龚成伟马小东
摘要在水电站压力钢管防腐工程中,压力钢管内外壁的防腐蚀表面处理及涂装涂料的质量,对于提高压力钢管的使用寿命,减少钢管管壁的防腐维修次数,提高机组的安全运行效率起到非常关键的作用,因此在压力钢管管壁涂料防腐蚀施工过程中,必须严格控制施工质量,特别是在工程质量检验方面要严格把关。
关键词水电站;压力钢管;防腐工程;检测技术
1前言
近年来在水电站压力钢管防腐蚀表面处理及涂装涂料施工过程中,防腐工艺及防腐材料等相继出现一些新的革新与变化,并对钢管防腐涂层的保护年限提出了更高的要求。
以三峡工程左岸压力钢管防腐工程及中梁水电枢纽工程一级、二级压力钢管防腐工程为例:三峡工程左岸电站压力钢管防腐采用的是厚浆型环氧沥青漆,涂装厚度450m,施工时段1998-2003年。1998年国内的无溶剂超强耐磨漆环氧漆尚在试验阶段,后在船舶业的淡水舱、压载舱取得成功。无溶剂超强耐磨环氧漆具有无溶剂挥发(环保)、耐磨、耐腐蚀等诸多优点,适合压力钢管的防腐,所以三峡左岸电站压力钢管选用了无溶剂超强耐磨环氧漆,涂装厚度800m。中梁一级电站引水系统采用一管分三机的方式,即在一条主管上通过前后两个岔管分流,再经三条支管向三台机组引水,该工程压力钢管长约362.m(主管加支管),安装总吨位约615.85t(含主管、支管、岔管及其部件)钢管内径为2.0m~4.0m,落差122.6m,主要防腐工程量:钢管内壁防腐面积约3566平方米,外壁埋管段防腐面积4772平方米,另有少量外壁明管防腐。中梁电站压力钢管与混凝土接触的钢管外壁采用不含苛性钠水泥浆或无机改性水泥浆临时防护,干膜厚度为300~500m,与空气接触的明管外防腐分三层,底层为50m无机富锌底漆,中间层为环氧云铁,面层为丙烯酸聚氨酯,钢管内壁防腐底层和面层都采用5环氧沥青厚浆型防锈,表面处理采用石英石喷砂除锈的的方式进行。由于中梁电站压力钢管明管外表面涂层由三种不同规格的涂料层组成,在施工过程中要充分考虑各涂层的涂料特性及掌握好试涂时间间隔及间隔期涂层的保护方法等。
新材料及新工艺的引入,对压力钢管的表面处理质量和涂装工艺都提出了更高的要求,一般来讲,防腐涂层的失效形式通常是在使用1~2年后产生丧失附着力、起泡等缺陷,而三峡压力钢管涂装的无溶剂超强耐磨环氧漆要求在保护年限20年内不被损坏。因此,涂料防腐蚀施工过程中,必须严格控制施工质量,特别是在工程质量检验方面要严格把关。这就需要一套完善的涂料防腐蚀工程质量检验与评定方法,对工程质量进行控制。
2表面处理的作用
表面处理的目的主要是清除基体的锈层、油污、旧的防腐层和其他的污染杂物,得到一定粗糙的表面,增加防腐层与基体的结合力,延长防腐层的使用寿命。基体表面状态的优劣直接影响防腐蚀涂覆的施工和保护效果,基体表面状态分为清洁度和粗糙度两个方面,它们对防腐蚀工程施工质量有较大的影响。
2.1清洁度
清洁度是指基体表面材质本体裸露程度,即基体表面清除杂物污染后的清洁程度。涂装前钢材表面的清洁度标准全凭目测评定,要求是没有铁锈和氧化皮。
粗糙度
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2010年9月第3期葛洲坝集团科技总第95期
100m100m
12m2.2
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粗糙度反映了基体表面的粗糙程度。适当地将基体表面粗糙化,对于涂、衬是有好处的,可提高涂、衬层与基体表面的黏结强度。粗糙度太大反而会降低黏结强度,影响黏结剂对金属表面的良好浸润,凹处残留的空气对黏结不利,尖峰处的涂层过薄,也会影响涂装防腐蚀的效果。通常采用以下两种方法评定:(1)采用表面粗糙度仪测定,该方法在水平表面或凸面测量精确,但对于凹面却无法测量;(2)采用粗糙度比较样板进行比对,评定级别。比较样板由一个具有四个分块的矩形组成,中心有一圆孔,第一块最为细密,其后每块粗糙度逐步递增,其中1、2块之间被称为细密,2、3块之间被称为中等,3、4块之间被称为粗大。
3表面处理标准
表面处理方法包括机械方法、化学方法和火焰法三大类。表面处理依据有:GB23!涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级、HGJ229!工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范。适用于喷射或
抛射除锈、手工和动力工具除锈及火焰除锈,行业标准还规定了化学除锈的等级。
3.1原始锈蚀等级
未涂装过的钢材表面原始锈蚀等级如下:
锈蚀等级
锈蚀程度
A 表面覆盖着氧化皮,几乎没有铁锈的钢材表面B
已经发生锈蚀,并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面
C 氧化皮已因锈蚀剥落,或可以刮涂,并有少量点蚀的钢材表面
D
氧化皮已因锈蚀全面剥落,并且表面已经普遍发生点蚀的钢材
3.2除锈质量等级
质量等级
表面质量表述
标准来源S t 2彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈
和油漆涂层等附着物。
GB 23
S t 3非常彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、
铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更彻底,基材的表面应具有金属光泽。
GB 23
Sa l 轻度的喷射或抛射除锈。钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。
GB 23Sa2彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且氧化皮、铁锈和油漆层等附着物已基本清除,其残留物应是牢固附着的。
GB 23
Sa2.5非常彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。
任何残留物的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。
GB 23
Sa3使钢材表观洁净的喷射或抛射除锈。钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,该表面应显示均匀的金属光泽。
GB 23F1钢材表面应无氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物、任何残留的痕迹应仅为表面变色(不同颜色的暗影)。
GB 23P i
经酸洗、中和、钝化和干燥后的金属表面,应完全除去油脂、氧化皮、锈蚀产物等一切杂物。附着于金属表面的电解质应用水清洗,使金属表面呈现均一的色泽,并不得出现黄色锈斑。
HG J 229
4涂层厚度
4.1检测仪器
常用的涂层测厚仪分为三大类:#磁力拉出式;
固定探头式;%电子式。其作用原理都是把涂层作为一层空气间隙进行测量。
(1)磁力拉出式涂层测厚仪的作用原理是基于弹簧拉力,即一根游丝在支点与杠杆相连接,杠杆的一端安装磁铁,刻度盘固定在杠杆上,在刚刚超出平在刻度盘上读出涂层厚度;
()固定探头式涂层测厚仪的作用原理是基于机械式自平衡的磁力,将固定的钻石尖探头置于涂层上,从回转机械装置上读出涂层厚度;(3)电子式涂层测厚仪采用电磁感应式霍尔效应探头测量铁质基材上的非磁性涂层厚度;使用涡流探测计测量有色金属基材上的非导体涂层厚度。
4.2测量频度
关于测量频度,有人认为,在检测点内任取三点,测量结果取平均值,其测量结果按85/15评定,即根据测量结果允许有15%的读数可低于规定值,但每一单独读数不得低于规定值的85%。SS (美国钢结构涂装委员会)在其!用磁性计测量干涂层厚度中介绍,对于超过66的构
件,在的面积上均匀的进行5处测量,每处
6
No .3Sept 2010GEZ HOUB A GROUP SC I ENCE &TEC HNOLOGY Seri al No .95
2PC 27.m 2
9.22m 2
1
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1~310
3~1015
10~3020
30~10030
>100每100m2增加10次4.3测量误差
(1)在测量头顶上方的涂层厚度,测厚仪的读数会产生误差;
(2)振动的影响会引起测厚仪磁铁和钢表面间磁引力的减小,从而使测量值大于实际涂层厚度;
(3)当涂层柔软或发黏,测厚仪的探头可能压入涂层,从而使测量值小于实际涂层厚度;
(4)当测厚仪探头未经定期清洗使用,在探头上可能聚集有金属磨料,使测量值产生误差。
5涂层孔隙率
孔隙率的检测是检测涂层质量的一项重要指标,一般采用湿海绵试验和高压电火花试验两种方法。
5.1湿海绵试验
湿海绵试验是将一块用自来水浸润的海绵紧贴在涂层上,用一根电缆将电源连接到已实施涂层的钢件上。检测时以每30c m/s的速度在涂层表面上移动海绵测量涂层中的孔隙,当涂层出现孔隙时,电路闭合时电流通过,电路中安装灯泡或音响报警设施,每一区域来回一次,检测中应施加足够的压力以保持涂层表面湿润,如果检测到孔隙,应使用海绵角部确定其确切位置。
该方法操作简便,但是,当涂层表面湿度过大或大气再生水分过大会引起跟踪现象,即水会引起距海绵一定距离的导电;另外,对于500m以上的涂层检测效果不佳。
5高压电火花试验
高压电火花试验的原理由直流电源提供连续电压或脉冲型放电器周期性放电产生高压脉冲电压,其电路与湿海绵试验相似,但不使用海绵,而是使用钢丝刷或导电橡胶。检测时以每30c m/s的速度在涂层表面上单程扫过,当涂层出现孔隙,电路闭合,有火花跳跃报警并记录孔隙个数。
高压电火花试验过程中会击穿涂层,因此,该方法适用于检测厚涂层,一般根据设计要求选取检测电压,在对电压未作规定的情况下,可按每25m涂层厚度使用100V电压的比例进行选取。
6涂层附着力
涂层附着力检测是一种破坏性涂层检测手段,通常有下列几种检测方法:
(1)十字划格法:GB/T9286!色漆和清漆漆膜的划格试验规定了监测方法和评定等级,其中0级最好,5级最差。
(2)X切割法:在涂层表面用保险刀切出长40mm,以300~450的角度相交的切口,此时在用胶带往外黏拉,以评定等级。
7涂层硬度
涂层硬度检测通常使用铅笔硬度试验,用一套6B、5B、4B、3B、2B、B、H B、F、H、2H、3H、4H、5H和6H的铅笔,将铅笔削至笔芯露出笔杆约0.63c m,用细砂纸将笔芯顶端磨平,然后将铅笔呈450放在涂层上,以一定压力向前推进。以不能划破涂层的最硬铅笔型号即为涂层硬度;对于800m以上涂层,可选用便携式巴式(Barcol)硬度计和杜式(Du ro m eter)硬度计进行测量。
8结语
涂料防腐蚀工程质量的优劣,除了受到涂料本身特性、施工工艺及施工环境等的影响外,科学、合理的检测技术及方法亦直接影响到所涂敷压力钢管的使用寿命,进而影响到整个机组的发电效率,因此选择合适的钢管防腐蚀检验与评定方法,对于保证涂料防腐蚀施工质量及电站的综合经济效益都具有深远的意义。
&作者简介
龚成伟男葛洲坝集团第五工程有限公司工程师湖北宜昌3
马小东男葛洲坝集团第五工程有限公司湖北宜昌3
2010年9月第3期葛洲坝集团科技总第95期.2
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