鄺雷 蔡曉旭 周軍 徐正斌

摘 要：文章論述了為進(jìn)一步提高鍍鋅波紋板的耐腐蝕期限，采用有機(jī)涂層是最有效、最經(jīng)濟(jì)、最適用的方法。本文先介紹了影響鍍鋅波紋板的腐蝕因素及涂層的防腐蝕機(jī)理，然后依據(jù)ISO 12944-2設(shè)計(jì)了合適的防腐涂料及配套體系并進(jìn)行試驗(yàn)論證。指出鍍鋅波紋板涂層中增加具有屏蔽作用的中漆后，具有良好的防腐蝕性能，滿足苛刻的腐蝕環(huán)境要求。

關(guān)鍵詞：鍍鋅波紋板；腐蝕因素；涂層防腐蝕機(jī)理；涂層配套設(shè)計(jì)；鹽霧試驗(yàn)

1. 前言

鍍鋅波紋板是指表面鍍有一層鋅的鋼板，其表面的金屬鋅可以起到一定的防腐作用。常規(guī)的表面鍍鋅有冷鍍鋅和熱鍍鋅兩大類，目前港機(jī)產(chǎn)品機(jī)房圍棚較多采用鍍鋅的波紋板，此板是用鍍鋅的薄板壓制而成。由于鍍鋅薄板是流水線方式進(jìn)行鍍鋅，而且鍍層太厚會(huì)導(dǎo)致壓制過(guò)程中鍍鋅層破壞，因此一般鍍鋅層都很薄。這種鍍鋅波紋板，在潮濕特別是鹽霧的環(huán)境中易發(fā)生腐蝕，使其表面形成白色的腐蝕產(chǎn)物或變成灰暗色，影響了鍍鋅波紋板的外觀質(zhì)量和鍍鋅層的抗蝕性。為了進(jìn)一步提高鍍鋅波紋板的耐腐蝕性能，幾乎所有鍍鋅波紋板都采用表面覆涂有機(jī)涂層的方法，而有機(jī)涂層亦是鍍鋅波紋板防腐最有效、最經(jīng)濟(jì)和最普遍的方法之一。但研究發(fā)現(xiàn)單靠鍍鋅波紋板鋅層和傳統(tǒng)的涂層配套是達(dá)不到理想防腐效果。如某碼頭采用傳統(tǒng)的涂層配套在使用未滿5年后發(fā)生腐蝕的情況（見(jiàn)圖1）。為此，根據(jù)目前鍍鋅波紋板的鋅層厚度情況，結(jié)合鋅層表面原有的傳統(tǒng)的涂層配套，通過(guò)變更相關(guān)的涂層配套及其試驗(yàn)，尋求符合產(chǎn)品防腐耐久年限要求的鍍鋅波紋板有機(jī)涂層配套。

圖1 未滿5年鍍鋅的波紋板發(fā)生腐蝕

2. 鍍鋅鋼板腐蝕的因素

港機(jī)產(chǎn)品所處的潮濕鹽霧環(huán)境是造成鍍鋅波紋板銹蝕的主要原因。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)其腐蝕問(wèn)題主要來(lái)自于如下幾個(gè)方面：

（1） 潮濕造成的腐蝕。沿海地區(qū)大氣中夾雜的大量鹽類顆粒和氯化物，很容易黏附在漆膜表面，特別是NaCl、MgCl等氯化物，具有很強(qiáng)的吸濕性，在空氣濕度較大的情況下，極易在涂膜表面形成水膜，由于水的溶解作用，這層水膜實(shí)質(zhì)上是一層含有溶解鹽的電解液膜。這層電解液膜對(duì)漆膜具有較強(qiáng)的腐蝕性。而沿海地區(qū)大氣的鹽含量很高，會(huì)加速表面液膜的形成。同時(shí)氯離子本身又具有很強(qiáng)的侵蝕性，它是形成點(diǎn)蝕的主要因素。點(diǎn)蝕一旦形成，鍍鋅波紋板就會(huì)很快腐蝕。因而沿海大氣的高含鹽量對(duì)鍍鋅波紋板有機(jī)涂層漆膜的破壞起到主要作用。

（2）表面處理及施工不當(dāng)。如波紋板表面有油污、灰塵，焊道表面處理不干凈等，以及涂料施工時(shí)或涂層固化時(shí)的參數(shù)不符合相關(guān)要求，這些均易造成銹蝕。

（3）風(fēng)沙侵蝕。沿海地區(qū)通常會(huì)受到海風(fēng)和亞熱帶季風(fēng)的侵襲，常年風(fēng)力較大，風(fēng)攜帶港口附近的海沙、露天堆放的礦砂對(duì)表面涂層的常年高速?zèng)_擊，造成對(duì)漆膜的機(jī)械磨蝕，使涂膜變薄，直至失效。

（4）有機(jī)涂層配套設(shè)計(jì)方案不佳。如傳統(tǒng)的涂層配套：環(huán)氧底漆（50μm）+聚氨酯面漆（50μm）。

（5）未及時(shí)定期維護(hù)。鍍鋅波紋板腐蝕分為均勻腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕這3種類型。特別要注意的是點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕。點(diǎn)蝕會(huì)隨著時(shí)間的增加不斷地往縱深處腐蝕；縫隙腐蝕常發(fā)生在焊縫或連接部。點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕因不易察覺(jué)而常會(huì)被忽略維護(hù)。

依據(jù)ISO 12944-2：1998（見(jiàn)表1）對(duì)鍍鋅波紋板所處區(qū)域的大氣腐蝕環(huán)境進(jìn)行腐蝕等級(jí)判定，并依據(jù)鍍鋅波紋板預(yù)期壽命（見(jiàn)表2）設(shè)計(jì)合適的防腐涂料及涂裝體系。

3. 有機(jī)涂層防腐蝕機(jī)理

有機(jī)涂層之所以能對(duì)鍍鋅波紋板進(jìn)行防腐蝕保護(hù)來(lái)自于有機(jī)涂層對(duì)環(huán)境介質(zhì)具有良好的屏蔽作用，可以阻止或抑制侵蝕性粒子、水、氧和離子透過(guò)涂層，使腐蝕介質(zhì)與鍍鋅波紋板隔離。

此外，很多涂層通過(guò)在顏填料中加入緩蝕性物質(zhì)或犧牲陽(yáng)極型物質(zhì)來(lái)進(jìn)一步提高耐蝕性。

有機(jī)涂層與鍍鋅波紋板之間的良好黏合力也對(duì)防止鍍鋅波紋板腐蝕有一定的作用。

以上的各種機(jī)理綜合起來(lái)，從而使有機(jī)涂層可以全面抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展。

在鍍鋅鋼板升的有機(jī)涂層的防腐作用可以通過(guò)下圖2進(jìn)行表述。

圖2 密閉的涂層系統(tǒng)能有效保護(hù)鍍鋅波紋板表面

從涂層對(duì)鍍鋅波紋的防腐蝕基本理論得出：密閉的涂層系統(tǒng)提供惰性的屏蔽層保護(hù)鍍鋅波紋板表面，通過(guò)底漆組份中的主要成膜物質(zhì)與鍍鋅波紋板表面形成牢固的粘附力，以及中層漆減慢水份通過(guò)，而形成對(duì)鍍鋅波紋板表面的屏蔽效應(yīng)，達(dá)到防腐保護(hù)效果。

4. 有機(jī)涂層配套的涂裝設(shè)計(jì)

目前，有機(jī)涂層的涂裝設(shè)計(jì)可參考2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是ISO 12944-1998，另一個(gè)是ISO 20340-2003。

ISO 12944-1998 Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂料防腐蝕保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。它有8個(gè)章節(jié)，其中ISO 12944-2是關(guān)于腐蝕環(huán)境的定義，完全適用于鍍鋅波紋板有機(jī)涂層，如在C5大氣腐蝕環(huán)境條件下，暴露1年后，低碳鋼損失650～1500g/m?，鋅層質(zhì)量損失30～60 g/m?，相當(dāng)于膜厚損失4.2-8.4μm，若發(fā)生點(diǎn)腐，局部膜厚的損失將會(huì)更大。又如ISO 12944-5中，詳細(xì)規(guī)定了重防腐涂料涂裝配套方案以及腐蝕環(huán)境、使用壽命和漆膜厚度的關(guān)系。即熱浸鍍鋅鋼材在C5環(huán)境中的有機(jī)涂層配套總干膜厚度至少要≥160μm。

標(biāo)準(zhǔn)指出，涂裝配套系統(tǒng)的中期耐久性年限為5～15年，但在實(shí)際的操作過(guò)程中，我們必須綜合考慮產(chǎn)品的使用環(huán)境、耐久性年限的要求，進(jìn)行產(chǎn)品涂層配套的設(shè)計(jì)。

同時(shí)，必須澄清，在ISO 12944標(biāo)準(zhǔn)中，耐久性不是商業(yè)上的擔(dān)保時(shí)間，而是指配套涂層達(dá)到第一次大修前的時(shí)間，此時(shí)涂層狀態(tài)達(dá)到ISO 4628-3的Ri3級(jí)，銹蝕面積為1%。除使用壽命外，這些定義和范圍均適用于鍍鋅波紋板有機(jī)涂層配套。