建筑钢结构除锈新技术.doc

建 筑 钢 结 构 除 锈 新 技 术——JZ·CXFX-N 除锈防锈剂应用研究叶云川成都金洲涂装防腐工程有限公司摘 要：JZ·CXFX-N 除锈防锈剂是以除锈为主,该种除锈方法具有除锈彻底、施工简单、经济高效、节约能源、无环境污染的特点本文研究了该产品的使用性能及可能的影响，以及施工经验与方法、施工成本等因素关键词:钢结构 除绣防锈剂引言钢铁是热力学性质不稳定的最常用结构材料，暴露在大气中必然发生腐蚀、转化成疏松的铁锈1999～2001年发布的中国腐蚀调查报告指出，我国每年为腐蚀支付的直接费用据不完全统计，已达人民币2000亿以上如果考虑间接损失，花费在腐蚀方面费用的总和估计可达5000亿元，约占国民经济总值的5％其它发达国家多年的统计数字也在3～5％之间，世界上每年因腐蚀而损失的钢铁材料占总产量的五分之一腐蚀对现代工业造成严重破坏，实现腐蚀控制是使国民经济基础设施和各种钢构建筑、钢铁设备处于良好运行状态、达到长效防腐的重要保障钢结构建筑使用过程中的两大技术关键：一是防锈，二是防火这需要通过涂装（油漆）工艺来解决，而油漆涂装前除锈属于钢结构建筑施工的隐蔽工程，彻底除锈是提高油漆内在质量的重要保证。

目前，钢构建筑行业内，涂装前除锈的通行方法主要是机械抛丸和喷沙、手工电动打磨等传统方法，如果在钢铁表面留有余锈，锈核就可使钢铁底材继续生锈，即使除锈非常干净，新金属表面积加大，吸收水量增多，受环境腐蚀介质影响就大，造成锈蚀的可能性就大在这种情况下，即使使用防锈涂料，三个月到半年就出现漆膜开裂脱落，漆膜锈迹斑斑，达不到预期的防锈效果因此，用涂料防腐防锈，关键是使金属表面上不再存在继续生锈的条件目前国内外金属防腐蚀涂料的开发与研究主要集中在防腐蚀方面，有关研究成果与推向市场的产品较多，而油漆涂装前彻底除锈是提高产品内在质量的关键之一，有关以除锈为主，同时兼具防锈作用的功能涂料却未见报导，我们研制开发的 JZ· CXFX-N 除锈防锈剂正是针对除锈与防锈而设计的一种水性功能涂料，符合当今技术的发展趋向，经一年多的实际应用，可成为钢结构建筑施工中除锈的又一选择，能增强油漆的防锈能力，显著提高油漆的内在质量，具有除锈彻底、施工简单、经济高效、无环境污染的特点1、钢铁的腐蚀机理钢铁是热力学性质不稳定的材料，成品钢材经200ºC —300 ºC 高温退火后，在表面形成相对稳定的蓝色 Fe3O4 膜层，曝露在空气中，经由化学与电化学腐蚀，从里到外逐渐形成 :FeO﹒nH2O、 Fe2O3﹒nH2O、 Fe3O4﹒nH2O 三层铁锈结构，也可视作铁在氧化还原作用下，回归原始矿石的过程，因此铁锈和天然铁矿石一样是由不同晶形（α、β 、γ 、δ ）的 FeOOH、Fe3O4和一些非晶形物质组成，从结构上看，锈层是一个疏松多孔的含水固体，从化学组成上看，是较稳定的铁化合物如 Fe3O4、Fe2O3、α-FeOOH 及较活泼的铁化合物如 γ-FeOOH、Fe（OH ）2、Fe（OH）3、的混合体，新生锈主要是 γ-FeOOH，老锈主要是 Fe3O4。

钢铁的腐蚀过程为： 由于铁锈疏松多孔，在锈层中往往含有大量的水分，导致金属继续腐蚀，钢铁表面的初生锈和钢铁底材附着较牢，随着锈蚀的进行，原来的初生锈逐渐老化并被挤到锈层表面，所以钢铁外表铁锈又可分为两层，外层是松锈（浮锈） ，它和钢铁附着不牢；内层是牢锈，它和钢铁底材附着牢固2、JZ·CXFX-N 除锈防锈技术原理将该产品象涂料一样直接涂刷在带有三氧化二铁（Fe2O3红色铁锈） 、四氧化三铁（Fe3O4蓝色氧化皮）钢构件表面，通过化学转化反应，利用钝化、缓蚀机理，常温下1 —2小时后铁锈及氧化皮即被自然转化、形成紧密的亮灰黑色防锈膜层，22小时后转化完全，达至金属基底形成键合力，因此，该膜层与基底金属结合力好，并可与各类油漆（膏灰）配套该防锈膜层在－20°C～600°C 范围性质稳定，兼具一定的防火性能，单一膜层室内防锈可达一年之久钢结构材料经此除锈防锈处理后，油漆内在质量得以提升，防锈能力显著提高3、JZ·CXFX-N 除锈防锈应用研究JZ·CXFX-N 除锈防锈剂以除锈为主，兼具优良的长效防锈性能，主要用作油漆前除锈处理，作为一种新的除锈技术，该产品已申请国家发明专利（申请号200710050532.6） ，我们从实际使用的角度出发，研究考察了以下几个方面的因素。

3.1、JZ·CXFX-N 性能指标测试经国家质检总局中国测试技术研究院检测，该产品的技术指标如下：3.3、对基体金属的影响由于 JZ·CXFX-N 除锈防锈剂是通过化学作用达到除锈、防锈的目的，因此，需要研究考察其在除锈过程中是否与基体金属发生作用、是否对钢铁的机械力学性能造成不良影响 3.3.1、重量法考察取1cm×1cm 碳钢片，酸洗除净铁锈及污垢后，干燥称重，然后在 JZ·CXFX-N 除锈防锈剂中浸泡24小时，取出用离子水洗净，干燥称重实验结果，前后重量未变，表明：该除锈防锈剂不与金属铁发生化学反应、不腐蚀金属基体，只与铁锈发生化学转化作用3.3.2、对钢铁力学性能的影响取 Q235低碳钢圆盘条作实验材料，用 JZ·CXFX-N 除锈防锈剂刷涂除锈，24小时后进行拉伸试验、冷弯试验，结果如下表：实验表明：该除锈防锈剂在除锈过程中，不产生氢脆现象，不改变金属基体的组织结构，不影响钢材的力学性能3.4、防锈膜平整度与锈蚀度的关系JZ·CXFX-N 除锈防锈剂具有一定的整平能力，一般而言，A、B、C 、D 四级锈蚀的钢材，经除锈处理后都能得到厚度在10 —20um 左右、平整光洁的防锈膜层。

超过 D 级锈蚀的钢材，尤其是产生堆锈、块锈、坑蚀的表面，钢铁锈蚀程度越高，形成的防锈膜层的平整度就越差此类重度锈蚀的钢材，除锈前须用钢丝刷处理后，才能得到较为平整的防锈膜3.5、防锈能力采用 JZ·CXFX-N 除锈后，形成的膜层绝缘电阻大于150MΩ ，可有效地阻断化学及电化学腐蚀作用按照 GB/T 1771-91《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》和 D609《涂料、清漆、转化涂层和相关覆层产品的测试用冷扎钢板制备的标准实施规范》进行人工加速腐蚀的 NSS 试验表明： 可见，使用 JZ·CXFX-N 不仅除锈干净彻底，而且形成的转化膜层能有效提高油漆的防腐蚀能力，其防锈作用相当于一层红丹底漆3.6、与油漆的配套性JZ·CXFX-N 除锈防锈剂在转锈除锈的过程中，通过分子键合力与基底金属牢固结合，同时，形成紧密、呈微观网状结构的防锈膜层，油漆高分子渗入其中，因此与油漆的结合力更强，不影响原油漆的结合力级别该膜层可与各类油漆（红丹、酚醛、沥青、氨基、醇酸、硝基、聚酯、环氧、乙烯、聚氨酯、丙烯酸等） 、膏灰、涂料（防火涂料、粉末涂料等）配套，不存在油漆起皱、鼓泡等相溶性问题3.7、对焊接性能的影响经 JZ·CXFX-N 除锈的钢铁，其焊接性能不受影响，使用表明，形成的防锈膜更有利于焊接。

在一般钢构建筑中，焊接部位往往率先出现锈蚀，刷涂该除锈防锈剂并作油漆施工后，这一问题可以完全解决3.8、对漆膜的影响该项目的考察主要是针对钢结构维护工程中需要补漆的情形，在出现锈斑、锈点的油漆表面，可以直接涂刷 JZ·CXFX-N 除锈防锈剂，锈斑、锈点被除净并转化为防锈膜层，然后再刷油漆，而已有的油漆表面不受损伤该产品的这一特性，为钢结构建筑的后期或日常维护提供了便利：勿须将已有而且完好的油漆层全部除掉，即可进行维护施工，大大地节约了维护成本4、施工方法及经济分析4.1、施工方法JZ·CXFX-N 除锈防锈剂的施工方法与油漆的施工规范一样，其施工流程为：基面清理 → 涂刷 JZ·CXFX-N 除锈防锈剂 → 底漆涂装 → 面漆涂装 → 检查验收 其具体施工方法为：（1） 、涂刷前清除钢铁表面的锈泡、破裂翻起的氧化皮、焊渣、泥砂、油污等，保持作业面干燥2） 、以刷涂或滚涂为宜涂刷工具和容器必须干净，刷完后用清水冲洗，晾干后再用3） 、钢铁表面皆可涂刷，厚锈多涂，薄锈少涂，凹凸不平部位重复刷涂原则，使锈层完全润湿 （4） 、涂层出现白粉，是因表干后再刷，或钢铁表面有油渍、水泥、泥砂等造成的。

可用棉纱擦去，不影响刷漆5） 、不宜在大风雨中施工，涂层表面干燥后，覆盖油漆前，防止染污、水洗6） 、表干时间参考：春、夏两季时间1 —2小时，冬、秋两季2 —4小时表干经验判断：不粘手指即可4.2、施工经验点滴该产品经一年左右的施工应用，积累总结的施工经验如下：该产品现场施工的地面环境温度为：6°C —60°C，最佳施工环境温度为 10°C—50°C（1） 、施工时除刷、滚、喷涂处理方式外，若用棉纱蘸除锈防锈剂擦涂，可以提高工作效率2） 、涂刷时，使铁锈完全润湿即可，涂刷过多造成淌积，表干时间变慢，且影响成膜质量3） 、直立的钢构宜从上向下涂刷，1公斤该产品可以处理1吨槽钢、工字钢、钢板，小构件的材料消耗量会增大4） 、D 级锈蚀的钢铁构件，直接处理可以得到平整的膜层超过 D 级锈蚀的钢构产生堆锈，可以用钢丝刷简单处理堆锈部位后，再刷该产品，从而得到平整的膜层5） 、经冷镀锌或热镀锌的钢材，发生锈蚀后，不适于采用该种方法除锈3.3、使用成本分析抛丸除锈处理1吨钢材的成本费用为150-200元，喷沙作业的成本更高，而采用 JZ·CXFX-N 除锈，处理1吨钢材的综合成本为100元左右，节约使用成本30%以上。

现场施工采用手工电动砂磨除锈2人4小时的工作，采用该产品只需1人1小时即可完成，大大降低了劳动强度，节约了工时成本，提高了施工进度5、JZ·CXFX-N 除锈防锈剂应用范围该技术产品适用于以钢铁为结构材料的各个领域，如钢构建筑、金属箱柜、船舶桥梁、建筑机具、城市护栏、机械设备、管道塔架、农用机具、汽车火车车身、石油化工设备、油气输送管道、矿山机械设备等以除锈防锈为主要目的的油漆涂装工程，尤其适用于户外大型、重型钢构建筑这些金属构件及设备在制造加工过程中的除锈工序可以使用，在使用过程中定期的防腐蚀维护除锈、涂装时也可以使用因此，其市场应用面宽，应用途径主要有两个方面：5.1、建设工程指新开工建设的钢结构工程及机械设备，按照有关国家标准及施工规范，所使用的钢铁材料锈蚀程度不超过 D 级，直接用除锈防锈剂涂刷后，形成的防锈膜层在10um 左右，与金属基底的平整度一致，覆盖油漆后，不影响漆膜外观5.2、维护工程指已使用一定年限的钢结构建筑及机械设备，由于使用环境不同，锈蚀程度也不一致，有的锈层厚度超过100um，需要用钢丝刷除去浮锈及锈块、泥砂，然后涂刷除锈防锈剂该产品不损油漆层，不损铜、镍、铬金属，但不适用于镀锌钢件的除锈维护。

[参考资料]1、 《腐蚀与防护手册》化工部化工机械研究院主编2、 “JZ·CXFX-N 除锈防锈剂” 专利申请文献3、GB8923 —88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》4、GB/T 1771-91《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》5、 《钢结构防腐涂装工艺标准》6、GB2975《钢材力学及工艺性能实验取样规定》。