灰尘等污物。
(3)钢结构表面缺陷的处理
ISO8501-3“焊缝、切割边和其他表面缺陷的处理等级”和ISO12944-2钢结构暴露的腐蚀环境有一定的联系,见表4.
表4钢结构表面缺陷处理的级别与腐蚀环境的关系
处理级别
腐蚀等级,ISO12944-2
P1
P2
P3
C1和C2
C3和C4
C5-1和C5-M
ISO8501-3标准中对于钢材表面的处理级别,适用涂料施工的共分三个等级
①P1(轻微的处理)涂漆前需要考虑的最小处理
②P2(彻底的处理)涂漆的大多数表面缺陷要修正和进行表面处理
③P3(非常彻底的处理)表面没有可见表面缺陷
HARDANGER大桥处于C4腐蚀环境,钢结构缺陷处理级别必须达到P2级以上。
表5钢结构表面缺陷的处理
(4)磨料
上海振华重工长兴基地,设置有专门的喷砂房,均采用合金(轴承)钢砂,金属磨料循环使用,开工初期采用磨料的拼配方案为表6.
表6磨料的拼配方案
序号
磨料名称
比例
孔径(mm)
通过数目
最大粗糙度um
1
钢砂G40
30%
1.00
18
91.4
2
钢丸S230
70%
1.00
18
76.2
正常投产后,随着棱角钢砂变圆,单独t添加G40级合金钢砂,添加频率视状况而定。
合金棱角钢砂的化学成分见表7。
合金钢砂的物理特性见表8。
表7合金棱角钢砂化学成分
化学成分
Chemical
Composition
碳C
0.8-1.2%
硅Si
0.15-1.2%
锰Mn
0.2-1.2%
铬G
0.6-1.6%
硫S
≤0.05%
磷P
≤0.05%
表8合金钢砂的物理特性
项目
特性
颗粒度
G40
形状
棱角裂纹<40%
硬度
52-60HRC510-710HV
金相组织
细匀回火马氏体
碳化物级别
<2
密度
≥7.4g/cm3
含水率
≤0.5%
PH
6.2
金属磨料必须清洁、干燥、无油、无杂物,符合SSPCAB-1和AB-3标准要求,磨料的导电率不高于250μS/cm。
金属磨料的供应商必须提供磨料化学成分、硬度、颗粒度分析等系列检验报告以及复合环保要求的MSDS证书。
在进货时,需要对磨料抽样检查,以确保磨料质量。
(5)喷砂
为保证金属外侧表面处理质量,需做到下列工艺条件:
空气压缩机中安装油水分离器,按ASTM4285标准,将压缩空气中含水、含油率控制在允许范围内;
保证空气压力在0.55-0.75MPa范围内。
空气压力相差0.01MPa,喷砂效率相应变化2.4%。
喷砂的其它技术条件见表9.
表9喷砂技术条件表
序号
项目
指标
备注
1
喷砂嘴
结构
文丘里等
>14mm调换
材质
碳化钨或碳化硼
孔径
10-12mm
2
喷砂距离
200-300mm
3
喷砂角度
60-70°
4
移动速度
4-6米/分
5
空气软管
空气管直径不应小于3.2mm
内径为喷嘴孔径3-4倍
1.2钢箱梁内侧
钢箱梁内侧亦需进行除油、高压水清洗,使得钢材表面的氯化物含量为120mg/m2;钢箱梁内侧也需“扫沙”,扫砂时施工技术条件为:
空气压力<0.6MPa,喷砂嘴与钢板距离50-70mm,喷嘴角度在60°以上,清洁度级别达到ISO8501-1Sa1级。
1.3箱梁两端焊接处的涂装
(1)外侧钢箱梁两端连接处
留有500mm不喷涂锌
留有100mm不喷封闭漆
胶带封闭留有100mm不喷底漆
留有100mm不喷中层漆
留有100mm不喷面漆
(2)钢箱梁内侧焊缝两端
焊缝两端空出0.5米范围,胶带遮盖好,不喷Jotamastic87。
箱内侧完成Jotamastic喷漆外,0.5米范围内用Mukiz2008车间底漆滚涂施工。
2.电弧喷锌工艺
按设计规定,大桥钢箱梁外侧需用100μm热喷锌层作底漆。
按ISO14713国际标准,锌层上需用防腐涂料封闭,复合涂层在C4的大气腐蚀环境下有大于20年的使用寿命。
在电弧喷锌中,必须掌握下列工艺:
2.1在表面处理达到ISO8501Sa3级、ISO8503R2=50-85μm后四小时内,必须进行电弧喷锌工艺;
2.2电弧喷锌时,大气中相对湿度必须小于70%;
2.3设置空气压缩机的油水分离器,保证压缩空气无油、无水;
2.4锌丝
理化特性见表10.
表10锌丝理化特性
熔点
419°C
锌丝直径
3mm粗细均匀
密度
7.14g/cm3
纯度
99.99%
标准电位
-760mV
色泽
银白色
清洁无油直至使用,发现有油污、灰尘及时清除;
喷涂时锌丝离地,工作结束后重新覆盖好。
2.5电弧喷锌工艺参数
在电弧喷涂设备正常工作的前提下,严格按照电弧喷涂工艺参数操作。
表11电弧喷锌工艺参数
序号
项目
数据
序号
项目
数据
1
电弧电压
28V
5
锌丝直径
3mm
2
工作电流
120A
6
送丝速度
13kg/h
3
压缩空气压力
>0.55MPa
7
喷距
100-200mm
4
压缩空气耗量
1.5m3/min
8
喷射角度
不小于45°
2.6电弧喷锌质量要求
外观质量:
平整色泽均匀,锌层的粗粒直径不超过1.1mm,高度不超过喷涂层的0.6mm;
涂层孔隙率<7%;
涂层硬度不小于35HRC;
附着力:
按ISO4626标准,拉伸法测试附着力要求附着力至少达到3.5MPa;
锌层厚度达到100μm。
2.7电弧喷锌后,四小时内必须用环氧封闭漆及时封闭。
3喷漆施工
3.1预涂
它是喷涂前必不可少的工艺环节,在桥梁钢结构的某些部位:
如切割边缘、锐角、拐角、各种小孔(扇形孔、流水孔、人孔等)、扶梯材、型材反面、固定件、手工焊缝等必须进行预涂。
(见图2)
图2需要预先涂装处
1-端口不易喷到处;2-反面难喷出;3-手焊缝
底漆、中间漆、面漆每道涂层均需预涂,采用刷涂办法,以防止漏喷或者涂层厚度不足,保证涂层质量。
3.2无气喷漆技术
对于HARDANGER大桥钢箱梁配套方案中四种重防腐涂料,“Jotun”涂料公司均推荐用无气喷涂法。
无气喷涂法具有涂装效率高、涂层质量好、对环境污染少的优点。
“振华重工”事先设计了各喷涂工位的喷涂技术条件,以保证一次无气喷漆即可达到规定干膜厚度要求。
各工位无气喷漆机的类型与喷漆压力
表12各工位无气喷漆机的类型与喷漆压力
部位
用途
涂料名称
喷漆机类型(举例)
进风压力(MPa)
喷漆压力(MPa)
外侧
封闭漆
PchguardTipcoat100
GracoPremier45:
1
0.34
15.0
中间漆
Jolacoatuniversal
重庆长江65:
1
QPT6528
0.23
15.0
面漆
Hardtopxp
重庆长江65:
1
QPT6C
0.23
15.0
内侧
Jolamastic
Graco70:
1XTODH
0.22
15.0
说明:
各种涂料规定的喷漆压力数据来自于“Jotun”涂料施工说明书;
②大桥内外侧涂层配套中,没有富锌底漆,不能使用Graco、“长江”等32:
1的富锌专用无气喷漆机。
②喷嘴的选择
喷嘴有两个主要技术参数:
即在喷距为35cm时的喷嘴孔径(决定流量大小)与喷幅。
不同的重防腐涂料、不同的规定膜厚、不同的钢构件状态应选择使用不同的无气喷漆喷嘴,见表13。
表13各工位无气喷漆喷嘴选择
部位
用途
涂料名称
膜厚
(μm)
孔径
(mm)
流量
(L/min)
喷幅
(cm)
推荐牌号
长江
Graco
外
侧
封闭漆
PcnguardTiecoet100
30
0.43
1.02
35
011-35
286-717
中间漆
Jotacoatuniversol
100
0.59
1.89
35
020-35
286-725
面漆
Hardtopxp
60
0.48
1.10
35
014-35
286-719
内侧
Jotamasti-c87
100
0.59
1.89
35
020-35
286-725
说明:
上述推荐数据是在喷漆压力为15.0MPa下设定的;
Graco286-系回转喷嘴;163-标准型喷嘴。
喷嘴的搭接
为保证膜厚,提高漆膜均匀度,若采用40cm喷幅的喷嘴,可采用三分之二搭接法;若采用30-35cm喷幅的喷嘴,就应用二分之一搭接法,见图3,4。
图3三分之二搭接法
图4二分之一搭接法
3.3其它喷漆工艺条件设计
喷漆前的准备工作
为保证涂料质量,配套涂料应储存在气温25度左右的库房中,干燥并远离热源、火源。
送发货时详细核对各种涂料、相应固化剂、稀释剂的型号、批号、颜色,并记录备用。
施工环境条件
施工环境条件见表14。
表14施工环境条件
编号
项目
合适范围
1
气温
5-40℃
2
钢板温度
>5℃<45℃
大于露点温度3℃
3
室内照明度
底、中漆
200lx
面漆
300lx
4
相对湿度
<85%
5
室外施工
风速
<5m/s
降雨天气
停止施工
混合及稀释
在大桥钢箱梁上应用的“Jotun”涂料公司的四个产品,均系双组分涂料。
由于产品的特性各异,它们在混合体积比、混合寿命、熟化时间、稀释剂类型及比例均各不相同,必须按照Jotun涂料说明书、根据实际情况严格掌握。
表15配套涂料的混合及稀释
部位
用途
涂料名称
A、B体积混合比
23℃熟化期
23℃混合使用期
稀释
稀释剂类型
比例
外侧
封闭漆
PcnguardTiecoet100
2:
1
30min
4hour
17#
<30%
中层漆
Jotacoatuniversol
3:
1
10min
1.5hour
17#
面漆
Hardtopxp
10:
1
1.5hour
17#
内侧
Jotamasti-c87
6:
1
10min
2.0hour
17#
值得一提的是,A、B组分混合后,必须充分搅拌,搅拌均匀后,再加稀释剂稀释。
涂装间隔
在Jotun公司配套涂料的说明书中,详细规定了不同温度下最小的涂装间隔。
见表16。
表16各种涂料的最小涂装间隔
部位
用途
涂料名称
涂装时间(h)
10℃
23℃
40℃
外
侧
封闭漆
PcnguardTiecoet100
18
6
3
中层漆
Jotacoatuniversol
7
4
2
面漆
Hardtopxp
14
7
4
内侧
Jotamasti-c87
24
10
4
“Jotun”公司未规定各种配套涂料的最大涂装间隔
参考文献:
[1]武建军,曹晓呤等.现代金属热喷涂技术.化工出版社,2007
[2]汪国平.船舶涂料与涂装技术.化工出版社,2006
[3]刘新.桥梁涂装工程.化工出版社,2009
[4]HARDANGERBRIDGEZPMCpaintingprocedure.MTHNO.412-207
[5]丁桦.钢结构的腐蚀控制.化学工业出版社,2005
[6]刘新.防腐蚀涂料与涂装应用.化学工业出版社,2008
[7]高谨,米琪.防腐蚀涂料与涂装.中国石化出版社,2007
[8]沈子玉.船舶除锈涂装工.国防工业出版社,2010
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 挪威 HAKRDANGER 大桥 钢箱梁涂装 工艺 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)