自钢铁作为建筑材料广泛应用以来,防腐蚀始终是人类面临的一项重要挑战。如今,防腐蚀的应用范围已从庭院围栏,延伸至诸如上海中心大厦、杭州湾跨海大桥等标志性建筑。实践表明,腐蚀会严重削弱钢结构的强度与耐久性。科学选用防护涂料体系,能在钢材表面形成致密屏障,有效隔绝水、氧气、氯离子,化学品等腐蚀介质的侵蚀,从而巩固钢结构的整体稳定性。研究表明,若防护涂料的选型与施工操作均符合规范要求,可大幅降低最高约50%的维护成本,为业主创造可观的经济效益。
科学合理的防护涂料系统选型流程,是实现钢结构高效防腐保护的核心要素。完善的选型流程能够有效规避两种问题:一是过度选型,即选用超出实际需求的涂料体系,造成不必要的成本浪费;二是选型不足,即涂料体系无法匹配使用场景,进而危及钢结构的结构安全。防护涂料体系的选型工作,需要工程师凭借专业知识进行严格把控。
ISO 12944 标准作为采用防护涂料体系对钢结构进行防腐保护的国际通用标准,通过按腐蚀性强弱对各类环境进行分级,提供了一套系统化的评估方法。这一环境分级体系可指导工程师针对具体工况,筛选出最适配的防护涂料体系。
可通过以下3个步骤,确定符合ISO 12944标准要求的防护涂料系统:
| 大气环境腐蚀类别 | 外部环境 | 内部环境 |
|---|---|---|
| C1 很低 | - | 加热的建筑物内部,空气洁净,如办公室、商店、学校和宾馆等 |
| C2 低 | 污染水平低、气候干燥,多为 农村地区的大气环境 |
冷凝有可能发生的未加热的建筑(如库房,体育馆等)。 |
| C3 中 | 城市和工业大气,中等的二氧 化硫污染以及低盐度沿海区域 |
高湿度和有些空气污染的生产厂房内,如食品加工厂、洗衣场、酒厂、乳制品工厂等。 |
| C4 高 | 中等含盐度的工业区和沿海区 域 |
化工厂、游泳池、沿海船舶和造船厂等 |
| C5 很高 | 高湿度和恶劣大气的工业区域 和高含盐度的沿海区域。 |
冷凝和高污染持续发生和存在的建筑和区域。 |
| CX 极端 | 具有高含盐度的海上区域,以及 具有极高湿度和侵蚀性大气的 热带,亚热带工业区域。 |
具有极高湿度和侵蚀性大气的工业区域。 |
| 浸泡环境腐蚀 | 环境 | 举例 |
| Im 1 | 淡水 | 河流上安装的设施,水力发电站 |
| Im 2 | 海水或咸水 | 没有阴极保护的浸泡式结构(例如:港口区域,如水闸或防波堤) |
| Im 3 | 土壤 | 埋地储罐、钢桩和钢管 |
| Im 4 | 海水或咸水 | 带有阴极保护的浸泡式结构(例如海上结构) |
ISO 12944-1标准中的耐久性类别,有助于预测涂层体系能够提供腐蚀防护的期限。耐久性类别从低(短期防护)到很高(长期防护)分为数级,具体如下:
| 底材:低合金碳钢 表面处理:锈蚀等级为A、B、C级的底材,表面处理达到Sa2.5级(参见ISO 8501-1) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 腐蚀环境 | 底涂层 | 后道涂层 | 涂层体系 | 预期耐久性 | |||||||
| 涂料类型 | 底漆类型 | 涂装道数 | 干膜厚度μm | 涂料类型 | 涂装道数 | 干膜厚度μm | 低 | 中 | 高 | 很高 | |
| C2 | 环氧 | 其他 | 1 | 75 | 聚氨酯 | 2 | 125 | ||||
| C3 | 底面合一聚氨酯 | 聚氨酯 | 2 | 150 | 2 | 150 | |||||
| C3 | 环氧 | 其他 | 1 | 120 | 聚氨酯 | 2 | 180 | ||||
| C4 | 环氧 | 富锌 | 1 | 70 | 环氧、聚氨酯 | 3 | 200 | ||||
| C5 | 环氧 | 富锌 | 1 | 70 | 环氧、聚氨酯 | 3 | 280 | ||||
| C5 | 环氧 | 富锌 | 1 | 70 | 环氧、聚氨酯 | 3 | 320 | ||||
| Im 1 | 环氧 | 其他 | 1 | 200 | 环氧 | 2 | 400 | ||||
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为更高效、精准地评估各类防护涂料体系的性能,ISO 12944-6标准中制定了多项测试方法。
涂料体系需通过上述标准测试,部分场景下还需辅以户外暴晒等实际工况测试,测试合格是判定其适用于目标腐蚀环境的前提条件。若需获取产品认证资质,需由具备资质的权威机构开展标准要求的各项测试。测试结果达标后,可凭借正式的检测报告佐证产品的防腐性能。
| 腐蚀环境 | 耐久性 | 模式1 | 模式2 | ||
|---|---|---|---|---|---|
ISO 2812-2 水浸泡法 |
ISO 6270-1 凝结水试验 |
ISO 9227 盐雾试验 |
周期性 老化试验 |
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| h | h | h | h | ||
| C2 | 低 L | - | 48 | - | - |
| 中 M | - | 48 | - | - | |
| 高 H | - | 120 | - | - | |
| 很高 VH | - | 240 | 480 | - | |
| C3 | 低 L | - | 48 | 120 | - |
| 中 M | - | 120 | 240 | - | |
| 高 H | - | 240 | 480 | - | |
| 很高 VH | - | 480 | 720 | - | |
| C4 | 低 L | - | 120 | 240 | - |
| 中 M | - | 240 | 480 | - | |
| 高 H | - | 480 | 720 | - | |
| 很高 VH | - | 720 | 1440 | 1680 | |
| C5 | 低 L | - | 240 | 480 | - |
| 中 M | - | 480 | 720 | - | |
| 高 H | - | 720 | 1440 | 1680 | |
| 很高 VH | - | 1200 | 2160 | 2688 | |
| Im1 | 高H | 3000 | 1440 | - | - |
| 很高 VH | 4000 | 2160 | - | - | |
| Im2 | 高H | 3000 | - | 1440 | - |
| 很高 VH | 4000 | - | 2160 | - | |
| Im3 | 高H | 3000 | - | 1440 | - |
| 很高 VH | 4000 | - | 2160 | ||