鋼結(jié)構(gòu)超厚鋅層熱浸鍍鋅技術(shù)

張小全 王顯旺 周茂臣 袁俊平
　　（中建鋼構(gòu)華東大區(qū)，江蘇靖江 214532）
　　摘 要：鋼結(jié)構(gòu)鍍鋅之后對(duì)防腐有很大的改善，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐的要求越來(lái)越高。對(duì)于海邊腐蝕環(huán)境C5-M，防腐年限需要達(dá)到30年，鍍鋅層厚度需要達(dá)到200μm才能滿足防腐要求。對(duì)于大型桁架構(gòu)件，通過(guò)原材料元素控制，控制鍍鋅溫度，合理鍍鋅施工工藝，材料表面處理，最終將大型桁架構(gòu)件鍍鋅完全符合客戶規(guī)范要求。
　　關(guān)鍵詞：熱浸鍍鋅，超厚鋅層，鍍鋅施工工藝

　　1 工程概況
　　阿爾及利亞大清真寺（GMA）位于阿爾及利亞首都阿爾及市Mohammadia地區(qū)，地處地中海畔。項(xiàng)目建筑面積40萬(wàn)平方米，包括宣禮塔、祈禱廳、伊斯蘭學(xué)院、圖書(shū)館及文化中心等12座建筑，其中祈禱廳建筑高度71米，宣禮塔建筑高度265米，為世界宣禮塔之最。阿爾及利亞大清真寺建成后將成為非洲高度最高、規(guī)模最大的建筑，也將成為世界第三大清真寺。見(jiàn)圖1

　　2 結(jié)構(gòu)分析
　　本工程鋼結(jié)構(gòu)總量約1.4萬(wàn)噸，主要分布在A1區(qū)祈禱廳和A2庭院，B區(qū)宣禮塔、C區(qū)廣場(chǎng)以及D區(qū)文化中心。D區(qū)文化中心主要為屋面鋼桁架結(jié)構(gòu)。主要由H型上弦桿、H型下弦桿、雙槽鋼腹桿、節(jié)點(diǎn)板、連接板、加勁板、槽鋼等組成。典型桁架最大跨度約38m，重量約為19t。見(jiàn)圖2。

　　3 超厚鋅層鍍鋅施工重、難點(diǎn)
　　1）通常情況下，鋼件中碳的含量越高，F(xiàn)e-Zn反應(yīng)越劇烈，鐵損越高，F(xiàn)e-Zn合金層越厚，鍍層性能也越壞（見(jiàn)圖3）。鋼鐵中碳的存在形式不同，對(duì)Fe-Zn反應(yīng)影響也不同。當(dāng)鋼中的碳以粒狀珠光體和層狀珠光體存在時(shí)鐵的溶解速度最快；當(dāng)碳以索氏體或屈氏體存在時(shí)，鐵的溶解速度最慢；當(dāng)鋼中的碳以滲碳體存在時(shí)，鋼件表面張力較大，影響了鋅液對(duì)鋼件的浸潤(rùn)能力，也影響了鋅的流動(dòng)性，容易使表面出現(xiàn)鋅瘤。因此需要進(jìn)行鍍鋅的鋼結(jié)構(gòu)的含碳量進(jìn)行控制。
　　2）硅元素（Si）對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)的影響：鋼材中硅元素對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)影響顯著，硅含量越高，鍍層中Fe-Zn合金層相增長(zhǎng)速度越快，因此，鍍層變厚并形成灰色，附著力下降。硅對(duì)鍍層影響有如下幾點(diǎn)：第一、硅的存在使鐵在鋅中的侵蝕加快，460℃時(shí)硅含量為0.2%的鋼比碳含量0.2%的鋼鐵損增大了一倍。含硅鋼在鋅液中520℃下具有最大的重量損失。第二、硅含量低的鋼鍍鋅后可以獲得致密的Fe-Zn合金層，硅含量達(dá)到0.3%時(shí)δ1層被破壞，鍍層結(jié)晶變粗大而自由生長(zhǎng)疏松的晶體。第三、含硅量還影響鍍層外觀，當(dāng)含硅量為0.06%~0.07%，鍍層灰暗斑點(diǎn)最多。因此硅含量增加對(duì)鍍鋅層的厚度是有增加但是對(duì)于鋅層的致密性有影響。所以鋼材采購(gòu)前應(yīng)明確要求硅含量控制在在0.13~0.28%之間。
　　3）磷對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)的影響：鋼中如含有雜質(zhì)磷，能使鋼材產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，所以，生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制磷含量在0.05%以下。當(dāng)鋼中磷含量達(dá)到0.15%時(shí)，鍍鋅層會(huì)產(chǎn)生厚且容易開(kāi)裂的Fe-Zn合金層，即η相變薄而ζ相和δ1相則生長(zhǎng)較快，從而使鍍鋅層變暗而失去花紋形成斑點(diǎn)。
　　4 合理的鍍鋅施工工藝
　　由于桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿均為密閉箱體，在浸入鋅池之后箱體內(nèi)部浸滿了鋅液，在鋅鍋中停留時(shí)間到了1~2分鐘以后，鋅池吊出來(lái)速度緩慢，需要等到箱體內(nèi)部鋅液慢慢流出。由于出鋅池的時(shí)間需要考慮到上弦桿有足夠的鍍鋅時(shí)間，等到下弦桿出鋅池的時(shí)候，鍍鋅時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成鋅層厚度過(guò)厚堆積，這樣對(duì)鋅池的脆性有影響。通常上弦鍍鋅厚度200μm，下弦會(huì)達(dá)到500μm甚至更高。
　　1）改變鍍鋅的順序，將一次鍍鋅改為二次鍍鋅，先將一面弦桿放入鋅池，同時(shí)采用電子計(jì)時(shí)器精確計(jì)時(shí)，達(dá)到鍍鋅時(shí)間之后將構(gòu)件吊出鋅池，然后將構(gòu)件翻身，將另一面弦桿放入鋅池，到鍍鋅時(shí)間之后，將桁架構(gòu)件吊出。這樣上下箱體在鋅池中的時(shí)間基本相同，鍍鋅時(shí)間控制一致，鍍鋅層的厚度可以控制的200μm~300μm之間。見(jiàn)圖4。

　　2）鋼結(jié)構(gòu)表面拋丸，由于鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，一個(gè)構(gòu)件上材料的厚度不一樣，厚板的鍍鋅時(shí)間較長(zhǎng)，薄板的鍍鋅時(shí)間較短。
　　3）正常的鍍鋅時(shí)間對(duì)于鋅層的厚度只能達(dá)到85μm標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于薄板的厚度會(huì)更低，對(duì)于超厚的鋅層要求，我們采用將鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴砂處理，將鋼結(jié)構(gòu)表面的粗糙度處理至60~90μm的狀態(tài)，在鍍鋅的時(shí)候，可以按照正常的鍍鋅時(shí)間，鋅層厚度增加到200μm。同時(shí)增強(qiáng)鍍鋅層的附著力。見(jiàn)圖5。
　　5 結(jié) 論
　　在保證附著力和外觀美觀的要求下，通過(guò)調(diào)整鍍鋅的順序，嚴(yán)格控制鍍鋅時(shí)間，可以將大型鋼結(jié)構(gòu)桁架鍍鋅至200μm。從而達(dá)到防腐質(zhì)量要求。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] ISO 14713-2:2009 Zinc coatings—Guidelines and recommendations for the protection against corrosion of iron and steel in structures Part 2: Hot dip galvanizing 鍍鋅制品-結(jié)構(gòu)中鋼鐵反腐的指導(dǎo)原則及建議。第二部分：熱浸鍍鋅[S]
　　[2] ISO 1461:2009 Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles—Specifications and test methods鋼鐵制品熱浸鍍鋅層—技術(shù)規(guī)范及試驗(yàn)方法[S]
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