濱海某地鐵管廊架防腐防火涂層失效原因和應對措施

趙寧寧　崔道金　徐焜　張伊　劉志偉　劉栓

摘 要：地鐵軌道交通屬于市政民生工程，地面站臺管廊架鋼結構的防護涂層既要保證站臺的安全穩(wěn)定性，又要符合站臺的整體美觀性和可修復性。本文主要探討濱海地鐵管廊架防腐防火復合配套涂層在海洋大氣腐蝕環(huán)境中失效演化機制，并通過對防腐底漆和防火面漆的配方設計，漆膜厚度控制，現(xiàn)場施工工藝管控等方面進行討論并提出相應措施，為地鐵軌道交通管廊架的修復涂裝提供參考。

關鍵詞：濱海環(huán)境;防腐底漆;防火面漆;失效機制

1 濱海地鐵管廊架防腐防火涂層的防護現(xiàn)狀分析

濱海海洋大氣腐蝕環(huán)境下，某城市軌道交通運營3年后，部分地面站臺管廊架鋼結構防腐防火涂料出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為底漆剝落、防火面漆與底漆層間附著力差，詳見下圖。涂層的剝落面積約5%，部分管廊架金屬基底已發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要為黃色鐵氧化物。若不進行妥善防腐維修，海洋大氣中的氯鹽會直接與基材鋼結構發(fā)生電化學腐蝕，危及地鐵軌道交通的安全運營。

2 涂層失效原因分析

2.1 管廊架服役腐蝕環(huán)境苛刻

該軌道交通管廊架長期處于典型海洋大氣和工業(yè)大氣耦合腐蝕環(huán)境，腐蝕環(huán)境惡劣，大氣中的腐蝕介質（如氯離子、二氧化硫和氮氧化物等）會逐漸滲透涂層，特別是已發(fā)生涂層剝落處，加速涂層的腐蝕和剝落[1]。

2.2 管廊架防護涂層配套不合理

該地鐵管廊架鋼結構防腐耐火涂層的施工方案不合理，管廊架修建時選用水性無機富鋅防腐底漆與丙烯酸防火面漆涂層進行配套。雖然水性無機富鋅底漆的防腐性能優(yōu)異，但對基材的表面處理和施工環(huán)境要求較高。在現(xiàn)場進行露天涂裝時，現(xiàn)場施工濕度超過RH80%時，無機富鋅底漆附著力會顯著降低。當基材噴砂達不到Sa2.5級時也會導致底漆與基材結合力不好，在長期服役過程中產(chǎn)生漆膜爆裂、脫落等現(xiàn)象;同時單組分防火面漆與底漆的層間結合力不佳，導致層間附著力下降，涂層致密性降低，復合涂層失去物理阻隔作用[2，3]。

2.3 防火面漆不達標

防火涂料為了達到相應耐火等級，添加許多防火助劑和膨脹填料，降低了涂層體系的防腐性能。防火涂料涂裝厚度大，內部疏松多孔，導致腐蝕介質容易向復合涂層內部滲透擴散，加速整個防護涂層的腐蝕失效。

3 地鐵管廊架防腐維修措施

軌道交通屬于市政民生工程，地面站臺鋼結構涂層既要保證站臺的安全穩(wěn)定性，又要符合站臺的整體美觀性，同時，考慮到軌道交通運營特點和站臺鋼結構后續(xù)維修施工作業(yè)難度高，因此，需針對該軌道交通所處的海洋大氣或工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境，開發(fā)一種鋼結構用薄型防火和防腐一體化涂層配套體系，解決站臺鋼結構長周期防腐防火要求，并降低站臺鋼結構運營周期內的綜合涂裝維修成本。

3.1 防腐底漆選擇

建議采用低表面處理的環(huán)氧防腐底漆，其體積固含量在70%以上。該底漆對鋼結構表面處理等級要求低（需要機械打磨至St2.0級），配方中含有鐵銹轉化劑可與銹層進行化學反應，提高底漆的附著力。并具有低粘度、高觸變性、容易施工和不流掛特性，同時低表面處理的環(huán)氧防腐底漆與防火面漆配套性好，施工周期短。

3.2 防火面漆選擇

優(yōu)選具有一定防腐性能的薄型防火涂料，同時滿足站臺鋼結構耐火等級要求，其干膜厚度一般在3mm左右。薄型鋼結構防火涂料一般采用單組分丙烯酸類膨脹性防火面漆，主要由氣源（三聚氰胺）、碳源（季戊四醇）和酸源（聚磷酸銨）和組成，該防火涂層具有良好的抗碳氫火焰的性能，可減少火災過程中熱量向管廊架鋼結構傳遞，降低火災對管廊架的損害，為人員逃生和火災救援贏得時間，同時薄型防火涂層也可以降低后續(xù)服役過程中面漆的開裂風險。

3.3 制定合理維修施工方案

根據(jù)ISO12944-2中特定環(huán)境及使用年限要求來規(guī)定底漆和面漆種類、漆膜干膜厚度，各種涂料材料的品種、規(guī)格、質量等，均應符合有關國家、行業(yè)相關產(chǎn)品標準的規(guī)定及需求方的要求;應按當日（班）需要量，嚴格按照產(chǎn)品說明書上規(guī)定的比例調配，涂料應充分攪拌均勻后方可施工，推薦采用電動或氣動攪拌裝置;涂裝施工前先進行現(xiàn)場勘查，制定管廊架鋼結構的維修涂裝作業(yè)指導書和安全操作規(guī)范;在刷涂時，應對漆膜的外觀質量加以控制，使漆膜顏色均勻，不產(chǎn)生流掛、針孔、氣泡、龜裂等缺陷，一旦出現(xiàn)類似缺陷，應立即修補;每道油漆噴涂干燥后，應對刷涂區(qū)域進行檢查，確保無漏涂、薄涂，對焊縫以及自由邊等易腐蝕區(qū)域進行修補預涂，確保這些區(qū)域有足夠的膜厚;施工現(xiàn)場堅持工完料清，施工完后要對現(xiàn)場進行清理，在工程結束后，迅速拆除臨時建筑，清理現(xiàn)場雜物后恢復原狀。做好施工組織計劃，使施工期間對環(huán)境的影響降低至最小程度，做好沿線場地清理、平整工作。

4 結語

地鐵軌道交通的管廊架防腐防火涂層在濱海海洋大氣腐蝕環(huán)境下容易失效。在地鐵管廊架結構設計階段，要進行合理的結構設計，避免異種金屬材料的電偶腐蝕。在涂裝工藝設計階段，要根據(jù)服役環(huán)境和設計使用年限選擇合適的防火防腐涂料以及制定涂層的厚度要求。在軌道交通運行階段，要避免機械磨損以及人為因素造成的涂層破損。最重要的是，要定期進行維護，對于出現(xiàn)腐蝕坑點的位置進行及時修補，避免產(chǎn)生涂層整體的防腐失效。

參考文獻：

[1]尚慶麗.淺談涂層防腐失效的原因和應對措施[J].科技風，2019（10）：150.

[2]覃文清.超薄膨脹型鋼結構防火涂料防腐性能的研究[J].涂料工業(yè)，2004，34（3）：5-9.

[3]顧亮，闞嶸.鋼結構橋梁防腐涂層病害原因分析及修復方案比選[J].科技風，2018（11）：122.