環氧富鋅底漆施工“不踩坑”(轉)
環氧富鋅底漆作為鋼鐵重要的防腐底涂材料,通過犧牲陽極保護陰極的原理,成為鋼鐵長效防腐三配套的應用經典。其主導海洋工程、石油化工、橋梁鋼結構等高要求場景,在新建重防腐項目中配套率超過60%。據相關資料統計分析,2023年環氧富鋅底漆在重防腐涂料細分市場占比約31.4%-31.7%,在整體防腐底漆市場占比24%-26%,為鋼鐵防腐的核心主流產品,因此被譽為鋼鐵設施長效防腐三配套的“守門員”。

根據有關設計要求,鋼鐵長效防腐的年限為15-25年,甚至更長的時間。實現并且滿足這一要求應用最廣,效果最佳的經典鋼鐵防腐涂層配套為“環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+氟碳漆(聚氨酯或者聚硅氧烷)”涂層結構。三配套實際的使用壽命還需要由環氧富鋅底漆含鋅量、使用環境、施工質量及涂層厚度等因素決定,其中涂料材料含鋅量和涂裝施工質量對鋼鐵的長效防腐占主要的影響因素。國標HG/T 3668-2020《富鋅底漆》規定,環氧富鋅底漆按照不揮發分中金屬鋅含量分三類(均為質量分數):
①含鋅量≥80%(高腐蝕環境,如海洋、化工);
②含鋅量≥70%(中腐蝕環境,如工業大氣);
③含鋅量≥60%(低腐蝕環境,如干燥室內)。
國際常見標準有ISO 12944-5要求不揮發鋅≥80%;SSPC-Paint 20有機富鋅≥77%;BS 4652干膜鋅含量≥85%。作為“富鋅”要求鋅粉在涂層中形成連續的導電網絡,當鋼鐵發生腐蝕時,鋅會優先發生氧化反應(犧牲陽極),從而保護鋼鐵不被腐蝕,只有鋅粉含量達標時(環氧富鋅底漆≥60%),才能形成有效的陰極保護作用。因此“富鋅”底漆才能保證鋼鐵長效的防腐效果,而非“富鋅”底漆(含鋅量40%≤Zn<60%),其執行的HG/T 4844-2015《低鋅底漆》中的“低鋅底漆”是不能作為鋼鐵重防腐底漆使用的,只能起“基礎防銹隔離”“封閉底材缺陷”“增強層間附著力”“降低施工成本”的作用。
除了涂料鋅粉含量多少決定著鋼鐵耐蝕時間的長久性因素外,鋼鐵涂層防腐的施工質量也是影響耐蝕效果的關鍵性因素,所謂的“三分材料七分施工”對于環氧富鋅底漆耐蝕效果的體現非常確切。環氧富鋅底漆適用的基材主要以鋼鐵為主,不適用于混凝土基層(部分防腐人員經常將環氧富鋅底漆當做混凝土或者水泥基層底漆使用并不確當),原因是混凝土多孔,堿性強,只能對鋼鐵基材起到陰極保護作用,無法與混凝土形成穩定附著。因此,環氧富鋅底漆的涂裝施工是基于鋼鐵基層,保證施工質量就是保證長效防腐效果。如何做到鋼鐵長效防腐的年限并符合設計要求?根據筆者施工經驗和應用案例,歸納總結的施工技術和節點要求如下:

1.鋼鐵表面必須進行徹底的處理,通過噴砂工藝達到GB 8923規定的Sa2 1/2級別要求,并且滿足合適的粗糙度要求,保證鋅粉與鋼鐵直接接觸形成導電網絡,發揮陰極保護作用,同時大幅度提升涂層附著力。不提倡鋼絲輪打磨除銹,主要是鋼絲輪只能去除表面疏松鐵銹,無法清除牢固的氧化皮和深層銹蝕,殘留雜質會導致涂層下的腐蝕;另外就是打磨后的表面粗糙度低并且不均勻,涂層附著力遠低于噴砂處理,在戶外或在工業環境中極易脫落,殘留的氧化皮會隔絕鋅粉與鋼材的接觸,無法形成導電網絡,環氧富鋅底漆僅能起到屏蔽作用,喪失核心防腐功能。
2.鋼鐵表面噴砂處理后,盡量在4小時內涂覆環氧富鋅底漆。主要原因是超過4小時后可能因空氣濕度影響,導致閃銹的產生,影響環氧富鋅底漆與鋼鐵的結合力,影響陰極保護效果;另外,據相關資料表明噴砂后4小時內的鋼鐵分子非常活躍,表面能量最高,利于環氧富鋅底漆的附著和咬合。

3.施工時注意環境溫度和濕度的影響。涂裝時,當環境溫度低于5℃時,可能出現固化不良現象,條件允許的情況下可以采取保溫措施。條件不允許的情況下,冬季施工選擇中午時段,使用低溫固化型環氧富鋅底漆,避免在霜凍和結露的鋼鐵表面涂裝。夏季高溫季節,固化干燥特別快,可以避開高溫時段,選擇早晚時間進行涂裝但是不得有露水。施工時的環境濕度<85%,否則噴砂會產生閃銹,涂裝會出現氣泡等質量缺陷。
4.環氧富鋅底漆涂裝時選擇合適的高壓無氣噴涂機,如長江GPQ9C/GPQ9C噴涂機,槍嘴0.4-0.5㎜,壓力15-20MPa,噴距以30-50㎝為宜,壓力比32:1,高粘度厚膜型45:1。噴涂時可以持續的對底漆進行攪拌,以防鋅粉的沉淀,導致噴涂后鋅粉發布不均勻,涂層防腐能力大幅度下降,也無法形成完整的陰極保護屏障,還可能出現針孔,縮孔等缺陷。鋅粉沉淀也會出現堵塞槍嘴和管路,同時造成噴涂膜厚不一致,流掛或干噴問題。

5.環氧富鋅底漆涂裝固化干燥后,盡快涂覆中間漆和面漆,防止產生“鋅白”。常溫環境下(25℃)濕度>85%時,鋼板表面會“結露”,漆膜發白、起泡,鋅粉提前氧化形成鋅鹽層,也就是俗稱的“鋅白”。一般環氧富鋅底漆未進行有效的覆蓋7d后就會產生鋅鹽層,就會影響下道涂層(中間漆和面漆)的附著力。因此環氧富鋅底漆干燥固化后,7d內必須涂覆中間漆,超過7d就需要打磨清理掉“鋅白”后再進行下一道涂層施工。根據筆者經驗,建議底漆、后續的中間漆、面漆盡量在7d內完成全部的配套涂層的施工,形成一個緊湊的防腐涂層結構。
6.環氧富鋅底漆涂層厚度是陰極保護的重要指標,涂層厚度過薄或者過厚都不利于鋼鐵長效防腐的實現。當環氧富鋅底漆涂層太薄(<40μm)就會喪失陰極保護的作用(形成太薄的主要原因就是噴涂時走槍太快或者添加稀釋劑太多);當環氧富鋅底漆太厚(>150μm)會造成內應力增大,漆膜開裂,因為鋅粉堆積過密導致附著力下降。
7.環氧富鋅底漆與環氧云鐵中間漆和氟碳漆(聚氨酯或者聚硅氧烷面漆)經典配套賦予鋼鐵“堅如磐石”。環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+氟碳漆(聚氨酯或者聚硅氧烷)之所以成為“經典”,是因為這套“絕配”經過多年的實踐和大量的應用案例,無論是在國家重大項目工程中的應用,還是普通的鋼鐵設施維護保養,歷經風雨和時間的磨煉,體現出其無與倫比的性價比和可靠性能。這種“鐵三角涂層關系”分工明確,步步為營,既解決了鋼鐵的電化學防腐問題,又通過物理屏障和耐候防護實現了鋼鐵重防腐的長效性和低廉的成本效益。環氧富鋅底漆雖然對鋼鐵具有陰極保護作用,是鋼鐵的耐蝕的“保護傘”;但是不能抵抗紫外線的侵蝕,長期暴露在如戶外的紫外線環境下,就會逐漸老化、粉化,表面形成一層疏松的粉末,失去完整性的涂層,防腐性能也會一落千丈,另外就是環氧富鋅底漆如果沒有中間漆和面漆的封閉保護,鋅粉就會直接暴露與空氣中,風吹雨淋,加速了鋅的消耗,使得原本可以保護鋼鐵25年乃至以上年限不被腐蝕的效果,可能5年左右就消耗殆盡,大大縮短了其防腐壽命。環氧富鋅底漆如果不被中間漆和面漆保護,直接置于戶外,不僅會粉化脫落而且當成面漆使用干燥固化后,表面通常是灰色或者是深灰色,而且表面非常粗糙,對于許多有美觀要求的場景是不能滿足要求的,因此必須使用配套面漆進行覆蓋,達到各種色彩鮮艷的美觀度需求。如果從成本效益來看,將環氧富鋅底漆單獨使用,表面上看似節約了材料和人工成本;但是實際情況并不是如此,首先是涂層提前失效,導致3-5年內就需要進行大面積的維修或者全部重新涂裝,期間產生的停工損失,打磨清理成本,二次施工成本等綜合起來成本遠遠高于當初一次性做好配套涂裝(即:環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+氟碳漆(聚氨酯或者聚硅氧烷))的費用。
8.環氧富鋅底漆、環氧云鐵中間漆、氟碳漆(聚氨酯或者聚硅氧烷)配套的干膜厚度最佳方案(按照大氣/工業腐蝕常見的場景,總厚度適配普通至中強腐蝕)如下:
①環氧富鋅底漆70-80μm(1道);
②環氧云鐵中間漆80-120(1-2道);
③面漆(氟碳漆2道60-80μm、脂肪族聚氨酯漆2道60-70μm、聚硅氧烷面漆1-2道70-100μm)。
這種“鐵三角”的涂層配套結構號稱是鋼鐵保護的“鎧甲”,堅不可摧,確保了鋼鐵幾十年完好無損,安然無恙。經典的涂層配套在“各自的工作崗位”自發揮著優異的不同的作用,具體性能表現如下:

①環氧富鋅底漆,提供最基礎的附著力和犧牲陽極,保護陰極(鋼鐵)不受腐蝕;
②環氧云鐵中間漆,增加涂層總厚度,增強屏蔽阻隔效果,承上啟下,提升涂層整體的防腐效果;
③面漆(氟碳漆/脂肪族聚氨酯漆/聚硅氧烷面漆),耐候耐紫外線和化學品,保護底漆中間漆不被粉化并且提供所需的各種色彩和光澤,賦予美觀度。
環氧富鋅底漆雖然屬于最傳統的防腐蝕底涂材料,與中間漆和面漆配套形成經典的最有效的鋼鐵防腐層;但是因為各種因素的影響而造成不一樣的耐蝕效果和使用壽命,甚至導致防腐失敗的案例有很多。造成這種現象的大部分原因除了受到材料質量影響外,關鍵是施工質量因素造成的,因此“三分材料七分施工”并不是一句空話,而是實實在在的施工質量控制寶典。如何做到環氧富鋅底漆施工“不踩坑”確保經典涂層配套達到最佳效果,使其成為鋼鐵保護真正的“鎧甲”,筆者認為值得所有防腐涂裝技術人員深思、探討并不斷創新、突破,文中幾點經驗總結和歸納算是一個嘗試和引導,最終目的就是從施工技術的角度解決環氧富鋅底漆施工“不踩坑”難題,實現人們對鋼鐵“永不生銹”的美好愿景。