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建筑钢结构除锈新技术??JZ•CXFX-N除锈防锈剂应用研究

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发表时间:2014-06-06 16:08  来源:CCMSA  作者:建筑钢结构网  浏览量:

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尊宝娱乐,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


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

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:
3.1.1产品技术指标

3.1.2、膜层技术参数

3.2、除锈能力
与传统的除锈方式不同,机械抛丸、喷沙是通过力学作用将铁锈打磨掉,而JZ•CXFX-N除锈防锈剂是通过化学作用将铁锈转化为含铁的高分子聚合物,形成长效紧密的防锈膜层牢固地附着在钢铁表面,参考GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准判断:铁锈完全转化形成灰、黑色膜,表面无可见污垢、氧化皮、铁锈等附着物,与传统除锈方法的Sa2.5级、St3级相当。
厚度在100um(0.1mm)左右的铁锈(已超过GB8923—88标准D级锈蚀程度),可被彻底转化除净,Fe3O4蓝色氧化皮被转化为灰色膜、Fe2O3红色铁锈被转化为黑色膜,该膜层在室内空气湿度60%以上的环境也能防锈达一年以上的时间。

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。
2.7、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尊宝娱乐中需要补漆的情形,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:

(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尊宝娱乐,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、建设尊宝娱乐
指新开工建设的钢结构尊宝娱乐及机械设备,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、维护尊宝娱乐
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》
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