地铁防腐方案参考

无锡地铁一号线钢结构及设施防腐涂装方案参考前言地铁钢结构设施较多，所处环境有地上地下，部分设施长期处于潮湿环境或直接与地 下混凝土接触，腐蚀环境较为复杂，传统防腐一般采用的普通涂料防腐方案，使用数年后 必须进行维修，在地铁特殊的环境条件下，带来的间接损失不可估量，同时，传统防腐方 式一般未对复杂腐蚀环境条件包括土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等因素有充分的考虑和较系统 的研究，在地铁腐蚀领域，也没有较长年限的成功经验参考，而地铁工程的使用寿命要求 高达百年，这就要求对防腐引起足够的重视，下面对腐蚀环境进行调查分析，结合地铁钢 结构设施防腐本身性能要求，对比传统方式，提出防腐方案，达到长效防腐，减少重涂次 数，延长使用寿命的目的，力求高效、环保、合理、经济。一、地铁钢结构设施防需求特点1 有效性：由于地铁钢结构设施较复杂，维修的难度大，设计规范要求使用年限为100 年， 防腐要求超过目前任何一种工业及民用钢结构设施，所以必须采用高性能防腐方案，尽量做 到使用期内免维护、少维护。2 合理性：考虑地铁持续运行、腐蚀环境差异大、结构复杂的特点，受大气温度影响冷热交 替、并经常受雨水、湿气等其他介质水的影响、地下通风不良及湿气影响，并应充分考虑各 种腐蚀条件，兼顾应力腐蚀及缝隙腐蚀，采用合理的防腐方案。3 施工可行性：施工必须便捷可行，工厂和现场施工，考虑易修补性能。4经济性：在考虑首次初建费用，运行费用、维护费用，争取LCC全寿命经济费用最低。5 社会效益：积极采用先进环保的工艺，减少污染、能耗、提高环保效益。二、涂装设计原则1、分析地铁钢结构设施腐蚀条件 大气环境条件该地铁钢结构设施处于北亚热带湿润气候，空气湿度大，风速快，太阳辐射强烈，由于受太湖水体和宜南丘陵山区复杂地形等的影响，局部地区小气候条件多种多样，随着工 业的发展，以及周边地区主要以燃煤热电为主的能源结构方式，无锡地区的大气污染日趋 严重，地区酸雨情况有加重的趋势，空气中的尘埃等使地铁钢结构设施加速腐蚀。一般碳 钢在湿润大气中的腐蚀速度一般为0.023 0.083mm/a。按IS012944标准，该地铁钢结构 设施所处的大气腐蚀环境为C3C4高腐蚀环境,低碳钢在这个环境下的第一年质量损失为 400 650g/m2,锌层第一年质量损失为15 30 g/m2，必须用重防腐层对地铁钢结构设施钢 结构进行防腐。 土壤腐蚀及杂散电流影响地下钢管片等结构设施直接和土壤接触，无锡地区属于软土地区，地下水丰富，不同 地段土壤腐蚀情况各异，土壤腐蚀应考虑土壤电阻率、土壤含氧量、土壤PH值、微生物等 影响，普通防腐层有可能早期失效；同时受杂散电流影响，有可能造成局部钢铁加速腐蚀， 早期破坏，影响结构安全。采用冷喷锌优异的阴极保护作用可有效避免只有屏障保护作用 涂层的缺陷，适应多种腐蚀环境，避免局部腐蚀。 点蚀、缝隙腐蚀影响 普通涂料防护层在局部破损后，腐蚀迅速发展，特别是在有压力、应力的结构和设施，点 蚀将大大影响结构安全，冷喷锌可有效避免点蚀及缝隙腐蚀影响。 应力腐蚀及疲劳腐蚀应力腐蚀就是指地铁钢结构设施在拉应力和腐蚀介质共同作用下所发生的破坏。拉应力有多种形式，如外加应力（荷载、预应力）或电焊安装后形成的残余应力，形成钢材早 期破裂。另外钢结构还存在腐蚀疲劳，材料或钢结构受腐蚀的同时又经受交变应力作用下发生 的疲劳，叫腐蚀疲劳。地铁钢结构设施上的交变应力是经常存在地，特别是钢拉索有发生 疲劳的可能，在腐蚀条件下，便发生腐蚀疲劳。 焊接影响结构有许多焊接部位，钢材受电弧高温烧接后，形成一定的热影响区，有焊渣及“飞 溅”的产生，这些部位的钢材特别容易锈蚀。这是涂装设计中焊接部位的表面处理和预喷 涂的原因。2 有效性锌盾镀层优异的防腐性能保证了工程质量锌盾是一种优异的冷喷锌材料，干膜内含锌达96以上。可单独成膜，锌盾同热（电弧）喷锌（铝）一样，其腐蚀机理均属于阴极保护电化学理论，即锌盾镀层内含的锌，它 的电极电位比钢铁负。当外界环境存在电化学腐蚀时，锌是阳极先受到腐蚀，而其基体金 属（Fe）是阴极，受到保护。锌盾镀层内含锌量达96%，因此它比无机（有机）富锌涂料 有更强的阴极保护作用；热（电弧）喷锌（铝）的镀层对钢材来说只有阴极保护作用；而 锌盾镀层常温施工，克服热喷锌高温氧化，阴极保护能力更强，而且有重防腐涂料的屏障 保护作用，锌盾的双重保护作用，使它具备优异的防腐性能，经实验对比考核表明，在抵 抗酸雨腐蚀和抵抗盐雾浸蚀方面，锌盾也优于热浸镀锌及热喷锌。产品经过国家涂料质量 监督检测中心检验，锌盾防腐性能达到了国外的先进水平。根据IS012944关于重防腐涂料配套和膜厚与防腐年限的测算关系，按照钢结构所处 的腐蚀环境及对使用寿命的要求，确定了锌盾及配套面漆，保证了该环境下钢结构有良好 的耐腐蚀性。在欧美发达地区，冷喷锌已经有广泛的应用，并且在很多重大工程中取得优 异效果。应用有德国北约军用机场，德国法兰克福国际机场，加拿大overlandent大桥， 日本濑户Seto-Ohashi大桥，比利时BASF化工厂，西班牙ford汽车厂，中国台湾Long shian变电站等等，国内应用有上海磁悬浮轨道，杭州湾大桥，国家大剧院，浙江宁海电 厂，国华定州电厂，华电灵武电厂（世界首台百万机组空冷），上海打浦路隧道，广州白云 机场航站楼，大亚湾核电站，北京高碑店污水处理厂，澳门九澳油库，广州新白云展览馆， 南海中海油钻井平台修复等等工程项目中，得到了腐蚀行业的认可。3 安全环保性提高环保水平是我国的基本国策。锌盾不含甲苯、二甲苯、酮类、氯代烃等毒性大的 有机溶剂；锌盾镀层可单独成膜，无毒无味，不含Pb、Cr、Hg等重金属离子，是替代热浸 镀锌、电弧喷锌（铝）层的最好材料。热浸镀锌、电弧喷锌（铝）工艺不仅会造成大量“三 废”，于环保不利，而且高能耗；锌盾施工如涂漆般简单，可采用刷涂、喷涂等多种简单方 式冷喷，无三废，能耗低，对人体安全，施工便捷安全。与锌盾配套的环氧类、聚氨酯类 涂料，均为厚膜涂料，溶剂含量低， VOC 低，而且不含 Pb、 Cr、 Hg 等重金属防锈颜料。4 涂装工艺的可行性为了保证地铁钢结构设施的涂装质量，设计的涂装配套不仅适应于大型钢结构制造厂， 也适应于中小型钢结构制造厂，可在室内进行涂装，也可在室外涂装，一般采用部件喷砂， 涂装锌盾后，再进入喷漆工艺，锌盾为单组分材料，无需繁重复杂涂装设备，无特殊涂装 环境及工艺要求，比普通富锌涂料的施工性能优异，增加了生产上的灵活性。本设计中所有涂装材料均可采用刷涂（用于预涂、修补），也适用于大面积无气喷涂，一次成膜较厚， 可减少施工成本支出。底涂采用的锌盾，有良好的层间融和性，修补时，对表面处理要求 较低，同时，采用的丙烯酸及可复涂聚氨脂面漆，在复涂和维修时原涂层无需作打毛处理， 层间附着力优异。三、涂装配套及防腐年限估算2001 年国务院颁发了“建设工程质量管理条例”（即 279 号令）。为贯彻条例，建设部 颁布了“关于设计单位合理使用年限的通知”。这是我国关于工程的使用年限首次以政令形 式提出明确要求，使我国基础设施建设，从工程质量到确保使用年限进入了法治轨道。工 程的使用年限包括涂层的使用寿命，在本设计中，涂层的使用寿命是指使用至下一次大修 的间隔时间。本涂装配套方案中，采用了锌盾镀层作底涂。所列举的锌盾防腐年限公式是 依据 ISO12944 国际标准，从锌盾中锌含量以及在无锡内陆综合腐蚀环境条件下，锌层每年 的消耗量来估算锌盾涂层的防腐年限，具有充分的理论依据。根据设计原则中对地铁钢结构设施所处腐蚀环境的分析，处于 ISO12944 标准所归属的 C3 腐蚀环境，该环境中，低碳钢和锌层的腐蚀速率见表表一 ISO12944 标准腐蚀定义和环境腐蚀类型材料损失（的一年暴露后温性气候下的典型环境（仅作参考）低碳钢锌夕卜部内部质量损失 g.m-2厚度损失um质量损失 g.m-2厚度损失umCl很低<10<1.3<0.7<0.1加热建筑物内部,空气洁净，如办公室、商店、学校和宾馆等C2低10-2001.3-250.7-50.1 -0.7大气污染较低，大部分是乡村地带未加热的地方（如库房/体育馆）冷凝有可能发生C3中200 -40025-505-150.7-2.1城市和工业大气， 中等的二氧化硫污 染，低盐度沿海区 域高湿度和有些污染空气 的生产场所，如食品厂、 洗衣厂、酒厂牛奶厂等C440050 8015 302.1 高盐度的工业区和化工厂、游泳池、海船和高6504.2沿海区域船厂等C5-I65080 20030 604.2高盐度和恶劣大气总是有冷凝和高湿的建很高（工1500&4的工业区域筑和地方业）C5-I65080 20030 604.2高盐度沿海和近岸总是处于高温高湿的建很咼（海1500&4地带筑物或其他地方洋）1 高架车站钢结构及地表桥梁、支架钢结构、出入站口结构设施外表面涂装配套表面处理：IS08501 Sa2.5 级，Rz 40-70um涂层名称锌盾 ZD96-1 锌盾封闭剂ZD 聚氨酯改性面漆合计道数X每道膜厚2X502X602X406推荐膜厚（um）10012080300推荐膜厚（ um）200推荐膜厚（ um）1002 钢管片、风道、管道等地下结构设施表面防腐方案涂层名称道数X每道膜厚锌盾 ZD96-14X 503 地下连接螺栓表面防腐方案涂层名称道数X每道膜厚锌盾 ZD96-12X 50钢管片涂层使用寿命的估算 锌盾的阴极保护年限：公式 n=（G/g）X K其中n耐用年数G：锌层总附着量，其中l“m锌层涂布量约为7.2 g/m2ziroN ®g：年腐蚀量(在该综合腐蚀环境下，锌层年腐蚀量为15g/m2)k折减系数，锌盾一般以0.8计7.2 g/m2X(200X96%)X0.8n=15g/m2 年"73.7 年 (A) 锌盾层屏障保护年限至少： 5 (B)根据实践经验，锌(铝)镀层复涂重防腐涂料后综合防腐年限增加1.22.0倍的经验公式： 综合防腐年限=(A+B)X1.6= (73.7+5)X1.6>50 年四、钢构件涂装工艺1 、工艺流程钢材切割焊接组装喷砂除锈焊缝预涂锌盾喷涂锌盾喷锌盾封闭 剂喷第一道聚氨脂面漆总装补涂统喷第二道聚氨脂面漆等检查涂装 质量修补交验。2、除油过程钢材表面附着的重油污将会污染抛丸工段钢丸，造成大面积油污污染及钢丸报废，所 以此阶段需除去油污，采用干净布蘸取 200溶剂油或其他溶剂重点清除油污。3、涂装前表面处理根据钢结构件腐蚀特点和涂装配套方案，所有钢材表面，必须经过抛丸或喷砂处理，清洁度达到GB8923标准或IS085011标准的Sa2.5级，采用11.5mm钢丸或30目左右 砂料，使粗糙度Rz = 4070um。4 、锌盾施工条件4.1施工环境温度：一5°C至50°C.4.2