[摘要]本文为国家重点新产品——“转锈金刚”JZ.CXFX-N，在钢结构油漆涂装工程应用的经验总结。实践表明：以JZ.CXFX-N转锈金刚新材料代替抛丸、喷砂除锈的涂装新工艺，不仅提高了油漆涂装的内在质量、防腐蚀长效性，而且显著降低涂装加工成本。同时，具备施工简便、节能减排的效用。
关键词：钢结构涂装前处理除锈防腐蚀
0、引言
钢结构油漆涂装质量好坏的关键因素之一就是除锈与防锈，而油漆涂装前除锈属于钢结构施工的隐蔽工程，彻底除锈是提高油漆内在质量的重要保证。
目前，钢结构工程涂装前除锈的通行方法主要是机械抛丸和喷沙、手工电动打磨等传统方法，如果在钢铁表面留有余锈，锈核就会造成钢铁底材继续腐蚀，即使除锈非常干净，新金属表面积加大，吸收水量增多，受环境腐蚀介质影响造成锈蚀的可能性就大。在这种情况下，油漆涂装往往达不到预期的防腐蚀年限，即使采用长效防腐蚀油漆体系施工，其防锈时间也会由此而大打折扣。因此，油漆防腐蚀，其关键是使金属表面不再存在继续生锈的条件。
本文介绍的钢结构工程高耐蚀涂装新工艺，主要以专利技术、国家重点新产品——JZ.CXFX-N转锈金刚新材料的应用为主线，根据近两年工程应用经验总结，着重在油漆涂装时钢铁金属表面除锈方法的不同，而带来涂装前处理工艺的变革，表现为内在质量的提高、防锈年限的延长、以及施工简便、应用灵活、成本降低、节能减排等利益。材料的创新性带来了工艺的先进性，具有极大的推广应用价值。
1、转锈金刚JZ.CXFX-N简介
JZ.CXFX-N转锈金刚是一种稠状液体的特种功能涂剂，作为钢铁防腐蚀涂装前的表面处理新材料，只针对铁锈发生作用，具有除锈与防锈的双重功能。可以直接通过刷、抹、喷等方式涂在锈蚀的钢构件表面，常温下0.5—1小时后，表面钢锈被转化生成灰黑色防锈物质，紧密地附着在钢铁表面(附着力1级)，形成高耐蚀膜层，作为底层，能有效提高油漆涂装的防腐蚀质量。
该膜层致密(厚度约原锈层厚度的一半，通常为几微米，22小时后固化完全)、绝缘，完全阻断了进一步生锈的条件，而且表面平整粗糙，室内防锈可达一年，作为油漆底层能显著提高涂装防锈的长效性，加强重防腐能力。从转锈金刚JZ.CXFX-N与各种不同体系的油漆配套使用的经验来看，其配合性、结合力都很好，由于其除锈彻底、防锈力强，能延长各类油漆体系的防腐时限，对于普通防锈漆而言，表现尤为明显，按规范施工的情况下，可以提高1倍以上的防腐蚀周期。
由于该种新材料的如上性能，使钢结构生产加工中的现存难题得以解决，因而具有如下施工优势：
(1)、按GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准，即使D级锈蚀的钢材也无需抛丸、喷砂除锈，可直接喷、刷转锈金刚JZ.CXFX-N而达到转锈除锈的目的，其除锈等级相当于Sa2.5、St3水平。这为大型构件、构造复杂的节点等野外施工带来了极大的方便。
(2)、工厂生产大型复杂钢构件的过程中，由于下料、抛丸、焊接等工序流程需要一周甚至半月时间，在进入油漆工序之前，抛净的钢表面又出现二次锈蚀，直接造成环氧底漆结合不牢、鼓泡等质量缺陷。利用该种材料除锈、防锈功能，可以完全克服这一难题。
(3)、热扎加工的重型钢材表面，通常覆盖有一层厚达毫米级而且非常致密坚硬的钢蓝色氧化皮(化学成分为Fe3O4)，抛丸喷砂除锈极难彻底清除干净。Fe3O4本是铁矿石的自然存在形态，性质稳定，但与空气接触后，会慢慢氧化生成疏松的红锈(化学成分为Fe2O3)。在氧化皮上涂刷转锈金刚JZ.CXFX-N后，生成的防锈膜层可完全隔离空气，达到防腐蚀的目的。
(4)、钢结构工程施工过程中补涂除锈、后期使用维护过程中除锈，在简单清理掉漆皮、油污、尘垢之后，也可直接涂刷该种材料，表干之后1—2小时就可涂刷油漆。该种材料对油漆没有损伤，老漆表面经涂刷后与新漆结合力更好。
(5)、JZ.CXFX-N转锈金刚的使用方法与油漆相同，其施工规范可以参照《钢结构防腐涂装工艺标准(508-1996)》中油漆的施工要求进行。由于该种材料的黏度比油漆小很多，而且只需要将钢表面润湿即可，因此，1公斤覆盖面可达40平方米，材料消耗是油漆的1/8左右。
(6)、JZ.CXFX-N转锈金刚无毒、无味、不污染环境，适用于各类标号的钢材、铸铁、铁合金，只与其腐蚀产物发生作用，无损钢铁基体，对钢铁的金相组织没有任何损伤，因此，不影响钢铁的机械力学性能(抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性)。
2、转锈金刚JZ.CXFX-N涂装工艺
转锈金刚JZ.CXFX-N新材料的应用为钢结构行业抛丸、喷砂除锈方法提供了又一新的选择，该工艺与传统工艺的不同之处在于油漆涂装前的除锈处理工序，采用该方法为钢结构工程从工厂生产加工到户外安装的施工安排带来了更大的灵活性。
2.1、与传统工艺流程比较
传统工艺流程：下料——抛丸除锈——焊接——油漆涂装——安装——
新工艺流程：下料——焊接——喷涂除锈——油漆涂装——安装——
采用新材料转锈金刚JZ.CXFX-N除锈的涂装新工艺具有如下特点：
(1)新工艺以转锈金刚JZ.CXFX-N喷涂除锈替代了抛丸或喷砂除锈，具有节能减排的效应：勿需机械，不消耗电能，也没有粉尘排放。
(2)其除锈工序放在了焊接之后、油漆涂装之前，可以将该步工序与油漆工序合并在一个车间实施，简化了钢构件的物流程序，尤其适合自动涂装生产线。
(3)与传统工艺比较，对于大型复杂钢构件，不存在因焊接时间过长造成二次锈蚀而影响油漆涂装质量的顾虑。
(4)由于转锈金刚JZ.CXFX-N喷涂除锈后生成的防锈膜层具有超强的防锈能力，室内存放一年也不会再产生二次锈蚀，室外不淋雨的情况下可达半年，可以不必立即进行油漆涂装，为施工安排带来了灵活性。
(5)特大型钢构件、复杂的构造节点等，无法抛丸加工的构件，以及户外现场施工等情况，也无需喷砂除锈，直接喷涂除锈即可，为除锈油漆施工带来了工艺上的变革。
(6)转锈金刚JZ.CXFX-N在转锈除锈的过程中，通过分子键合力与基底金属牢固结合，同时，形成的防锈膜层平整而紧密，呈微观网状结构，油漆高分子渗入其中，因此与油漆的结合力更强。该膜层可与各类油漆(红丹、酚醛、沥青、氨基、醇酸、硝基、聚酯、环氧、乙烯、聚氨酯、丙烯酸等)、膏灰、涂料(防火涂料、粉末涂料等)配套，不存在油漆起皱、鼓泡等相溶性问题。
2.2、与传统工艺结合应用
对于固守于传统生产加工习惯以及需要大面积清除氧化皮的情况，转锈金刚JZ.CXFX-N新材料的应用也提供了如下的工艺流程选择：
综合工艺流程：下料——抛丸除锈——焊接——喷涂除锈——油漆涂装——
该种方案可以缩短抛丸除锈时间，除去部分铁锈、氧化皮即可，余留部分在焊接之后、油漆涂装之前，喷涂除锈时彻底祛除。其优点是：
(1)即使钢构件焊接加工时间过长，过程中产生二次锈蚀，也可在喷涂除锈时一并祛除。
(2)焊接部位由于焊药的腐蚀性，油漆涂装之后往往是最容易锈蚀的地方，喷涂除锈也可以解决该问题。
2.3、喷涂除锈方法及经验
转锈金刚JZ.CXFX-N为单组分液体，无需稀释剂，无毒无异味，只与铁锈发生作用，无损钢铁、不产生应力腐蚀，其施工规范及使用工具与油漆相同，有关注意事项及应用经验如下：
(1)施工时除刷、滚、喷涂处理方式外，也可用棉纱蘸转锈金刚JZ.CXFX-N擦涂。施涂之前，只需对灰尘、泥沙、油物等作简单清理。
(2)涂刷时，使铁锈完全润湿即可，涂刷过多造成淌积，表干时间变慢，且影响成膜质量。
(3)施涂之后，0.5—1小时左右即达成表干(现场经验判断为：红色铁锈转变成灰黑色膜层，且不粘手指)，建议在2—4小时后进行油漆施工；也可以在第二天或更长的时间后进行油漆涂装，如在野外，油漆前需要防止雨淋。
(4)直立的钢构宜从上向下施涂，1公斤转锈金刚JZ.CXFX-N可以覆盖35—40平方米，锈多则消耗稍多，锈少用量则少。
(5)采用该工艺的长效防腐蚀性能，与喷涂锌、铝之后的油漆涂装的防腐蚀周期相当。但经冷镀锌或热镀锌的钢材，发生锈蚀后，不适于采用该种方法除锈。
3、工程应用举例
JZ.CXFX-N转锈金刚获得了国家专利许可，2008年被列入国家重点新产品计划(国科发计字[2008]658号文件)，经行业相关专家鉴定授予国家重点新产品证书。从新产品研发到近两年推广应用过程中，在钢结构防腐蚀涂装施工工艺方面积累了大量经验，已能很好地融合在工程施工之中，以下是工程实际应用有一定代表性的例子。
3.1、门式轻钢厂房工程
成都某钢结构公司，2008年初承接外地的门式轻钢厂房建设工程，该工程用钢量5000吨，以现场施工的方式抛丸除锈不能用，喷砂粉尘太大不为甲方接受，采用转锈金刚JZ.CXFX-N现场施工，集中下料、焊接之后，喷涂除锈、油漆施工，现场吊装。整个施工过程一气呵成，工序衔接紧密连贯，后期点补少，减少了构件转运环节，大大提高了工效、缩短了工期。
在工程交付验收前，过去曝露的主体容易出现二次锈蚀的焊接部位，也完好如初，采用该种新材料的工艺应用受到了施工、监理方好评。
3.2、公路桥梁工程
某公路横跨钢桥支撑架及护栏工程，由于喷砂除锈受现场的实际情况限制，在经过试验认证之后，选择了转锈金刚JZ.CXFX-N除锈/防锈涂装工艺，在现场焊接安装完成之后，除锈与油漆涂装连续完成，前后时间错开半天，即先施涂转锈金刚JZ.CXFX-N作油漆前处理，第二天从原工作点开始涂装环氧富锌漆。在工期紧张的情况下顺利完成了施工并通过了验收。
在传统工艺中，环氧漆系列对钢表面抛丸喷砂除锈要求很高，如果除锈不彻底，或加工过程中产生二次锈蚀，都将影响油漆的结合力，出现鼓泡，需要修补。采用新工艺后，转锈金刚JZ.CXFX-N转锈形成的防锈膜层与环氧漆结合很好，没有鼓泡、起皮现象。
3.3、变电站钢结构工程
变电站钢结构包括变电设备底座槽钢、支架、封板和设备阀兰、外壳及土建部分的砼杆焊口、钢横梁、接地引下线、电缆支架等部分。过去使用普通防锈漆，1—2年后钢结构表面就锈迹斑斑，施工方采用转锈金刚JZ.CXFX-N除锈、防锈，再配合环氧体系底、中、面漆作长效防腐蚀处理。转锈金刚JZ.CXFX-N的使用，进一步增强了重防腐的作用，收到了很好的效果。
一部分护栏钢构使用转锈金刚JZ.CXFX-N除锈/防锈，配合普通防锈漆，3年时间仍然完好，不见锈迹。而漏涂转锈金刚JZ.CXFX-N的地方，1年左右即发生锈蚀。经验表面，即使钢材没有明显锈蚀的地方，施涂转锈金刚JZ.CXFX-N之后也可显著提高防腐蚀的长效性。
3.4、出口大型机械生产
山东某大型钢铁机械设备出口生产企业，时有设备在海运过程中出现局部腐蚀的情况发生，厂家分析原因确定：由于海洋气候环境下，大气腐蚀性较内陆更强，对油漆涂装加工质量要求更精细，腐蚀部位常出现在焊接处或因油漆前除锈不彻底、加工过程中二次锈蚀导致。
该厂采用转锈金刚JZ.CXFX-N在焊接之后除锈，不仅使焊接部位得到了防腐蚀保护，而且解决了生产过程中工序间流转产生二次锈蚀的问题，因此提高了产品的涂装质量，很好地解决了这一问题。
3.5、住宅铁花护栏工程
成都华阳麓山国际楼盘20000米方矩管铁花护栏工程，使用普通防锈漆施工，开发商要求防锈保质期三年，施工方考虑到传统的人工打磨除锈、油漆施工达不到防锈要求，为增加防腐蚀长效性，采用转锈金刚JZ.CXFX-N作现场施工。为了避免因住宅外墙摸灰、涂料施工交叉作业而破坏护栏漆面，施工安排作了调整，即：在工地现场集中下料、焊接，涂抹转锈金刚JZ.CXFX-N除锈，干后只施涂一道底漆保护防锈膜层，然后安装，待外墙涂料施工完成，交付验收前统一覆盖面漆。
按此工艺施工不仅增强了防腐蚀长效性，而且因替代人工除锈，大大提高了工效、缩短了工期，综合成本与传统方法相当，还进一步减少了后期维护费用。
3.6、矿场塔架罐体维护工程
某工程公司过去承接的矿场钢结构塔架、罐体工程，采用传统的油漆涂装工艺施工，在保质期内出现了局部锈蚀，需要维护。由于点状、块状锈蚀在钢结构表面分布较广，人工打磨除锈难度大、成本高，采用转锈金刚JZ.CXFX-N作维护施工，小管件用涂抹的方法、大面积用喷涂的方法，直接进行表面除锈处理，表面有锈的点、块转化成了黑色的防锈底层，油漆完好的大部分表面焕然一新，与新漆结合力更好。由此使维护变得简单高效，节约了施工成本。
4、应用成本简析
4.1、除锈工序成本对比
采用新工艺以转锈金刚JZ.CXFX-N代替抛丸、喷砂除锈减少了施工设备机具、能源消耗，消除了粉尘排放污染，具有节能减排的效用。从实际使用收集的数据来看，在除锈达到Sa2—Sa2.5级同等水平的情况下，抛丸、喷砂除锈与转锈金刚JZ.CXFX-N除锈的对比参考数据如下：
项目抛丸喷砂转锈金刚JZ.CXFX-N
成本(元/平方米)3.9553.62
差额(元/平方米)-0.33-1.38
节约加工成本8%28%
说明：(1)抛丸、喷砂除锈的成本数据来自部分钢结构企业的数据综合，不含全年的设备维护费用分摊成本。
(2)抛丸、喷砂除锈的成本费用与除锈等级有关，即指，与除锈的彻底程度有关，除锈等级越低，相应成本消耗越少。
(3)转锈金刚JZ.CXFX-N的除锈成本包括材料消耗与除锈的人工成本。
4.2、后期维护成本分析
后期维护成本指钢结构业主使用过程中的维护费用，显然，涂装质量越高，防腐蚀周期越长，其年均分摊的维护成本越低。以公式说明如下：
钢结构维护成本(元/平方米*年)：F=(M/S)/T
其中：M——为维护工程费用；
S——为维护工程面积(钢构展开面积)；
T——为防腐蚀周期。
转锈金刚JZ.CXFX-N将锈转化形成防锈膜层，作为油漆底层，能显著提高T值，使工程业主的使用维护成本成倍下降。
5、总结
通过两年时间各类钢结构工程的施工实践，基于转锈金刚JZ.CXFX-N新材料应用的高耐蚀涂装新工艺显示了突出的优势。在钢结构行业，不仅在“工厂加工，现场安装”的施工模式中可以采用，从而解决了加工过程中的焊点腐蚀、二次锈蚀问题，更为野外施工现场加工安装的模式提供了更为简捷、高效的除锈方式。其超强的防锈性能，作为油漆底层，无论是普通油漆，还是重防腐体系，都能提高其防腐蚀长效性，而且，较传统的抛丸、喷砂除锈成本更低，同时具有节能减排的社会效益。
[参考资料]
1、《腐蚀与防护手册》化工部化工机械研究院主编。
2、金洲“JZ•CXFX-N除锈防锈剂”国家重点新产品计划申报书。
3、GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
4、2008年第四期《中国钢结构产业》“钢结构除锈新技术”作者：叶云川
5、《钢结构防腐涂装工艺标准》(508-1996) |
