公路波形梁鋼護欄熱浸鍍鋅層質量控制要點

■林育春

（福建省交通建設工程試驗檢測有限公司，福州 350008）

波形梁鋼護欄作為道路交通安全設施的主要組成部分，是不可缺少的基本設施，對發(fā)揮高速公路的效能、預防和減少交通事故的發(fā)生有著十分重要的作用。然而因鋼材本身特性使然，使得“銹蝕”伴隨著我們，為使波形梁鋼護欄室外環(huán)境中使用壽命較長（一般在20年以上），通常要對其進行表面防腐處理，常見的表面處理技術就是熱浸鍍鋅。

1 波形梁鋼護欄的重要性

波形梁鋼護欄在發(fā)生事故時對車輛具有緩沖、防撞、導向性能。提倡以人為本，安全至上，保證85%～90%車輛不會越出、沖斷或下穿護欄，降低事故嚴重程度和二次事故。

波形鋼護欄由螺栓等緊固件相互拼接的波紋狀鋼板和立柱構成連續(xù)梁柱結構，有一定的剛度、強度；一般立柱間距分為2m間距和4m間距；立柱與板子相連接的方式有防阻塊式和托架式兩種。其主要成份為碳素鋼、力學及化學成份滿足Q235鋼要求。護欄表面鍍鋅、鍍鋁、鍍鋅（鋁）后涂塑、涂塑，其它材料應驗證（如鍍鋅后噴氟碳漆）。因其處于路面，長期暴露在外部不利環(huán)境下，故要求表面防腐處理較厚、結合強度好、長期耐腐蝕效果好的鍍層。

2 波形梁鋼護欄的表面處理技術

公路波形梁鋼護欄設置于路面兩側，受到日照，雨淋及溫度變化等自然現象的影響，一定時間后表面防腐層易損耗或破壞。所以如防腐層質量不過關的話就容易使內部鋼質基層暴露出來，產生銹蝕，進而破壞護欄的結構強度，降低護欄在事故中起到的防護性能，甚至造成重大事故。因此，防腐性能是波形梁鋼護欄的重要指標之一。

現在最常用的表面處理技術是熱鍍鋅（galvanizing）也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅。是一種有效的金屬防腐方式，主要用于各行業(yè)的金屬結構設施上。是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。鍍鋅層形成過程如下：熔鋅滲入基體鐵中→鐵與鋅反應生成鐵→鋅合金→在鐵→鋅合金層上形成純鋅層，鍍鋅層形成的基本原理是高溫冶金反應。自從1836年法國把熱鍍鋅應用于工業(yè)以來，已經有170多年的歷史了。近30年來，伴隨著冷軋帶鋼的飛速發(fā)展，熱鍍鋅工業(yè)得以大規(guī)模發(fā)展。

3 鍍鋅層質量控制的三大指標

波形梁鋼護欄其表面為鍍鋅層，作用主要是防止鋼基體腐蝕，鍍層必須連續(xù)、有足夠厚度和附著性，這是最基本的質量控制要求。通常我們進行檢測時，主要包括鍍鋅層厚度、鍍鋅層附著性、鍍鋅層均勻性3個控制指標，外觀檢查只是作為可選項，當事方有提出時才檢測，通常會忽略掉。

雖然在GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》對外觀有明確規(guī)定：鍍鋅構件表面應顏色一致、均勻完整，鍍件無漏鍍等缺陷；表面不應有流掛、滴瘤或多余結塊。有螺紋的構件在熱浸鍍鋅后，應清理螺紋或作離心分離，但僅限于目測及手感檢查。筆者認為：實際上除了漏鍍和白銹外，多數外觀缺陷對熱浸鍍鋅的整體防腐蝕性并沒有影響，而漏鍍面積和白銹預防、處置更為重要。

3.1 鋅層厚度

熱浸鍍鋅鋼鐵最易生銹的部位，理論上是鋅層最薄的地方，就是說鍍鋅層厚度的最低值才是控制性的指標，鍍層太薄的鍍件無法保證足夠的耐用壽命。如GB/T31439.1-2015《波形梁鋼護欄 第1部分：兩波形梁鋼護欄》中規(guī)定護欄的所有構件均應進行防腐處理，其防腐層要求應符合GB/T18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》的規(guī)定，波形梁鋼護欄板、立柱和防阻塊的鍍鋅層不僅要求平均厚度不小于84μm，且若測試值中10%以上的值超出技術要求范圍，即使算術平均值符合技術要求，但該結果仍為不符合本標準的技術要求。對于圓管立柱產品，其內壁防腐質量要求應不低于外壁防腐質量要求。

3.2 鍍鋅層均勻性

行業(yè)標準JT/T 281-2007《公路波形梁鋼護欄》中仍采用硫酸銅法，早期的國外標準曾規(guī)定用硫酸銅試驗檢驗鋅層均勻性，但現在歐美規(guī)格及JIS中，均有廢止硫酸銅試驗法的傾向。因為硫酸銅試驗實際上是測定最小鋅層厚度的方法，不是測定最小厚度與最大厚度的差，所以“均勻性”說法不妥。而且純鋅層與鐵鋅合金層在硫酸銅溶液中的溶解速度有很大差異，因而浸入次數與鍍鋅量的對應關系并不是很好。實際上，只要鍍鋅量達到標準，硫酸銅試驗次數比標準規(guī)定的5次要多得多，防腐性能方面完全沒有問題。

目前國家標準GB/T 31439.1-2015《波形梁鋼護欄第1部分：兩波形梁鋼護欄》中采用不同方法，是以構件鍍層厚度的最大值、最小值與平均值之差的絕對值與平均值的比值來表示，采用熱浸鍍鋅進行防腐處理時，鍍層的均勻度應滿足：平均厚度與最小厚度之差應不大于平均厚度的25%，最大厚度與平均厚度之差應不大于平均厚度的40%，其他要求應符合GB/T 18226-2015《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》。

3.3 鍍鋅層附著性

熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，構件表面在熱浸鍍時形成鐵-鋅合金層，使鐵與純鋅層之間很好結合，其附著性能好于大多數其它涂層。鍍鋅層的總體硬度值比鋼材還大，最上層的純鋅層（Eta layer）只有 70 DPN硬度，易碰撞變形，但下層鋅鐵合金層（Zeta layer）及 鋅鐵互溶層delta layer分別有179及211 DPN硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還高，所以它在鍍層厚度足夠時其抗沖擊及抗磨耗性均相當良好。

熱鍍鋅層應有足夠的附著性，保證鍍件在正常的搬動、裝卸、運輸、安裝過程中經受碰撞時，鍍鋅層不會開裂或剝離。試驗方法有利刀法（美國標準，只能鏟出切屑，不能形成層間剝離）和錘擊法（試驗后鍍層不剝離不凸起），硬刀試驗可適用于所有類型的鍍鋅件，而錘擊試驗只適用于表面平整且工件較厚時，一般能經受錘擊試驗的鍍鋅層附著性肯定沒有問題。

4 熱浸鍍鋅的優(yōu)缺點及建議

4.1 優(yōu)點

（1）工藝成熟，初期成本低。

（2）溶化鋅很容易均勻的覆蓋鋼構件全部表面，包括一些不易涂覆到的死角等，表面一致美觀。

（3）可獲得厚鍍層，耐腐蝕性能好，便于維護。

（4）鍍鋅層與鋼材間是冶金結合，成為鋼表面的一部份，鍍鋅層形成一種特別的合金結構，因此鍍層的硬度及附著性、耐久性較好。這種結構能承受在貯運時受到的機械損傷，使用時可以進行適當的成型，焊接和涂裝等加工處理。

（5）鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，約為鋼鐵腐蝕速率的1/18，持久耐用。如我省這樣的近海區(qū)域，標準的熱鍍鋅防銹層則可保持20年而不必修補。

（6）涂層連續(xù)均勻，檢測簡單方便。鋅與鐵對比明顯，銹蝕易發(fā)現，可目視檢測外觀缺陷；鋅層厚度可以非破壞性涂層厚度儀作測試（如磁性涂層測厚儀等），快速準確。

4.2 缺點

鍍鋅后螺紋擰合困難，鋅層厚薄不均勻，還有余鋅粘留在螺紋中不容易去除干凈，影響了螺紋件的配合。操作溫度高，會降低高強度緊固件的機械強度，其中8.8級螺栓經熱浸鍍鋅后部分螺紋的工作強度低于標準要求。需要生產廠家配備自動化離心分離設備，控制鍍件時的溫度，或適當加粗螺紋以提高緊固件的鍍鋅后質量。

4.3 建議

我省地處沿海，氣溫較高，空氣潮濕且水汽中含鹽量高，對鋅層及鋼基體的腐蝕消耗更加迅速，一旦出現鋅層破壞等情況，往往在很短時間內就會產生鋼基體銹蝕。如果條件允許，建議鍍鋅后噴氟碳漆（特別是螺栓等鋅層較少的部位），加強防腐能力。而且噴漆有多種色彩可以選擇，更加美觀。

5 結束語

波形梁鋼護欄采用熱浸鍍鋅涂層是綜合是其優(yōu)異的防腐蝕性能、成本低、易生產、檢測方便等因素的結果。波形梁鋼護欄功用極其重要，且使用年限較長，所以應對其進行嚴格的質量控制。其中鋅層厚度、鍍層附著質量和均勻性直接關系到護欄耐腐蝕壽命，必須予以保證，同時外觀缺陷中的白銹、漏鍍等造成的影響也不容忽視，應引起足夠的重視；在保證鍍層質量的前提下，希望生產廠家能控制質量、改進工藝、降低成本；相關單位能重視貯運、安裝條件，避免因不必要的損耗而影響產品質量。使合格的鍍鋅鋼護欄不僅僅在高等級公路上使用，還能盡快普及到其它各類道路工程上。

[1]盧錦堂，孔綱.熱浸鍍鋅性能及質量要求[J].材料保護,2000,33（3）:21-23.

[2]GB/T 18226-2015，公路交通工程鋼構件防腐蝕技術條件[S].

[3]GB/T31439.1-2015，波形梁鋼護欄 第1部分：兩波形梁鋼護欄[S].

[4]曹瑞.鍍鋅產品鍍鋅層質量和厚度的測定方法[J].金屬制品，2008，34（4）：43-50.