轨道梁钢结构防腐涂层体系设计

轨道梁钢结构防腐涂层体系设计

孙宗荟

比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳518000

摘要：本文根据轨道梁钢结构所处腐蚀环境、涂装部位和保护年限，介绍了轨道梁钢结构防腐涂装配套体系的设计原则及涂料选择。

关键词：轨道梁，钢结构，涂层设计

0引言

近年来，随着轨道交通的大规模建设发展，对防腐涂装技术提出了更高的要求，但目前国内外钢结构轨道梁防腐涂层设计无相应的行标或国标，因此需要尽快形成一套科学而严谨的、统一而实用的涂装标准体系。本文根据钢结构轨道梁所处腐蚀环境、涂装部位和保护年限，并结合国内外各相关标准，如：《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T722-2008），《Paintsandvarnishes—Corrosionprotectionofsteelstructuresbyprotectivepaintsystem》（ISO12944-2017），《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）[1-3]，提出目前比较合理、可行的钢结构轨道梁防腐涂层设计原则。通过论述防腐涂层设计中主要防腐材料性能及应用状况，探讨了钢结构防腐蚀体系设计的选择。

1钢结构防腐涂层体系设计

钢结构轨道梁防腐涂层体系设计基本原则是：根据钢结构所处的腐蚀环境、涂装部位和保护年限设计相应的涂层配套体系。涂层体系设计中还要进行全寿命周期成本（LCC）分析，将轨道梁钢结构整个防腐使用寿命过程中的费用（包括前期投资、人工费、材料损失、寿命中维修、停工损失和保养的材料费等直接和间接有关费用等）进行综合评价分析，得出最优化的防腐方案。

1.1腐蚀环境

钢结构轨道梁基本都暴露在大气中，由于大气中水、氧气及腐蚀性介质(SO2、氮氧化物等)的化学及电化学作用而引起金属腐蚀。在防腐涂层体系设计时，应充分考虑轨道梁所处区域的环境状况，合理设计防腐涂层体系。腐蚀环境的分类见ISO12944-2-2017[4]，大气区腐蚀环境分为6类(见表1)。

表1:大气腐蚀环境分类和典型环境示例

1.2涂装部位

钢结构轨道梁不同部位所处的环境不同，发生的腐蚀程度不同，对防腐涂层的要求也不同。钢结构轨道梁涂装部位主要分为6类：(1)外表面；(2)非封闭环境内表面；(3)密闭结构内表面；(4)钢桥面；(5)干湿交替区和水下区；(6)摩擦面。针对不同部位的腐蚀与防护要求，因地制宜，采用有针对性的防腐涂层设计，才能保证整个防腐体系的高效性，由于钢结构外表面是轨道梁涂装的主体，因此本文主要介绍钢结构轨道梁外表面的防腐涂层设计思路。

1.3保护年限

防腐涂层体系保护年限是指涂层体系在使用寿命周期内能够有效抵御外来腐蚀介质的侵蚀。标准JT/T722-2008规定，在保护年限内，涂层95%以上区域的锈蚀等级不大于ISO4628-2003规定的Ri2级(锈蚀面积0.5%)，无气泡、剥落和开裂现象[5]。

ISO12944-5-2017给出了4个耐久性范围：低（L），不超过7年；中等（M），7-15年；高（H），15-25年；很高（VH），>25年。JT/T722-2008把钢结构防腐涂层保护年限划分为两类：普通型，10～15a；长效型，15～25a。因此，需要结合相关标准、防腐材料性能及钢结构设计使用寿命（通常为100a），合理的设计钢结构轨道梁防腐涂层体系使用年限。

1.4防腐涂层体系设计

由于目前钢结构轨道梁防腐涂层设计无相应的行标或国标，在设计轨道梁钢结构涂装配套体系时，需借鉴较为成熟且广泛应用的标准ISO12944-5-2017、TB/T1527-2011以及JT/T722-2008。钢结构防腐涂层的设计通常包含两个方面，一是防腐涂层配套体系的选择，二是涂层厚度（含涂装道数）。从以往设计经验来看钢结构主体（外表面）一般采用底涂层＋中间涂层＋面涂层的长效重防腐涂层配套体系。目前世界主流的钢结构防腐涂装设计体系见图1。

在图1配套体系中，底涂层一般选用具有良好电化学保护功能的涂层(包括富锌底漆和电弧喷铝)。这几类底漆均对钢铁表面有阴极保护作用，即以牺牲阳极来保护阴极（钢铁）。常用的富锌底漆主要包括环氧富锌底漆、无机富锌底漆和冷喷锌[6-7]。电弧喷铝防腐性能最好，但施工成本高，对底材的处理等级要求也较高，常用于湿热、盐雾及紫外线强烈的海洋大气环境中。中间涂层一般选用有一定粗糙度的环氧云铁中间漆，可以更好地与底涂层面涂层贴合、不至脱落，环氧封闭漆用于多孔底涂层的封闭。面涂层选用高性能耐候面漆(包括丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆和聚硅氧烷面漆)。

图1轨道梁钢结构主流防护涂层体系

在防腐涂层体系选定的情况下，涂层厚度与涂层保护年限呈正相关的关系。但在选择涂层厚度上需要慎重，防腐涂层厚度往往不是越厚越好，涂层如果过厚很容易出现污染环境及涂层开裂等问题，在设计过程中就是要根据不同防腐材料、不同腐蚀环境及不同保护年限的要求来选择合适的涂层厚度。

标准ISO12944-5-2017针对不同腐蚀环境及保护年限给出了涂料体系的最少涂装道数和额定干膜厚度数据(见表2～表3)。

表2:经喷射清理碳钢基材上基于一定耐久性要求和大气腐蚀性级别下涂料体系的最少涂装道数和额定干膜厚度数据

a．如果需要涂层防护，则可使用一种用于高腐蚀性级别或耐久性的体系，例如C2-高或C3-中。

表3:热喷涂金属涂层上基于一定耐久性要求和大气腐蚀性级别下涂料体系的最少涂装道数和额定干膜厚度数据

3结语

随着轨道交通的大规模建设发展，为了保证钢结构轨道梁的安全使用寿命，对轨道梁钢结构进行全面防腐保护是非常必要的。在钢结构轨道梁防腐涂层体系的设计中，应充分考虑多种因素对钢结构腐蚀作用的影响，进行综合评价分析，得出最优化的防腐涂层配套体系。

参考文献:

[1]中华人民共和国铁道部.TB/T1527–2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件[S].北京:中国铁道出版社,2011.

[2]中华人民共和国交通部.JT/T722–2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件[S].北京:人民交通出版社,2008.

[3]InternationalOrganizationforStandardization.ISO12944-5:2017:Paintsandvarnishes—Corrosionprotectionofsteelstructuresbyprotectivepaintsystems.Part5:Protectivepaintsystems[S].[s.l.]:ISO,2017.

[4]InternationalOrganizationforStandardization.ISO12944-2:2017:Paintsandvarnishes—Corrosionprotectionofsteelstructuresbyprotectivepaintsystems.Part2:Classificationofenvironment[S].[s.l.]:ISO,2017.

[5]InternationalOrganizationforStandardization.ISO4628-2003:Paintsandvarnishes--Evaluationofdegradationofcoatings--Designationofquantityandsizeofdefects,andofintensityofuniformchangesinappearance[S].[s.l.]:ISO,2003.

[6]李敏风.富锌底漆的应用现状及发展态势分析[J].上海涂料,2015,53(5):38-42.

[7]李敏风.钢结构桥梁中冷涂锌的涂装技术[J].电镀与涂饰,2017,36(14):773-776.