鋼制水箱聚脲防腐層施工難點分析及控制

唐澄宇，邊建廠，王海龍

（中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050021）

根據(jù)質量目標進行了工序分解和質量風險分析。為了保障風險分析的準確性，技術質量管理團隊首先查閱了大量的聚脲施工相關技術文獻（廠家說明書、規(guī)程規(guī)范技術標準、書籍與論文等），與相關方（供貨方、作業(yè)人員、監(jiān)理、業(yè)主）進行了大量溝通，綜合各方意見，對質量風險及其產生原因、材料特性、施工難點、技術質量控制要點等有了較為深入的了解。在此基礎上，對難點進行了試驗研究，以便制定有針對性的控制措施。依據(jù)研究獲得的質量風險有的放矢制定控制措施，嚴格管控技術措施的落實，嚴格管控質量風險，取得了較好的成效。

1 質量風險分析

應用條件是室外布置的大型鋼制水箱內部噴涂聚脲防腐涂層防腐。

1.1 材料特性

噴涂聚脲彈性體涂層（SPUA，spray polyuria elastomer）采用雙組分體系，由多異氰脂組分A 和活潑氫組分B 組成。A 組分多為MDI 與低聚物多元醇的半預聚體，B 組分是低聚物多元醇（胺）與液態(tài)胺類擴鏈劑及色漿的混合物[1]。適合于防腐蝕領域的聚脲材料主要是第三類剛性材料[2]。SPUA 材料結構穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐30%NaOH、飽和鹽水和現(xiàn)場取樣堿液等強堿腐蝕的性能……SPUA 技術在鋼材腐蝕防護領域應用具有技術先進、性能可靠、施工便利等優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景[3]。原材料質量將直接影響成品質量，成品質量影響因數(shù)較高，質量控制難度較小，綜合質量風險較低。

1.2 環(huán)境影響

此項噴涂聚脲防腐涂層的基底（鋼制水箱）的特點為鋼板卷焊制封閉結構，室外布置，經模擬施工條件發(fā)現(xiàn)如下風險點：①日曬后基體鋼材溫度迅速升高，天氣晴好時可達60 ℃以上，接近規(guī)范許可的噴涂材料加熱溫度下限；②陰雨時基體鋼材溫度變化較小，但水箱內濕度較大。

GB 50726—2011《工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里“11.1.9 施工環(huán)境溫度宜大于3 ℃，相對濕度宜小于85%，且工件表面溫度宜大于露點溫度3 ℃。”“11.3.15 A、B 料設備加熱裝置的加熱溫度應大于65 ℃，管道加熱溫度應大于45 ℃。”

環(huán)境溫度、濕度將會影響成品質量，成品質量影響因數(shù)一般，質量控制難度較小，綜合質量風險較低。

1.3 作業(yè)工藝

粘接強度：①鋼板制水箱內進出水頻繁、流量流速較大，水位線上下波動且波浪沖刷作用較為明顯；進出水管口位置通常為焊縫、銳角等不利情況，聚脲噴涂作業(yè)難于操作，并存在涂層接縫，使用中存在紊流、沖刷等破壞力。②基層上的污染物、銹蝕、濕氣會形成隔離，造成質量缺陷。聚脲對濕度不敏感，可以在水上噴涂固化；基底含水蒸發(fā)，體積將擴大約1 700 倍，撐開噴涂層；聚脲良好的延展性將密封此部分氣體形成起泡。③面層噴涂較早，底涂層未完全固化，底涂層中揮發(fā)性物質未完全排出，削弱了附著力。

施工過程控制中，由于設備、工藝技術專業(yè)性較強，容易弱化此方面的控制。噴涂聚脲工藝需要有專業(yè)的施工設備……噴涂設備是噴涂聚脲技術的基礎，也是噴涂聚脲技術推廣應用的難點[4]。聚脲涂料是在高壓撞擊混合反應的，因此，提高壓力對整個體系的性能都有明顯的益處[5]。

由于噴涂聚脲防腐涂層具有較高的斷裂伸長率、拉伸強度和撕裂強度，拉伸強度大于等于10 MPa，斷裂伸長率大于等于150%，撕裂強度大于等于40 kN/m。以上質量風險都將導致起泡，也是各類技術文獻提到頻次最高的質量風險，如聚脲涂層噴涂后，出現(xiàn)了大面積的起泡現(xiàn)象，產生空鼓涂層；待涂層整體干燥后，產生嚴重的起皮、脫落現(xiàn)象，成為嚴重的施工質量問題[6]。且由于這種高延展性，一旦出現(xiàn)附著力薄弱的小起泡、接縫附著力薄弱的微小起皮，在撕脫作用下很容易形成大片的聚脲涂層皮，在流水中揮舞飄動、團卷揉搓，進一步強化撕脫作用。

與基層附著力有關的作業(yè)工藝將嚴重影響成品質量，成品質量影響因數(shù)較高，質量控制難度較高，綜合質量風險高。

2 控制措施

原材料質量控制：采購過程中提出明確的質量要求，到場前核對各項指標滿足要求，材料到場后復檢確認合格；明確依據(jù)為HG/T 3831—2006《噴涂聚脲防護材料》。

作業(yè)環(huán)境控制：利用鋼制水箱外作業(yè)腳手架搭設防曬棚，控制基體鋼材作業(yè)期間溫度，降低最高溫度并縮小溫差；安裝通風設備，在保障作業(yè)人員安全的同時，控制鋼制水箱內部空氣濕度。

粘接強度控制：①基體鋼材平整度控制，嚴格控制拼板接縫等位置施工質量，進出入管口等位置圓滑處理，避免銳角引起的流體紊流對附著力造成的不利影響；②基體材料表面粗糙度控制，采用噴砂處理，保證噴涂層附著力；③基體潔凈控制和濕度控制，避免基層上附著的灰塵等污染物造成未粘接位置，避免封閉在噴涂層下的濕氣蒸發(fā)造成氣泡；④管理手段，提升與基體附著力有關的質量控制標準和檢驗程序；⑤其他（如底涂質量控制等）按照規(guī)范標準要求。

施工過程工藝控制：①噴涂設備工藝參數(shù)試驗優(yōu)化確定，針對施工期間所處的地理位置、環(huán)境溫度及濕度、原材料性能等，通過試驗確定最佳的噴涂設備工藝參數(shù)；依據(jù)確定的工藝參數(shù)制作工藝卡，依據(jù)工藝卡檢查實施工藝的技術參數(shù)。②明確依據(jù)為GB 50726—2011《工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、HG/T 20273—2011《噴涂型聚脲防護材料涂裝工程技術規(guī)范》。

檢驗驗收控制：明確依據(jù)GB 50727—2011《工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工質量驗收規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、DL/T 5704—2014《火力發(fā)電廠熱力設備及管道保溫防腐施工質量驗收規(guī)程》5.4.3 設備及管道內壁采用聚脲防腐質量標準及檢驗方法和器具。

3 相關規(guī)范

3.1 適用于防腐蝕工程的聚脲施工相關規(guī)范

適用于防腐蝕工程的聚脲施工相關規(guī)范有GB 50726—2011《工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、GB 50727—2011《工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工質量驗收規(guī)范》11 噴涂聚脲襯里、DL/T 5704—2014《火力發(fā)電廠熱力設備及管道保溫防腐施工質量驗收規(guī)程》5.4.3 設備及管道內壁采用聚脲防腐質量標準及檢驗方法和器具、HG/T 3831—2006《噴涂聚脲防護材料》、HG/T 20273—2011《噴涂型聚脲防護材料涂裝工程技術規(guī)范》。

3.2 其他聚脲施工相關規(guī)范

其他聚脲施工相關規(guī)范（主要用于混凝土基層表面防水工程）有GB/T 23446—2009《噴涂聚脲防水涂料》、DL/T 5317—2014《水電水利工程聚脲涂層施工技術規(guī)程》、JC/T 2252—2014《噴涂聚脲用底涂和膩子》、JC/T 2254—2014《噴涂聚脲用層間處理劑》、JC/T 2435—2018《單組分聚脲防水涂料》、JGJ/T 200—2010《噴涂聚脲防水工程技術規(guī)程》、T/CECS 679—2020《聚脲涂料應用技術規(guī)程》。

4 實施效果及經驗

經過此次施工難點技術質量風險分析及控制措施研究，驗證了現(xiàn)有施工技術已成熟完善，依據(jù)現(xiàn)行技術標準規(guī)程規(guī)范能夠保證施工質量。同時，由于噴涂聚脲防腐涂層自身產品特性，相較于其他防腐涂層，起泡方面的質量問題容易被擴大化，尤其是在動態(tài)使用環(huán)境中；基層附著力方面的質量控制措施顯得尤為重要。