关于钢物结构的涂料使用？

TH系列钢结构外防腐涂料的选择
（黄 鑫 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所）

摘 要 介绍了TH 系列钢结构外防腐涂料体系的构成及相关涂料品种的应用特征
前 言
钢结构设备涉及桥梁、油品储罐、电力设施、船舶、海上平台、栈桥及石油化工装置等。目前钢结构长效重防腐一般采用底漆－中间漆－面漆的配套体系，单一树脂结构的防腐体系很少采用。现就配套体系中底漆和面漆的技术要求及应用特性介绍如下。
1底 漆
底漆是涂料防护体系的重要组成部分，其原理依颜料的防锈原理可分为物理防锈、化学防锈、电化学防锈。
1.1物理防锈底漆
利用的是颜料的屏蔽作用，防止水、氧及离子的通过。以氧化铁红、云母氧化铁、铝粉、石墨等为主。
1.2化学防锈底漆
利用的是缓蚀作用原理，化学防锈颜料在水的存在下，释放出缓蚀离子，通过缓蚀电池的电极极化，抑制腐蚀的进行。
从配方工艺的设计上，通常将物理和化学两种防锈原理进行综合考虑，化学防锈弥补物理防锈的不足，而屏蔽作用又能防止缓释离子的流失。
底漆依其性能的差异可分为普通型底漆和长效型底漆，技术要求见表1
普通型底漆包括红丹醇酸防锈漆、红丹酚醛防锈漆、云铁酚醛防锈漆等。长效型底漆采用环氧富锌底漆、无机富锌底漆、氯化橡胶底漆、环氧云铁防锈底漆、环氧防锈漆、环氧聚氨酯底漆等。长效型底漆漆基以环氧树脂的品种应用较多，因为环氧树脂的性能（附着力、柔韧性、冲击强度、耐水性等）较为优异，如我公司的TH-932环氧云铁底漆。长效型防护体系中，一般还以一道厚膜中间漆过渡，尤其是在采用富锌底漆时，防护效果更佳。主要采用环氧厚膜漆、环氧云铁厚膜漆、环氧中涂漆、氯化橡胶中涂漆等。
1.3电化学防锈漆
依电化学防护的原理，靠牺牲阳极的阴极保护，其中阳极由树脂中的金属粉提供。金属粉的用量应能达到金属粉之间及金属粉与树脂之间的电接触，以富锌底漆为代表（如TH-930）。富锌底漆根据树脂基体的不同，分为无机和有机富锌底漆；无机富锌底漆的树脂基体以硅酸锂及硅酸钾为主，有机富锌底漆多指环氧富锌底漆。富锌底漆的行业标准（送审稿）有以下主要技术要求（表2）。
上述技术规格，对漆膜的机械性能只有冲击强度的要求，耐盐雾性作为技术保证指标（型式检验），一般企业很难施行；从实际应用的经验，以环氧富锌底漆为例，下列技术指标衡量更为实用有效（表3）
出厂检验时，单就冲击强度的检验，还不能体现对环氧富锌底漆的技术要求；必须结合柔韧性、附着力、耐盐水性，方能给出涂料性能的客观评判。
富锌底漆在应用中对底材的处理要求较高，锈渍、油污等杂质，对涂层的附着力有极大的影响，最终导致涂层的防护效果下降、甚至涂层的脱落。
2 面 漆
钢结构外防腐涂料面漆，也分普通型面漆和长效型面漆两大类。普通型面漆树脂多采用醇酸、丙烯酸、热塑型有机硅丙烯酸、氯化橡胶（或其改性体）、高氯化聚乙烯等，配以云铁、铝粉、鳞片石墨粉等颜料；长效型面漆树脂以脂肪族聚氨酯、有机硅醇酸、有机硅丙烯酸（分装）、氯醚、氟碳漆、脂肪族环氧等。普通型与长效型面漆的分类还是以树脂的品质而定，两种面漆的技术规格应满足以下技术要求（表4）。
醇酸树脂、氯化橡胶作为面漆的应用已有较长的历史，石油炼化行业的储油罐、管线、市政设施、船舶等，多数还采用醇酸涂料，主要还是从防护成本较低的角度考虑，一般不能维持较长的修复周期。氯化橡胶（或与丙烯酸、醇酸改性）目前在集装箱防护方面应用的较普遍，桥梁、船舶、油罐上也有应用；氯化橡胶的特点是本身的机械性能较差，需由增韧剂（氯化石蜡等）或其它种类的树脂来调整。高氯化聚乙烯树脂是近几年来产品（TH-911），其品质与氯化橡胶相近；由于氯化方法的不同，树脂的机械性能也有差异：气－固法氯化的树脂性能相对较好，而液相法氯化的相对较差。高氯化聚乙烯树脂也可由其它树脂改性，以提高其部分性能，这本身就体现了其性能的某些缺陷。之所以把氯化乙烯类涂料列为普通型，是因为其本身所达到的耐候指标所限（如氯化橡胶行标规定的人工加速老化试验300h，不起泡、不剥落、不开裂、轻微变色和失光、白色和浅色漆粉化程度不大。）。丙烯酸树脂涂料，有纯丙和苯丙两类；纯丙烯酸树脂一般由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等单体共聚而成，苯乙烯－丙烯酸树脂，一般在丙烯酸单体共聚时添加了15～30％的苯乙烯单体，以改善纯丙树脂的性能。一般认为苯乙烯的加入降低了纯丙树脂的抗黄变性等性能，但从各种文献报道看，这种结论还不能完全肯定(TH-912)。硅丙树脂是将低分子有机硅单体与丙烯酸单体共聚或对丙烯酸树脂的接枝亦或两种树脂的共混，有机硅含量一般不大于10％。这种改性对降低丙烯酸树脂的表面张力和提高耐候性有一定的效果，但没有摆脱热塑丙烯酸树脂的本质，与双组分同类树脂相比性能有较大的差异(TH-915)。
长效型面漆的特点是树脂本身具有较完美的力学性能，耐候性也较佳。脂肪族聚氨酯羟基树脂以耐黄变聚醚型为主；丙烯酸聚氨酯也属于聚氨酯的范畴(TH-936)，其羟基树脂以纯丙单体共聚体性能为好，因丙烯酸树脂的结构对不同波长的可见光线有均匀的透光率，同时能透过紫外光线，在复合漆的加速老化中表现出了极优异耐候性能；双组分有机硅丙烯酸树脂的羟基组分，是将一定比例的有机硅单体与丙烯酸类单体共聚而成，由于有机硅单体的引入，复合涂层的抗沾污性有较大的提高，耐候性更佳。异氰酸酯组分应选用缩二脲类耐黄变型固化剂，其当量用量应高于羟基的当量用量。氟碳涂料是含氟碳组分的羟基树脂与缩二脲类固化剂的复合物，据认为是目前耐候性能最佳的长效防腐面漆。但国内近些年来的产品大多采用日本的技术，氟碳成分仅占树脂量的25％，而美国（PPG公司）产品的氟碳含量高达70％，具有超级耐老化性，相比之下，日本的产品性能与比美国相比就有较大的差异。氯醚涂料是由氯乙烯（75％）与乙烯基异丁基醚（25％）的共聚物，由德国BASF公司研制的Laroflex系列产品，其特点是由于乙烯基异丁基醚的内增塑作用，树脂本身就具有很好的机械性能，一般不需外加增韧剂；与氯化橡胶、高氯化聚乙烯相比，耐候性能更为突出；缺点是耐溶剂性较差、溶剂挥发较慢、漆膜有较大的透气性，但不失为长效防腐面漆的品种之一。脂肪族环氧多以国外产品为主，如葡萄牙的EURO－ES301，其耐候性可达到：
耐紫外线2000h，粉化（ASTM D659）：4级
天然暴晒2年，粉化（ASTM D659）：4级
耐盐雾（ASTM B117）2000h：无损坏
该类产品在船舶、油品储罐、海上平台等多个钢结构设施上得到应用，效果理想。
3 结束语
钢结构外防腐涂料根据配套体系的不同，分为普通型和长效型。普通型的耐候年限在5－15年，由底漆、面漆配套，涂层厚度要求达到200μm；长效型耐候年限在15－20年，由底漆、中间漆、面漆配套，涂层厚度要求在260－300μm。在应用过程中，一般根据设备的防护年限要求及新旧程度进行配套体系的选择。
项 目 指 标
普通型底漆 长效型底漆
在容器中状态 搅拌后无硬块，呈均匀状态
漆膜外观 漆膜平整，允许略有刷痕
细度， ≤
含片状（金属）颜料漆
其它 90
60 90
60
附着力（划圈法），级 ≤ 2 2
耐弯曲性，mm 1 1
耐冲击性，cm ≥ 40 40
干燥时间，h ≤
表干
实干 4
24 4
24
耐盐水性（3％Nacl溶液） 144h不起泡、不生锈 240h不起泡、不生锈

表1 钢结构防护底漆的技术要求

项 目 指 标
无机富锌 环氧富锌
在容器中的状态 液料，搅拌混合后无硬块呈均匀状态。粉末，应呈微小均匀粉末状态。
施工性 对施涂无障碍
干燥时间，h
表干 ≤
实干 ≤ 1
24
适用期，h ≥ 5
耐冲击性，cm 25 50
耐盐雾性 168h没有红锈斑 72h没有红锈斑
不挥发份，％ ≥ 70
不挥发份中的锌含量，％ ≥ 80 70
环氧树脂的定性 含有环氧树脂
耐候性，（天然曝晒6个月） 不起泡，不生锈、不开裂、不剥落

表2 富锌底漆的技术要求
项 目 指 标
颜色及外观 灰色、表面平整
附着力，级 ≤ 2
柔韧性，mm 1
冲击强度，cm 50
适用期，h ≥ 5
固含量％ ≥ 70
不挥发分，％ ≥ 70
不挥发分中的金属锌含量，％ ≥ 70
干燥时间，h ≤
表干
实干 1
24
耐盐水性，（3％Nacl,一周） 没有红锈斑
耐候性，（6个月天然暴晒） 不生锈、不开裂、不脱落
表3 环氧富锌底漆的技术要求
项 目 指 标
普通面漆 长效型面漆
在容器中状态 搅拌后无硬块，呈均匀状态
漆膜外观 漆膜平整
细度μm， ≤
含片状金属颜料漆
其它 80
40 60
40
附着力（划圈法），级 ≤ 2 2
耐弯曲性，mm 1 1
耐冲击性，cm ≥ 40 40
干燥时间，h ≤
表干
实干 6
24 6
24
耐水性 8h不起泡、不脱落、允许轻微失光和变色 12h不起泡、不脱落，允许轻微失光和变色
施工性 喷涂、刷涂无障碍 喷涂、刷涂无障碍
贮存稳定性
结皮性， 级
沉降性（1y），级 8
6 10
8
人工加速老化 400h不起泡，不开裂，允许二级变色和二级粉化 800h不起泡，不开裂，允许二级变色和二级粉化
耐盐雾性 1000h不起泡，不脱落

表4 钢结构防护面漆的技术要求

金属表面施涂混色油漆涂料施工工程质量管理
1、依据标准：
《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2001
《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》 GB50210-2001
2、施工准备
2.1材料要求
2.1.1涂料：光油、清油、铅油、调合漆（磁性调合漆、油性调合漆）、清漆、醇酸清漆、醇酸磁漆、防锈漆（红丹防锈漆、铁红防锈漆）等。
2.1.2填充料：石膏、大白、地板黄、红土子、黑烟子、纤维素等。
2.1.3稀释剂：汽油、煤油、醇酸稀料、松香水、酒精等。
2.1.4催干剂：钴催干剂等液料。
2.2主要机具：
2.2.1油刷、开刀、牛角板、油画笔、掏子（掏刷门窗扇上下口不易涂刷部位的工具）、铜丝箩、砂纸、砂布、腻子板、钢皮刮板、橡皮刮板、小油桶、油勺、半截大桶、水桶、钢丝钳子、小锤子、钢丝刷、高凳和脚手板、安全带等。
2.3作业条件：
2.3.1施工应环境通风良好，湿作业已完成并具备一定强度，环境比较干燥。
2.3.2大面积施工前应事先做样板间，经有关质量部门检查鉴定合格后，方可组织班组进行大面积施工。
2.3.3施工前应对钢门窗和金属面外形进行检查，有变形不合格者，应拆换。
2.3.4操作前应认真进行交接检查工作，并对遗留问题进行妥善处理。
2.3.5刷末道油漆涂料前，必须将玻璃全部安装好。
3、操作工艺
3.1工艺流程：

以上是钢门窗和金属表面施涂混色油漆涂料中级做法的工艺流程。如果是普通混色油漆涂料工程，其做法与工艺基本相同，所不同之处，除少刷一遍油漆外，只找补腻子，不满刮腻子。如果是高级混色油漆涂料工程，其做法与工艺基本相同，所不同之处，需增加第二遍满刮腻子、磨光和刷第三遍涂料后，增加用水砂纸磨光、湿布擦净、刷第四遍涂料，即可成高级混色油漆涂料工程。
3.2基层处理：清扫、除锈、磨砂纸。首先将钢门窗和金属表面上浮土、灰浆等打扫干净。已刷防锈漆但出现锈斑的钢门窗或金属表面，须用铲刀铲除底层防锈漆后，再用钢丝刷和砂布彻底打磨干净，补刷一道防锈漆，待防锈漆干透后，将钢门窗或金属表面的砂眼、凹坑、缺棱、拼缝等处，用石膏腻子刮抹平整（金属表面腻子的重量配合比为石膏粉20，熟桐油5，油性腻子或醇酸腻子10，底漆7，水适量。腻子要调成不软、不硬、不出蜂窝、挑丝不倒为宜）。待腻子干透后，用1号砂纸打磨，磨完砂纸后用潮布将表面上的粉末擦干净。
3.3刮腻子：用开刀或橡皮刮板在钢门窗或金属表面上满刮一遍石膏腻子（配合比同上），要求刮的薄，收的干净，均匀平整无飞刺。等腻子干透后，用1号砂纸打磨，注意保护棱角，要求达到表面光滑、线角平直、整齐一致。
3.4刷第一遍油漆：
3.4.1刷铅油（或醇酸无光调合漆）：铅油用色铅油、光油、清油和汽油配制而成，配合比同前，经过搅拌后过箩，冬季宜加适量催干剂。油的稠度以达到盖底、不流淌、不显刷痕为宜，铅油的颜色要符合样板的色泽。刷铅油时先从框上部左边开始涂刷，框边刷油时不得刷到墙上，要注意内外分色，厚薄要均匀一致，刷纹必须通顺，框子上部刷好后再刷亮子，全部亮子刷完后，再刷框子下半部。刷窗扇时，如两扇窗，应先刷左扇后刷右扇；三扇窗者，最后刷中间一扇。窗扇外面全部刷完后，用梃钩勾住再刷里面。
刷门时先刷亮子，再刷门框及门扇背面，刷完后用木楔将门扇下口固定，全部刷完后，应立即检查一下有无遗漏，分色是否正确，并将小五金告等沾染的油漆擦干净。要重点检查线角和阴阳角处有无流坠、漏刷、裹棱、透底等毛病，应及时修整达到色泽一致。
3.4.2抹腻子：待油漆干透后，对于底腻子收缩或残缺处，再用石膏腻子补抹一次，要求与做法同前。
3.4.3磨砂纸：待腻子干透后，用1号砂纸打磨，要求同前。磨好后用潮布将磨下的粉末擦净。
3.4.4装玻璃：详见玻璃安装工艺标准。
3.5刷第二遍油漆：
3.5.1刷铅油：同前。
3.5.2擦玻璃、磨砂纸：使用潮布将玻璃内外擦干净。注意不得损伤油灰表面和八字角。磨砂纸应用1号砂纸或旧砂纸轻磨一遍，方法同前，但注意不要把底漆磨穿，要保护棱角。磨好砂纸应打扫干净，用潮布将磨下的粉末擦干净。
3.6刷最后一遍调合漆：刷油方法同前。但由于调合漆粘度较大，涂刷时要多刷多理，刷油要饱满、不流不坠、光亮均匀、色泽一致。在玻璃油灰上刷油，应等油灰达到一定强度后方可进行，刷油动作要敏捷，刷子轻、油要均匀，不损伤油灰表面光滑，八字见线。刷完油漆后，要立即仔细检查一遍，如发现有毛病，应及时修整。最后用梃钩或木楔子将门窗扇打开固定好。
3.7冬期施工：冬期施工室内油漆涂料工程，应在采暖条件下进行，室温保持均衡，一般油漆施工的环境温度不宜低于+10℃，相对温度为60%，不得突然变化。同时应设专人负责测温和开关门窗，以利通风排除湿气。
4、质量标准

溶剂型涂料涂饰工程质量检验标准
项 序 检查项目 允许偏差或允许值(mm) 检 查 方 法
主
控
项
目 1 涂料质量 第10．3．2条 检查产品合格证书、性能检测报告和进场验收记录
2 颜色、光泽、图案 第10．3．3条 观察检查
3 涂饰综合质量 第10．3．4条 观察和手摸检查
4 基层处理 第10．3．5条 观察和手摸检查：检查施工记录
—
般
项
目 1 与其他材料、设备衔接处界面应清晰 第10．3．8条 观察检查
2
色
漆
涂
饰
质
量 颜色 普通涂饰 均匀一致 观察和手摸检查
高级涂饰 均匀一致
光泽、光滑 普通涂饰 光泽基本均匀
光滑无挡手感
高级涂饰 光泽均匀一致光滑
刷纹 普通涂饰 刷纹通顺
高级涂饰 无刷纹

裹隐漱皱皮 普通涂饰 明显处不允许
高级涂饰 不允许
装饰线、分色线
直线度 普通涂饰 2
高级涂饰 1

3
清
漆
涂
饰
质
量 颜色 普通涂饰 基本一致 观察和手摸检查
高级涂饰 均匀一致
木纹 普通涂饰 棕眼刮平、木纹清楚
高级涂饰 棕眼刮平、木纹清楚
光泽、光滑
普通涂饰 光泽基本均匀
光滑无挡手感
高级涂饰 光泽均匀一致光滑
刷纹 普通涂饰 无刷纹
高级涂饰 无刷纹
裹棱、流坠、皱皮 普通涂饰 明显处不允许
高级涂饰 不允许

5、成品保护
5.1刷油前首先清理好周围环境，防止尘土飞扬，影响油漆质量。
5.2每遍油漆刷完后，都应将门窗用梃钩勾住或用木楔固定，防止扇框油漆粘结影响质量和美观，同时防止门窗扇玻璃损坏。
5.3刷油后立即将滴在地面或窗台上和污染墙上及五金上的油漆清擦干净。
5.4油漆涂料工程完成后，应派专人负责看管和管理，禁止摸碰。
6、应注意的质量问题
6.1漏刷、反锈：反锈一般多发生在钢门窗和金属表面等工程，其主要原因：一是产品在出厂前由于没认真除锈就涂刷防锈漆；二是由于运输和保管不好碰破了防锈漆；三是钢门窗或金属表面在安装之前，未认真进行检查，未补做除锈漆和涂刷防锈漆工作，后者是我们应注意的主要质量问题。
漏刷则多发生于钢门窗的上、下冒头和靠合页小面以及门窗框、压缝条的上、下端。其主要原因是内门扇安装没与油工配合好，故往往发生下冒头未刷油漆就安装门扇了，事后油工根本刷不了（除非把门扇合页卸下来重刷）；再有是钢纱门和钢纱窗，未预先把分色的铅油刷上就绷纱，加上把关不严等，往往有少刷一遍油漆的现象。其他漏刷问题主要是操作者不认真所致。
6.2缺腻子、缺砂纸：一般多发生在合页槽、上下冒头、榫接头和钉孔、裂缝、节疤以及边棱残缺处等。主要原因是操作者未认真按照工艺规程去操作所致。
6.3流坠、裹楞：主要原因有二：一是由于漆料太稀，漆膜太厚或环境温度高、油漆干性慢等原因，都易造成流坠。二是由于操作顺序和手法不当，尤其是门窗边棱分色处，如一旦油量大和操作不注意，就往往容易造成流坠、裹楞。
6.4刷纹明显：主要是油刷子小或油刷子未泡开，刷毛发硬所致。应用合适的刷子，并把油刷用稀料泡软后使用。
6.5皱纹：主要是漆质不好、兑配不均匀、溶剂挥发快或气温高、加催干剂等原因造成。
6.6五金污染：除了操作要细和及时将小五金等污染处清擦干净外，应尽量把门锁、拉手和插销等后装（但可以事先把位置和门锁孔眼钻好），确保五金洁净美观。
6.7倒光：由于钢门窗和金属屋面吸油快慢不均或表面不平，加上室内潮湿或底漆未干透及稀释剂过量等原因，都可能产生局部漆面失去光泽的倒光现象。
7、质量记录
7.1油漆等材料的出厂合格证。
7.2本分项工程质量验评表。