SSPC標(biāo)準(zhǔn)在CCS壓力鋼管防腐質(zhì)量控制中的應(yīng)用

李 剛

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 CCS壓力鋼管防腐工程

CCS引水系統(tǒng)共有兩條壓力管道，在壓力管道下平段后段分別布置長度為352 m（1號）和432 m（2號）的壓力鋼管，管內(nèi)徑5.2 m，每條壓力鋼管還有3個非對稱的“Y”型岔管以及接入水輪發(fā)電機(jī)組的4條分支管壓力鋼管。根據(jù)合同要求，需要對壓力鋼管內(nèi)表面噴涂超厚漿型環(huán)氧瀝青漆，外表面涂水泥膠漿，涂裝總面積約42 000 m2。涂裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行SSPC標(biāo)準(zhǔn)。

2 CCS防腐的工藝流程

CCS防腐施工的主要工藝流程包括施工準(zhǔn)備、表面預(yù)處理、表面處理、清潔度和粗糙度檢驗(yàn)、涂裝施工、涂裝質(zhì)量驗(yàn)收。施工準(zhǔn)備主要包括材料、設(shè)備、人員、施工方案、檢驗(yàn)計劃等等，材料需要對入場的涂料進(jìn)行檢查，包括涂料的批次、數(shù)量、有效期；表面預(yù)處理是在涂裝前對鋼管的制造缺陷進(jìn)行再一次的檢驗(yàn)處理，確認(rèn)制造缺陷（如焊接飛濺、焊瘤、藥渣、銳邊、銳角等）、表面污物（如切削液、銹皮等）是否已徹底糾正和清除。表面處理是通過干磨料噴砂的方法對鋼管的表面進(jìn)行清潔，達(dá)到規(guī)定的表面清潔度和粗糙度要求，CCS壓力鋼管涂裝表面清潔度要求為：內(nèi)壁SP10，外壁SP7。涂裝施工采用傳統(tǒng)有氣噴涂的涂裝方法，通過交叉噴涂技術(shù)將涂料均勻的涂裝于鋼管上。漆膜質(zhì)量驗(yàn)收是對涂裝完成的鋼管表面涂層進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，包括外觀、干膜厚度、漏涂點(diǎn)、附著力、漆膜硬度等項(xiàng)目。

圖1 CCS防腐施工的工藝流程

3 防腐質(zhì)量控制

3.1 表面處理

在涂裝項(xiàng)目施工中，質(zhì)量控制檢驗(yàn)會要求某些作業(yè)完成之后，需要暫時停止下來進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)QC和QA認(rèn)可之后，才能進(jìn)行下道涂裝工序。這些需要停下來檢驗(yàn)的項(xiàng)目通常稱為“停止點(diǎn)”。SSPC QP-1程序規(guī)定，應(yīng)在涂裝項(xiàng)目的6個主要階段進(jìn)行停止點(diǎn)檢查，具體如下：

①表面預(yù)處理；②表面處理；③底漆施工；④中間漆施工；⑤面漆施工；⑥固化。

在這6個主要階段停止點(diǎn)中，表面處理幾乎是決定涂裝系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵和最終使用壽命的一個關(guān)鍵因素，換言之，表面處理得越好，涂裝系統(tǒng)的使用壽命就越長。CCS壓力鋼管的表面處理，采用的是干磨料噴砂的表面處理方法。

對于表面處理清潔度的標(biāo)準(zhǔn)，ISO、NACE、SSPC均發(fā)布了表面清潔度的最低驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。目前ISO有7 個表面清潔度標(biāo)準(zhǔn)：Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3、St2、St3、F1（火焰除銹，本文不作介紹）。SSPC共有13個表面清潔度標(biāo)準(zhǔn)，有7個和NACE共同發(fā)布，其余6個SSPC是唯一發(fā)布人，除此之外，SSPC還把動力工具和手動工具清理的表面清潔度進(jìn)行了區(qū)分。CCS壓力鋼管的表面清潔度要求為外壁SP7，內(nèi)壁SP10，對應(yīng)噴砂清理標(biāo)準(zhǔn)。目前，SSPC噴砂清理標(biāo)準(zhǔn)有5個。

（1）SSPC-SP7/NACE No.4-刷除銹級噴砂清理

SP7要求清除所有松散附著的銹、氧化皮和涂料，而牢固附著的銹、氧化皮、涂料等可保留于表面上；關(guān)于牢固附著，如果殘留物用鈍灰刀鏟不起來，則可被認(rèn)為是牢固附著的。

（2）SSPC-SP14/NACE No.8-工業(yè)級噴砂清理

SP8要求清除表面上所有松散附著的銹、氧化皮和涂料以及清除至少90%牢固附著的所有污物。清理后的表面，允許每58 cm2（9平方英寸）最多可含有10%均勻分布的牢固附著物。

（3）SSPC-SP6/NACE No.3-商業(yè)級噴砂清理

SP6要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，允許每58 cm2（9平方英寸）存在33%均勻分布的痕跡（由銹、油漆、氧化皮引起）。通常，使用小刀片在表面輕劃，如輕劃后不產(chǎn)生小碎片粉末，則可被視為痕跡。

（4）SSPC-SP10/NACE No.2-近于出白金屬噴砂清理

SP10要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，允許每58 cm2（9平方英寸）存在5%均勻分布的痕跡。

（5）SSPC-SP5/NACE No.1-出白金屬噴砂清理

SP5要求清除表面上所有松散附著和牢固附著的銹、氧化皮和涂料，不允許存在任何痕跡。

需要強(qiáng)調(diào)的是，噴砂處理的5個標(biāo)準(zhǔn)要求，都是對表面清潔度的直接要求，隨所述的清潔度不同而不同，除此之外，這5個標(biāo)準(zhǔn)要求都有一些共同的“間接”要求，包括：①SP1清除可見的油脂、油及其他污物；②壓縮空氣清潔度。常用吸墨紙進(jìn)行測試；③檢查磨料的清潔度。通常使用潔凈小瓶裝入磨料和蒸餾水靜置一段時間，觀察是否有油污等物混入磨料，影響表面清潔度。

對鋼表面的清潔度進(jìn)行評估時，SSPC發(fā)布了4個用于評估的目測標(biāo)準(zhǔn)：

（1）SSPC-VIS1“干磨料噴砂清理鋼表面指南與參考圖片”。

（2）SSPC-VIS3“動力工具和手動工具清理鋼表面指南與參考圖片”。

（3）SSPC-VIS4/NACE VIS7“水噴射處理鋼表面指南與參考圖片”。

（4）SSPC-VIS5/NACE VIS9“濕磨料噴砂清理鋼表面指南與參考圖片”。

CCS壓力鋼管的表面清潔度，采用SSPC-VIS1進(jìn)行對比評估。該標(biāo)準(zhǔn)把原始表面分為了7個狀態(tài)，A、B、C、D 用于新建結(jié)構(gòu)，對應(yīng)鋼表面；G1、G2、G3用于維修結(jié)構(gòu)，對應(yīng)帶涂層鋼表面；具體描述如下：

（1）A鋼材表面完全被附著的氧化皮所覆蓋；沒有或有很少可見的銹蝕。

（2）B鋼材表面被氧化皮和銹蝕所覆蓋；

（3）C鋼材表面完全被銹蝕所覆蓋；

（4）D鋼材表面完全被銹蝕所覆蓋；可見明顯的蝕坑。

（5）G1覆蓋氧化皮上風(fēng)化的涂層系統(tǒng)，并有大面積的針尖銹蝕。

（6）G2覆蓋氧化皮上風(fēng)化的涂層系統(tǒng)，并有中度蝕坑。

（7）G3覆蓋氧化皮上風(fēng)化的涂層系統(tǒng)，并有嚴(yán)重蝕坑。

CCS壓力鋼管表面清潔度評估選用的SSPCVIS1參考圖片是（B SP-7）和（B SP-10），其中 B 為鋼板的初始表面狀態(tài)，SP-7、SP-10分別為外壁、內(nèi)壁要求的噴砂除銹清理清潔度等級。

為保證底漆與鋼板表面的粘接力，即涂層與鋼板表面的附著力，通常對處理的表面要求一定的粗糙度。表面處理完成后，質(zhì)量控制也要求進(jìn)行表面粗糙度的測量，通常采用的表面粗糙度測量標(biāo)準(zhǔn)有：

（1）ASTM D4417-現(xiàn)場測量經(jīng)噴砂清理后的鋼材表面粗糙度之測試法。

（2）NACE RP0287-使用復(fù)制膠帶現(xiàn)場測量經(jīng)噴砂處理后的鋼材表面粗糙度。

（3）ASTM D7127-使用便攜型觸針測量經(jīng)噴砂清理后的金屬表面粗糙度之標(biāo)準(zhǔn)測試法。

ASTM D4417描述了A、B、C 3種測量方法，CCS壓力鋼管表面粗糙度測量采用的是方法B-使用表面粗糙度深度測量儀，操作簡單便捷。

3.2 涂裝施工

涂裝施工的質(zhì)量控制，首先，在施工開始前需要對環(huán)境溫度進(jìn)行測量控制，確保相對濕度、表面溫度、空氣溫度滿足施工的要求，待涂表面溫度一定要高于露點(diǎn)溫度3℃以上。其次，需嚴(yán)格按照涂料使用說明書的要求進(jìn)行涂料的混合、稀釋劑添加，超出涂料混合使用壽命的涂料禁止繼續(xù)使用；涂裝時，根據(jù)待涂件的結(jié)構(gòu)形式，可先采用刷涂或輥涂的方法對難以噴涂的部位進(jìn)行預(yù)涂，可避免漏涂或部分角落漆膜厚度不夠的情況發(fā)生；噴涂時，應(yīng)保持噴槍與表面垂直且距離適當(dāng)，并采用重疊噴涂及交叉噴涂的方法，確保獲得連續(xù)穩(wěn)定且均勻的漆膜。多層漆膜的涂裝施工，應(yīng)嚴(yán)格控制各層漆膜清潔度、厚度及涂層間的復(fù)涂時間間隔。

3.3 漆膜檢驗(yàn)

漆膜涂裝完成后，需要根據(jù)質(zhì)量控制計劃對涂層的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，一般包括外觀、固化程度評估、干膜厚度、附著力測試、漆膜硬度、針孔及漏涂點(diǎn)檢測等項(xiàng)目。

漆膜的外觀，一般采用目測的方式按質(zhì)量控制計劃的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

涂層的固化評估，CCS壓力鋼管采用ASTM D1640-“常溫固化有機(jī)涂料干燥、固化或成膜的標(biāo)準(zhǔn)測試方法”進(jìn)行評估，包括虛干、表干、不黏干、指觸干、硬干、全干、復(fù)涂干的評估。

干膜厚度的測量，CCS壓力鋼管的內(nèi)表面涂層系統(tǒng)，只有一層涂層，所以在進(jìn)行干膜厚度測量時，可以直接進(jìn)行總厚度測量，多層涂層的系統(tǒng)，應(yīng)控制每一層涂層的厚度。CCS壓力鋼管采用SSPC PA2-“用磁性測厚儀測量干漆厚度”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行干膜厚度的測量，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂層測量的頻率：將結(jié)構(gòu)按10㎡的區(qū)域進(jìn)行分隔，每個區(qū)域選擇5個點(diǎn)（直徑約1.5英寸的范圍），每個點(diǎn)讀取3個讀數(shù)。3個讀數(shù)的平均值代表一個“點(diǎn)測量值”。5個“點(diǎn)測量值”的平均值代表該區(qū)域的值。同時，對于不足30 m2的結(jié)構(gòu)，應(yīng)對每個10㎡進(jìn)行測量；對于30 m2～100 m2之間的結(jié)構(gòu)，隨機(jī)選取 3個 10 m2區(qū)域進(jìn)行測量；超過100 m2的結(jié)構(gòu)，在第1個100 m2內(nèi)隨機(jī)選取3個10 m2進(jìn)行測量，之后每增加一個100 m2區(qū)域，額外增加一個10 m2測量區(qū)域。SSPCPA2同時也規(guī)定了涂層厚度測量的偏差范圍：單個“點(diǎn)測量值”并沒有偏差限制，選取3個真正代表的“點(diǎn)測量值”的平均值作為區(qū)域值，即放棄異常高或低的個別“點(diǎn)測量值”，而3個“點(diǎn)測量值”平均后的區(qū)域值必須在最小厚度要求的80%及最大厚度要求的120%范圍內(nèi)。

附著力測試是評估涂層與鋼表面以及各涂層間粘接強(qiáng)度，涂層與底材間的粘接強(qiáng)度稱為附著力，而涂層間的粘接強(qiáng)度在評估時，一般稱為內(nèi)聚力。附著力的評估并沒有一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小的附著力或內(nèi)聚力要求，一般會采用涂料生產(chǎn)商的技術(shù)說明書上列出的附著力值。附著力測試的主要標(biāo)準(zhǔn)方法有以下幾種：①ASTM D3359-膠帶附著力測試；②ASTM D6677-刀拔附著力測試；③ISO 4624-拉拔附著力測試；④ASTM D4541-使用便攜式附著力測試儀測定涂層拉拔強(qiáng)度；⑤ASTM D使用便攜式附著力測試儀測定混凝土表面涂層拉拔強(qiáng)度。CCS壓力鋼管內(nèi)壁涂層采用的是ASTM D4541測試方法，附著力按涂料廠商推薦值7 MPa進(jìn)場評估。值得注意的是不同標(biāo)準(zhǔn)測試方法測試的機(jī)理是不同的，ASTM D3359和ASTM D6677評估的是涂層的刀拔或撕脫強(qiáng)度；而ISO 4624、ASTM D4541及D7234評估的是涂層的拉伸強(qiáng)度或抗垂直拉拔的能力。此外，所有的附著力測試都是“破壞性的”，測試完成后，應(yīng)對被測試區(qū)域進(jìn)行修復(fù)。

針孔及漏涂點(diǎn)檢測主要是由于涂裝時涂層未流平或空氣排出后形成的細(xì)小“遺漏”，最終會形成底材的點(diǎn)蝕，甚至穿孔，造成嚴(yán)重后果，所以進(jìn)行針孔及漏涂點(diǎn)檢測是非常必要的。而這些細(xì)小“遺漏”，通過目測是難以發(fā)現(xiàn)的，常需要專業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，漏涂點(diǎn)測試的標(biāo)準(zhǔn)有兩個：①ASTM D5162-“金屬底材表面非導(dǎo)電性防護(hù)涂層的不連續(xù)性（漏涂點(diǎn)）測試方法”；②NACE RP0188-“測試導(dǎo)電性底材上的新防護(hù)涂層的不連續(xù)性（漏涂點(diǎn)）的標(biāo)準(zhǔn)慣例”。常用的檢測設(shè)備有低壓（濕海綿）漏涂點(diǎn)檢測儀和高壓（電火花）漏涂點(diǎn)檢測儀，前者常用于20密耳（508 μm）以下的涂層，后者用于 20 密耳（508 μm）以上的涂層。這兩種設(shè)備都只能用于導(dǎo)電底材上的非導(dǎo)電涂層漏涂點(diǎn)檢測。

3.4 涂層的修復(fù)

CCS壓力鋼管需要運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，運(yùn)輸及安裝過程中會造成部分原涂層的損傷，需要進(jìn)行修復(fù)。因?yàn)樾迯?fù)的部位都是小面積的，采用的修復(fù)方式是通過手動或動力工具清理損壞區(qū)域的涂層，再用刷涂或輥涂的方式進(jìn)行涂層的修復(fù)。在修復(fù)時，表面處理的要求為：外壁SSPC-SP2-手動工具清理，內(nèi)壁SSPC-SP11-動力工具清理至裸露金屬。SP2也是要求清除表面所有松散附著的銹、氧化皮及涂料（描述和SP7一致），但是SP2是手動工具清理的標(biāo)準(zhǔn)，SP7是噴砂清理的標(biāo)準(zhǔn)，兩者不能進(jìn)行比較；SP11要求清除所有松散附著和牢固附著的氧化皮、銹蝕和涂料，直至裸露出金屬表面，蝕坑底部允許殘留微量的氧化皮、銹蝕和涂料；同時，還要求處理后的表面有不小于25 μm的粗糙度。

4 小結(jié)

在鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程中，尤其是國際工程項(xiàng)目中，所要求或規(guī)定的防腐表面處理標(biāo)準(zhǔn)可能是ISO標(biāo)準(zhǔn)，可能是SSPC標(biāo)準(zhǔn)，也可能是國家標(biāo)準(zhǔn)GB。而這些標(biāo)準(zhǔn)中，既有相互聯(lián)系，又各具特點(diǎn)，其間聯(lián)系大致如表1（僅供參考）。

表1 表面處理標(biāo)準(zhǔn)對照

SSPC標(biāo)準(zhǔn)將手動工具和動力工具進(jìn)行了區(qū)分，所以SP2和SP3可能對應(yīng)2個等級。

總之，SSPC標(biāo)準(zhǔn)對于防腐質(zhì)量的控制，具有更好的操作性，獲得業(yè)內(nèi)越來越多的認(rèn)可，應(yīng)用越來越廣。CCS壓力鋼管防腐項(xiàng)目通過SSPC標(biāo)準(zhǔn)的控制，取得了良好的工程質(zhì)量，保障了工程項(xiàng)目進(jìn)度的同時，也獲得了業(yè)主的認(rèn)可和贊譽(yù)，為企業(yè)贏得了良好的形象和更廣闊的市場前景。