钢材表面处理检查

1钢材的表面处理

正确良好的钢材表面处理是防腐蚀涂料涂装的基础。表面处理包括：①钢材(焊缝)表面缺陷的修正;② 钢材表面可见和不可见污染物、锈蚀和氧化皮等杂质的清除;③获得一定的表面粗糙度以利于涂层的良好附着。

钢材表面处理的方法，包括溶剂、水和洗涤剂的清理，手工和动力工具打磨、高压水喷射、磨料喷射和抛丸清理等。本文的内容将引用不同的标准规范来介绍涂装规格书中的钢材表面处理要求。这些标准规范可能对读者来说不是太熟悉，但却是必须掌握并熟练应用的。附录中收录了本文中涉及的钢材表面处理的相关标准规范，大家可以进一步学习相关内容。

2钢材的表面状态

在钢材除锈前，要先检查钢材的表面状态。

根据标准GB 8923 -1988/IS0 8501 -1和ISO 12944 -5，锈蚀等级为D级的钢材，由于点蚀遍布，所以不适宜于涂漆。焊缝可能有气孔、咬边和飞溅，太过粗糙等都不利于涂料的涂覆保护。

IS0 8501 -3和NACE RP 0178是针对焊缝、切割边缘和其它钢材表面缺陷处理的标准规范。对于钢材表面缺陷的处理，可以在表面除锈前进行，也可以对焊缝轻度扫砂后进行(此时能更清楚地发现焊缝缺陷)。

3表面处理前的污染物

钢材表面的污染物大致可以分为不可见污染物和可见污染物。

不可见污染物主要是指工业大气沉积下来的化学物质和海洋大气沉积下来的氯盐。这些不可见污染物不能用打磨或喷砂的方法除净。SSPC SP12/NACE No.5中附录A有相关可溶性盐分的说明。IS0 8502 - 6、IS0 8502 -9和SSPC Guide 15介绍了可溶性盐分的收集和分析的方法程序。

可见污染物有污泥、印记等，较难去除的主要是油脂。这些油脂来自于施工人员的脚底、手上、工具设备上的润滑油以及柴油发动机等。钢材表面的油脂判定方法有“表面洒水”、“紫外线黑灯”和“验油纸测试” 等。钢材表面检测到油脂，要求采用适当的方法清理，参考标准SSPC SPI“溶剂清理法”。

4手工和动力工具的清理

手工工具的打磨清理，包括钢丝刷、刮刀、凿子、锤子和砂纸等。如果规格书要求进行手工清理，对于待清理表面应该没有油污。所有工具应该结实可靠，钢丝刷的刷丝不能有弯曲断裂，刮刀坚硬有锋口。

动力工具通常是由压缩空气驱动或通电驱动的，通过切削、旋转和撞击等来打磨清理钢材表面。常用的动力工具有旋转钢丝刷、砂纸盘、砂轮片、针枪等。电动或风动砂轮主要用于清除毛刺，清理焊缝，打磨厚锈层等。

检查员要检查不同的钢结构部位所用的动力打磨工具;对风动工具，要检查其压缩空气压力、油水分离器、风管口径大小和长度等。旋转钢丝刷并不能有效地去除氧化皮、焊接飞溅物等;它对松动浮锈及其它附着的杂物有效;过多使用钢丝刷会产生光滑的表面，从而为大多数涂料提供较差的表面状Q;旋转钢丝刷还容易将油和油脂散布在表面上。砂纸盘比钢丝刷有效，对边缘打磨和飞溅物的去除也有效，但对内角焊缝则无能为力。针枪适用于狭小区域、边角、凹坑处的除锈，但是容易产生毛刺。砂轮对尖锐边缘打磨、凹坑清洁、磨平焊烽及去除飞溅物、毛刺极为有效。风铲可以除去松散厚锈，焊缝夹渣。笔形钢丝刷和锥形小砂轮专门用来对付角、孔等狭小地方。

GB 8923/IS0 8501 -1中St2和St3是关于手工和动力工具清理的标准，SSPC VIS3中SP2是手工清理级别，SP3、SPII和SP15是动力工具清理级别。

需要说明的是，国家标准GB 8923和国际标准 IS0 8501 -1中的St2和St3的区别在于St2级是彻底的手工或动力工具打磨清理，而St3是非常彻底的手工或动力工具打磨清理，表面裸露出金届光泽，也就是说这两个级别采用的打磨清理方法是一致的，惟一的区别是清理的程度。而SSPC标准中的手工工具清理标准是SP2，动力工具清理标准是SP3，两者是以工具来区分的。

SP11是动力工具打磨中惟一规定粗糙度不小于 25 l_tm的清理级别，SP15是商业级打磨清理级别，允许痕迹残留每9 in2不超过33%。

5磨料喷射清理

磨料喷射清理是钢材表面处理中非常有效也是最常用的除锈方法。涂装检查员所要进行的工作也相对要复杂和更多一些。

5.1磨料

检查员要检查喷射用的磨料是否符合涂装规格书的要求。

对非金属磨料(包括矿物质和矿渣)的处理要求按IS0 11127或SSPC ABI进行测试检查，内容见表 1。常见的非金属磨料包括石英砂、精炼铜矿渣、石榴石等。

金属磨料的要求按IS0 11125和SSPC AB2进行测试检查。IS0 11125的要求类似于IS0 11127，SSPC AB2要求检测的内容包括非磨料残留、铅含量、水溶性杂质和含油量。常用的金属磨料包括钢丸、钢砂和钢丝段等。

重复使用的金属磨料，检测要求见SSPC AB3，内容包括粒度尺寸、硬度、粒度形状、密度、耐用性、化学成分、电导率和清洁度等。

5.2设备

喷射清理用设各方面，检查员应该检查磨料空气软管、喷砂软管、软管接头和喷嘴等。

压缩空气输送管道的距离长短会影响空气压力。橡胶软管的长度不能太长，尺寸应为喷嘴孔径的 3 -4倍。

喷砂磨料软管要安全可靠，避免使用替代品，因为真正的喷砂软管内胶层有炭黑可以消除静电。喷砂磨料软管内径为所用喷嘴直径的3-4倍。

喷砂磨料软管的接头要采用外套式接头，临时简易的内插式安全性能太差。

喷嘴的口径与喷砂用软管和空气软管的口径选择有很大关系。当喷嘴磨损时，要及时更换新的喷嘴。喷嘴的磨损可以用锥形的测试仪探入内部进行测试。

5.3油水分离

压缩空气中的油和水分会严重影响喷射清理的表面质量和效果，进而影响到防腐涂层的性能。工作时要时常检查油水分离器的工作状况。

根据ASTM D 4258进行“吸墨测试”，可以用白色吸收试纸或布检查用于喷射清理用压缩空气中所含的微量油和水。

5.4喷射压力

喷射压力对喷射清理的效率和粗糙度大小有很大影响。通常要求喷射清理的压力达到6.2 -6.9 MPa。用注射针压力计对其进行测试。在征得喷砂者的同意后，检查者或操作者应在进行磨料喷砂、软管实际使用时，在尽可能接近喷嘴后部处将注射针塞入软管，并进行测试。

5.5表面清洁度

喷射清理的表面清洁度是涂装规格书中重要的内容。GB 8923-1988/IS0 8501 -1: 1988和美国SSPC/ NACE联合标准对此有详细的说明和规定。不同标准之间的对应关系见表2。

GB 8923-1988和IS0 8501 -1：1988的文字描述和参考照片是在同一个标准中的。SSPC/NACE联合标准中每个喷射清理级别都是一个单独的标准，相应的参考照片包括在另一个标准SSPC Visl“干磨料喷射”中。

实际喷射清理工作中的情况不一定与标准中的照片或文字完全一样，因此可以在相关方面正式喷射清理前，先试喷一块样板，参考相应的标准中的规定清理清洁度，制订该项目的验收标准。

6抛丸清理

6.1磨料

抛丸用的金属磨料通常是钢丸、钢砂和钢丝切丸等，或者它们的混合物。

不同颗粒度的磨料的混合对清理效率和粗糙度有很大关系。喷射清理中要很好地控制颗粒度大小的混合比，逐步地添加新磨料。

6.2抛丸机器

抛丸机器在工作的同时会对自身有损害，因此要定期地检查和维护。典型的抛丸机器主要包括4个部分：抛头、抛丸室、磨料处理系统和除尘器。某一或几个部件出现问题时，就会影响抛丸机器的工作。

7表面粗糙度

通过喷射或抛丸清理后的钢材表面，涂装规格书中规定2个质量检查指标：表面清洁度和表面粗糙度。表面粗糙度能增加表面积，对涂层有锚固咬合作用，能增强涂层的附着力。粗糙度不能太小，否则附着力不佳;也不能太大，否则会使波峰处因涂层覆盖不良而产生点蚀。一般防腐涂层的粗糙度要求Ry5在30 - 85 μm。

检查粗糙度的有多种方法和标准规范：GB/T 13288、NACE RP0287、ASTM D4417和IS0 8503。

国家标准GB/T 13288阐述了粗糙度样块比较法的定义和方法，NACE RP0287是钢材表面粗糙度的复制胶带测定法。

ASTM D4417包括了3种粗糙度判定的方法，方法A:样块比较法;方法B：轮廓深度测量仪;方法C：复制胶带法。

国际标准IS0 8503 -1定义了粗糙度样块比较法的技术要求;IS0 8503 -2是样块比较的测定方法;ISO 8503 -3是显微调校法;IS0 8503 -4是触针法;ISO 8503 -5介绍了复制胶带法。

8表面处理后的污染物

8.1可溶性盐分

严格的涂装规格书会要求喷射清理后钢材表面在涂漆前进行可溶性盐分的检测，因为可溶性盐分是涂层起泡缺陷的最主要原因。

测试盐分的方法程序有很多标准规范，常用的方法是按IS0 8502 -6 BRESLE方法取样，按IS0 8502 - 9进行电导率测定。美国SSPC Guide 15介绍了可溶性盐分的取样和分析。

8.2灰尘

喷射清理后的钢材表面，会有大量灰尘，并且存在于粗糙表面的波谷中，如果不彻底清除，会影响附着力，导致涂层起泡等缺陷。

检查灰尘清洁度，可按IS0 8502 -3“压敏胶带法” 进行，透明的压敏胶带压在喷射清理后的表面，再贴在白纸上可以清晰地看出灰尘的多少和颗粒大小。涂漆前灰尘可以用压缩空气吹净，但要注意空气是否含有水分和油，避免再次造成污染。采用真空吸尘器除尘是较好的灰尘清洁方法。

8.3油脂

处理好的钢材表面在涂漆前，须再次检查油脂的存在，如有油脂要采用“溶剂清理”法清除后才能涂漆，否则会影响涂层的附着力等性能。

9结语

防腐蚀涂料涂装成功的关键因素之一是良好的表面处理。结构缺陷的修正可以避免涂层覆盖不良带来的缺陷，规定清洁度和粗糙度有助于提高涂层的附着力，钢材表面通常使用手工和动力工具，磨料喷射和抛丸进行除锈清理，溶剂清理是这些方法的辅助手段。

涂装检查员在钢材表面处理过程中，检查的内容包括：表面处理设备和材料、喷射抛丸用磨料、压缩空气的压力和清洁与否等。

涂装检查员要有效灵活地利用相关规范标准来判断表面处理的清洁度、粗糙度等是否达到了涂装规格书的要求。复制胶带、样块比较法和触针法可以用于判断粗糙度。规格书中规定的可溶性盐分、油脂、灰尘等也是表面处理中需要检查的内容。