TBM設(shè)備的防腐處理

蔣于波，龍 靜

(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 610072)

1 前 言

全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(簡(jiǎn)稱TBM)在隧洞開挖中具有快速、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但TBM設(shè)備在使用過程中不可避免的會(huì)因施工環(huán)境、工況等因素，使得結(jié)構(gòu)件表面涂層出現(xiàn)不同程度的脫落和創(chuàng)傷，未脫落涂層也會(huì)發(fā)生碳化，不能對(duì)設(shè)備基體起到保護(hù)作用。

四川錦屏二級(jí)水電站引水隧洞工程在TBM掘進(jìn)完成后，根據(jù)時(shí)值干季適合戶外施工、存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)不確定等特點(diǎn)，提出了對(duì)TBM設(shè)備進(jìn)行清理、噴砂除銹、涂刷高品質(zhì)涂層的防腐處理方式，從而達(dá)到保證TBM設(shè)備性能、長(zhǎng)期存儲(chǔ)、便于再次組裝使用的目的。

2 TBM設(shè)備的防腐

為保證防腐質(zhì)量，在采取了人工初步清理后，用噴砂除銹對(duì)TBM設(shè)備鋼件表面進(jìn)行清理(不具備噴砂除銹條件的部位采用人工除銹)，然后用高壓無(wú)氣噴涂涂層的方式，結(jié)合氣噴涂、刷涂、滾涂等多種方式進(jìn)行涂裝，最終達(dá)到防腐目的。

TBM設(shè)備防腐整體工藝流程為:TBM設(shè)備表面清理→噴砂除銹→檢驗(yàn)合格→噴涂底漆→干燥時(shí)間→檢查合格→中間漆涂裝→干燥時(shí)間→檢查合格→面漆涂裝→干燥時(shí)間→檢查驗(yàn)收。

2.1 TBM設(shè)備表面處理

2.1.1 預(yù)處理

在噴砂處理前，使用高壓水清洗機(jī)、空壓機(jī)、刮刀、鏟刀等工具設(shè)備，將設(shè)備表面的油污、油脂、砂石料覆蓋層等雜物處理干凈。在噴砂前首先檢查設(shè)備表面，確保鋼件表面無(wú)焊瘤、毛邊、毛刺等，若與要求不符，則需人工打磨加以清除。最后使用清潔劑或溶劑將鋼材內(nèi)外表面的油漆、污垢清理干凈。

預(yù)處理施工中對(duì)液壓系統(tǒng)、連接面螺栓、連接軸等關(guān)鍵部件進(jìn)行保護(hù)，防止在噴砂過程中對(duì)精密部件造成損壞。具體保護(hù)措施如下:

(1)使用堵頭封堵所有液壓系統(tǒng)接頭;

(2)使用塑料堵頭封堵所有結(jié)合面的螺栓孔;

(3)連接軸等精密件使用擦機(jī)布包裹。

2.1.2 噴砂除銹

噴砂除銹是以無(wú)油壓縮空氣為動(dòng)力，將干燥的磨料通過專用的噴嘴，高速噴射到件體表面，依靠磨料棱角的沖擊和摩擦除掉銹蝕和雜質(zhì)，以獲得具有一定粗糙度并能顯現(xiàn)出金屬本色的表面。

錦屏二級(jí)水電站TBM設(shè)備表面處理大部分采用噴砂除銹工藝，對(duì)于不具備噴砂除銹條件的部位采用人工除銹。噴砂處理選用的磨料為優(yōu)質(zhì)、干燥、潔凈的棕剛玉，粒度范圍0.7～1.2mm。該種磨料具有純度高、結(jié)晶好、流動(dòng)性強(qiáng)、線膨脹系數(shù)低、耐腐蝕的特點(diǎn)，在應(yīng)用過程中具有不起爆、不粉化、不開裂的特點(diǎn)，能有效降低粉塵，保持作業(yè)環(huán)境良好。噴砂后對(duì)磨料進(jìn)行回收，去除粉塵后經(jīng)過篩選，放入烤箱中干燥后再次使用。

噴砂作業(yè)流程見圖1。

噴砂除銹技術(shù)要點(diǎn)如下:

圖1 噴砂作業(yè)流程

(1)噴砂材料應(yīng)定期更換，使用前應(yīng)經(jīng)凈化干燥處理，表面不得有油污，含水率小于百分之一，噴砂材料用后如仍能滿足工藝指標(biāo)要求可重復(fù)使用。

(2)凈化干燥處理后的噴砂材料，存放于砂池內(nèi)備用，砂池應(yīng)有防止砂子受潮雨淋和污染的措施。

(3)壓縮空氣機(jī)應(yīng)設(shè)有油、水分離裝置，確保壓縮空氣干燥潔凈，不含有水分和油污，貯氣罐內(nèi)的積液應(yīng)定期排放掉。

(4)噴嘴出口壓力0.49～0.59MPa。壓力越大，單位時(shí)間內(nèi)噴出磨料越多，噴射效力越高。但壓力過大易造成磨料粉碎率高、表面粗糙度大、對(duì)膠管和噴嘴磨損也大。

(5)噴槍嘴直徑采用φ8～10mm。噴嘴應(yīng)采用耐磨的合金材料制作。當(dāng)噴嘴出口端的直徑磨損量超過起始內(nèi)徑的25%時(shí)，噴嘴不得繼續(xù)使用應(yīng)予更換。

(6)噴槍與噴砂面的距離為100～300mm，噴射方向與基體金屬表面法線夾角以15°～30°為宜。

(7)噴、射除銹后曝露在空氣中極容易返銹，除銹完的鋼材表面清理干凈后應(yīng)迅速涂上底漆，確保防腐層有著良好的附著力(廠房?jī)?nèi)存放時(shí)間不超過16h)。

2.1.3 表面處理后的養(yǎng)護(hù)與管理

除銹完成后的設(shè)備表面不應(yīng)再與人手等物體接觸，防止再度污染。在涂裝前使用干燥的壓縮空氣吹凈表面，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備表面污染或返銹，應(yīng)重新處理到要求的防銹等級(jí)。對(duì)于不慎用手觸及已清理好的表面，應(yīng)立即使用溶劑進(jìn)行清洗。

2.2 涂層涂裝

高壓無(wú)氣噴涂法是利用壓縮空氣為動(dòng)力，將涂料從容器中吸出增壓，通過高壓噴槍特殊噴嘴噴出，使涂料高度霧化成微粒，噴涂在被涂物表面，經(jīng)干燥形成涂層。

結(jié)合錦屏二級(jí)水電站TBM設(shè)備表面涂層脫落、創(chuàng)傷情況及再次使用的計(jì)劃，確定了如表1所示的防腐涂層系統(tǒng)。

表1 防腐涂層系統(tǒng)

2.2.1 涂裝前的準(zhǔn)備

(1)涂裝開始前，首先將要涂裝的表面進(jìn)行檢查，確認(rèn)表面干凈，對(duì)于污染和返銹的表面應(yīng)重新處理至規(guī)定的防銹等級(jí)。

(2)需要保護(hù)的部位應(yīng)全部做好防護(hù)措施。

(3)涂料桶開桶后，對(duì)有結(jié)皮現(xiàn)象的涂料，應(yīng)將漆皮取出，攪拌均勻后，根據(jù)說(shuō)明書規(guī)定，按照需要進(jìn)行稀釋。為防止在使用過程中涂料沉淀造成涂層質(zhì)量下降，應(yīng)使用攪拌機(jī)進(jìn)行不間斷攪拌。

(4)清洗所有噴涂工具，確認(rèn)管路暢通，設(shè)備正常。

2.2.2 涂裝環(huán)境要求

涂層涂裝必須在鋼材表面溫度高于露點(diǎn)溫度3℃以上、相對(duì)濕度小于85%以下時(shí)進(jìn)行;當(dāng)鋼材表面受雨水影響時(shí)，不能進(jìn)行涂裝。

2.2.3 涂裝技術(shù)要求

調(diào)節(jié)高壓無(wú)氣噴涂槍頭，上下兩支槍頭的噴涂范圍分布均勻，每道油漆涂層大約有1/3為重疊處，避免造成漆膜不均。在噴涂過程中，噴槍不能停頓，以免噴出涂料在某一處積累過多造成流掛。遇到表面粗糙、彎曲、邊緣處，應(yīng)特別注意。在焊縫、切痕、凸出部位等，使用手工噴涂加補(bǔ)一道。不能噴涂到的部位，使用手工噴涂。

噴射角度控制在30°～80°之間，避免正面噴射，防止漆霧反彈。噴幅控制在30～40cm左右，噴槍距工件距離控制在30～40cm左右，以減少漆幅搭接，保持一定的漆液沖擊力，達(dá)到增強(qiáng)漆膜附著力的效果。

潮濕氣候、霧天、上一遍噴涂的涂層表層未完全干透或涂裝環(huán)境中揚(yáng)塵過多時(shí)，應(yīng)立即停止涂裝作業(yè)。所有清潔完畢后2h內(nèi)且保證在清潔表面再次發(fā)生銹發(fā)前完成第一遍底漆。當(dāng)溫度、濕度偏高時(shí)，清潔后應(yīng)盡量縮短完成第一遍底漆時(shí)間間隔。

噴涂邊、角、孔、洞及焊縫部位，應(yīng)在噴涂前用油漆預(yù)涂一遍，確保這些部位的膜厚。采用刷漆或滾涂的方式，其涂裝道數(shù)至少要比高壓無(wú)氣噴涂的噴涂道數(shù)多一倍，才能達(dá)到規(guī)定厚度。

在30℃以上的溫度條件下施工時(shí)，溶劑揮發(fā)很快，在無(wú)氣噴涂時(shí)，油漆內(nèi)的溶劑在噴嘴與被涂物面之間大量揮發(fā)導(dǎo)致發(fā)生干噴現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)將噴槍盡量靠近被涂物表面，并盡可能垂直進(jìn)行噴涂。若采取這一措施后仍出現(xiàn)干噴，可以按照產(chǎn)品說(shuō)明書中的要求，加入稀釋劑進(jìn)行稀釋，直至不出現(xiàn)干噴現(xiàn)象為止。

2.2.4 工藝流程

TBM設(shè)備表面噴砂除銹完成后，對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行清掃，首先對(duì)鋼件表面的鉆孔邊緣、氣割面及其邊緣、焊縫凹陷凸起的部位、鋼材邊角及邊緣、噴涂時(shí)不易噴到的部位進(jìn)行預(yù)涂裝，需要預(yù)留焊縫的位置兩側(cè)預(yù)留100mm，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求及時(shí)采用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備噴涂底漆，待底漆干燥時(shí)間達(dá)到后檢驗(yàn)合格，再進(jìn)行中間漆的噴涂，當(dāng)中間漆干燥時(shí)間足夠檢驗(yàn)合格后，最后完成面漆的噴涂。

2.3 成品保護(hù)

(1)涂裝完成的部件須予以保護(hù)，防止油漆未干時(shí)再次粘染灰塵或一些雜物。必要時(shí)采用臨時(shí)圍護(hù)隔離，防止踏踩，損傷涂層。

(2)構(gòu)件涂裝后，在4h之內(nèi)如遇有大風(fēng)或下雨時(shí)，應(yīng)加以覆蓋，防止粘染塵土和水氣影響涂層的附著力。

(3)涂裝后的構(gòu)件勿接觸酸類液體，防止咬傷涂層。

2.4 質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

2.4.1 涂裝質(zhì)量控制

2.4.1.1 油漆的準(zhǔn)備和使用

(1)油漆在開桶后，應(yīng)使用攪拌器將其完全攪拌均勻后使用。

(2)雙組油漆應(yīng)嚴(yán)格按照涂料生產(chǎn)廠家產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行混合，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用。

(3)主漆與固化劑的比例一定須按規(guī)定配比。

2.4.1.2 膜厚的控制

(1)膜厚的控制應(yīng)遵守兩個(gè)85%，即85%的測(cè)點(diǎn)應(yīng)在規(guī)定膜厚度以上，余下的15%的測(cè)點(diǎn)應(yīng)達(dá)到規(guī)定膜厚的85%。測(cè)點(diǎn)的密度根據(jù)施工面積的大小確定。

(2)施工時(shí)須進(jìn)行濕膜厚度的檢查，以做到對(duì)所噴的干膜厚度有一個(gè)相對(duì)的預(yù)測(cè)。施工各道油漆時(shí)，要注意漆膜均勻，并達(dá)到規(guī)定的漆膜厚度，以保證涂裝質(zhì)量及保證年限。

(3)漆膜厚度的檢測(cè)工具:濕膜測(cè)厚儀、干膜測(cè)厚儀。

2.4.1.3 涂裝間隔期

一道油漆涂裝完畢后，在進(jìn)行下道油漆涂裝之前，一定要確認(rèn)是否已達(dá)到規(guī)定的涂裝間隔時(shí)間。對(duì)于雙組份類油漆，除了要保證在最短涂裝間隔時(shí)間以后涂裝，還要注意在最長(zhǎng)涂裝間隔時(shí)間以內(nèi)涂裝。最好是在最短涂裝間隔時(shí)間到了以后，馬上就進(jìn)行下道漆的涂裝，以保證優(yōu)良的層間附著力。

如果過了最長(zhǎng)涂裝間隔時(shí)間以后再進(jìn)行涂裝，則應(yīng)該用細(xì)砂紙將前道漆打毛，并清除塵土、雜質(zhì)以后再進(jìn)行涂裝。

2.4.1.4 漆膜完全固化

油漆在漆膜表干和硬干之后，還不是漆膜的最后形成，還須在常溫下放置一定的時(shí)間，待漆膜完全固化后，才能正式投入使用。如果環(huán)境溫度明顯超過常溫，完全固化時(shí)間將縮短;如果環(huán)境溫度明顯低于常溫，完全固化時(shí)間將延長(zhǎng)。

2.4.2 質(zhì)量檢驗(yàn)

(1)表面清潔度。噴砂除銹后桿件表面除銹等級(jí)達(dá)到GB8923－288《涂裝前鋼材表面修飾等級(jí)和除銹等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中的Sa2.5級(jí)，應(yīng)用照片目視評(píng)定。

(2)表面粗糙度。桿件表面粗糙度達(dá)到Ry40～70μm，使用比較樣板法評(píng)定(參照GB/T13288規(guī)定)或儀器測(cè)定。

比較樣板法:根據(jù)不同的磨料選擇對(duì)應(yīng)的樣板進(jìn)行評(píng)定。

儀器測(cè)定:用表面粗糙度儀檢測(cè)粗糙度，每2m2表面至少有1個(gè)評(píng)定點(diǎn)，取評(píng)長(zhǎng)度為40mm，在此長(zhǎng)度范圍內(nèi)測(cè)5點(diǎn)，取算數(shù)平均值為此評(píng)定點(diǎn)的表面粗糙度值。

(3)漆膜外觀檢測(cè)。用目測(cè)法檢驗(yàn)油漆漆層的外觀，表面不能有流掛、鼓泡、皺紋、龜裂、泛白、漏漆等缺陷。

(4)漆膜厚度檢測(cè)。每一測(cè)點(diǎn)應(yīng)讀取3次讀數(shù)，其中每次讀數(shù)的位置相距25～75mm，取3次讀數(shù)的算數(shù)平均值為此點(diǎn)測(cè)量值。

平整表面每10m2應(yīng)不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、面積較小的表面原則上每2m2取1個(gè)測(cè)點(diǎn)(取點(diǎn)應(yīng)注意分布的均勻性、代表性)。

(5)涂層附著力檢測(cè)。當(dāng)油漆厚度大于120μm時(shí)，在漆層上劃兩條夾角為60°的切割線，用膠帶粘牢劃口部分，然后沿垂直方向快速撕起膠帶，涂層應(yīng)不剝落。當(dāng)漆膜厚度小于或等于120μm時(shí)，可用劃格法檢查。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合TBM設(shè)備防腐處理過程中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果，顯示漆膜外觀、厚度、硬度、附著力等均滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明此次防腐處理對(duì)TBM設(shè)備是有效的、保護(hù)效果是積極的，為類似TBM進(jìn)行防腐處理時(shí)提供了借鑒，但不同TBM設(shè)備應(yīng)結(jié)合各自條件進(jìn)行防腐參數(shù)和指標(biāo)調(diào)整，以提供最佳的保護(hù)。