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防腐蝕涂層相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)防腐蝕涂層相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)
發(fā)布時(shí)間:2010-01-12 作者:ccy 瀏覽:34

概要: 防腐蝕涂料是為了被涂物服務(wù),應(yīng)用于被涂物表面,針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境而發(fā)揮其防護(hù)功能的涂裝材料。它以最終在被涂物表面的涂膜形成而體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。涂裝質(zhì)量好壞,最后都要體現(xiàn)在涂膜好壞上,所以涂裝后的質(zhì)量檢測(cè)主要是對(duì)涂膜性能的檢測(cè),包括涂膜機(jī)械性能(如:附著力、沖擊強(qiáng)度、硬度、光澤等)和其他特殊性能(耐候性、耐酸堿性、耐油性、耐溶劑性等)兩個(gè)方面。

    防腐蝕涂料是為了被涂物服務(wù),應(yīng)用于被涂物表面,針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境而發(fā)揮其防護(hù)功能的涂裝材料。它以最終在被涂物表面的涂膜形成而體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。涂裝質(zhì)量好壞,最后都要體現(xiàn)在涂膜好壞上,所以涂裝后的質(zhì)量檢測(cè)主要是對(duì)涂膜性能的檢測(cè),包括涂膜機(jī)械性能(如:附著力、沖擊強(qiáng)度、硬度、光澤等)和其他特殊性能(耐候性、耐酸堿性、耐油性、耐溶劑性等)兩個(gè)方面。針對(duì)被涂裝涂服務(wù)的腐蝕體系不同,防腐蝕涂膜的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)性能和檢測(cè)方法也不同,不同的防腐蝕行業(yè)內(nèi)也有不同的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。但以上的常規(guī)性能在不同行業(yè)都是通用的。對(duì)于大型工程防腐蝕涂膜的檢驗(yàn)可以委托具有國(guó)家檢測(cè)資質(zhì)的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu),按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行涂膜的性能檢驗(yàn)。業(yè)主也可以委托第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。也有業(yè)主具有自己的具有資質(zhì)的涂裝檢驗(yàn)員在現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)常規(guī)檢查。

  對(duì)于涂裝檢驗(yàn)員各個(gè)行業(yè)的要求也不盡相同,如船舶行業(yè)一般要求檢驗(yàn)員應(yīng)具有NACE檢驗(yàn)員2級(jí)、FROSIO檢驗(yàn)員III資格或者主管機(jī)關(guān)承認(rèn)的同等資格的涂層檢查人員完成。本篇介紹涂層附著力檢測(cè)及涂膜厚度的檢測(cè),雖然涂膜厚度的檢測(cè)不屬于涂膜機(jī)械性能的范圍,但在現(xiàn)場(chǎng)檢查中往往是一個(gè)不可以缺少的檢查項(xiàng)目,因?yàn)榇隧?xiàng)直接關(guān)系到涂層的使用壽命。上面講述的檢測(cè)均是在漆膜的一般制備方法的操作下,制備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)板后檢測(cè)的。
一、涂膜附著力的測(cè)定法:
漆膜附著力是指漆膜與被涂物件表面結(jié)合在一起的堅(jiān)固程度。附著力是涂料物理機(jī)械性能的重要指標(biāo)之一,通過此項(xiàng)的檢查,可以檢驗(yàn)涂料組成,特別是樹脂的使用是否合理。漆膜的附著力除了取決于所選用的涂料基料外,還與底材的表面預(yù)處理、施工方式以及漆膜的保養(yǎng)有十分重要的關(guān)系,例如,在潮濕、有銹蝕、有油脂的金屬表面涂裝,附著力就差。

  測(cè)定附著力的方法有:劃圈法、劃格法、拉開法、扭開法及美國(guó)ASTM中的劃X法等數(shù)種,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB1720-89(79)規(guī)定了劃圈法測(cè)定漆膜附著力的方法,而GB9286-88規(guī)定了采用劃格法測(cè)定附著力,GB5210-85規(guī)定了采用拉開法測(cè)定涂層附著力的方法。其中應(yīng)用最簡(jiǎn)便的是劃圈法測(cè)定漆膜附著力,現(xiàn)場(chǎng)最為常用的是劃格法。
(1)、劃圈法測(cè)定附著力

  劃圈法所采用的附著力測(cè)定儀是按照劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整程度進(jìn)行評(píng)定,以級(jí)表示。是按照制備好的馬口鐵板固定在測(cè)定儀上,為確保劃透漆膜,酌情添加砝碼,按順時(shí)針方向,以80-100r/min均勻搖動(dòng)搖柄,以圓滾線劃痕,標(biāo)準(zhǔn)圓長(zhǎng)7.5cm,取出樣板,評(píng)級(jí)。實(shí)驗(yàn)中需要注意以下幾點(diǎn):
    (a )測(cè)定儀的針頭必須保持銳利,否則無法分清1,2級(jí)的分別,應(yīng)在測(cè)定前先用手指觸摸感覺是否鋒利,或在測(cè)定若干塊試板后酌情理?yè)Q。
    (b)先試著刻劃幾圈,劃痕應(yīng)剛好劃透漆膜,若未露底板,酌情添加砝碼;但不要加得過多,以免加大阻力,磨損針頭。
    (c)評(píng)級(jí)時(shí)可以7級(jí)(最內(nèi)層)開始評(píng)定,也可以1級(jí)(最外圈)評(píng)級(jí),按順序檢查各部位的漆膜完整程度,如某一部位的格子有705以上完好,則認(rèn)為該部位是完好的,否則認(rèn)為壞損。例如,部位1漆膜完好,附著力最佳,定為1級(jí);部位1漆膜壞損而部位2完好的,附著力次之定為2級(jí)。依據(jù)類推,7級(jí)附著力最差。通常要求比較好的底漆附著力應(yīng)達(dá)到1級(jí),面漆的附著力可在2級(jí)左右。
    (2)、劃格法測(cè)定附著力
  劃格法附著力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要有ASTMD3359、ISO-2409和GB9286-98。其測(cè)試方法和描述基本相同,只是對(duì)于附著力級(jí)別的說明次序剛好相反。ASTMD3359是5B-OB級(jí)由好到壞,而ISO-2409是0-5為由好到壞。實(shí)驗(yàn)工具是劃格測(cè)試器,它是具有6個(gè)切割面的多刀片切割器,切刀間隙1mm、2mm和3mm(刀頭可以更換)。將試樣涂于樣板上,干燥16小時(shí)后,用劃格器平行拉動(dòng)3-4cm,有六道切痕,應(yīng)切穿漆膜至底材;然后用同樣的方法與前者垂直,切痕同樣六道;這樣形成許多小方格。對(duì)于軟底材,用軟毛刷沿網(wǎng)格圖形成每一條對(duì)角線,輕輕向前和后各掃幾次,即可評(píng)定等級(jí);而對(duì)于硬質(zhì)底材,先清掃,之后貼上膠帶(一般使用3M膠帶),且要保證膠帶與實(shí)驗(yàn)區(qū)全面接觸,可以用手指來回摩擦使之接觸良好,然后迅速拉開,使用目視或者放大鏡對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)與說明附圖進(jìn)行對(duì)比定級(jí)。其分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)描述為:

    級(jí)別描述
  0切割邊緣完全平滑,無一格脫落
  1交叉處有少許涂層脫落,受影響面積不能明顯大于5%
  2在切**叉處或沿切口邊緣有涂層脫落,影響面積為5%-15%
  3涂層沿切割邊緣部分或全部以大面積脫落受影響的交叉切割面積在15%-35%
  5沿邊緣整條脫落,有些格子部分或全部脫落,受影響面積35%-65%
  6剝落的程度超過4級(jí)
  在劃格法測(cè)定附著力時(shí),可以最高測(cè)定250μm厚度的涂膜。根據(jù)涂層厚度大小,可以選擇不同的劃格間距,一般為涂層小于60μm,硬質(zhì)底材間距1mm,軟質(zhì)底材間距為2mm;涂層厚度為60-120μm,軟硬質(zhì)底材間距均為2mm;涂層厚度大于120μm,軟硬質(zhì)底材間距選擇3mm。在ISO12944中規(guī)定,附著力需要達(dá)到1級(jí)才能認(rèn)定為合格;在GB中,附著力達(dá)到1-2級(jí)時(shí)認(rèn)定為合格。
  劃圈法與劃格不同處在于,劃圈交叉所形成部位的面積是遞增的,評(píng)級(jí)考察的是不受損區(qū)域所處的位置,而劃格法每一個(gè)劃格面積是固定的,評(píng)級(jí)采用受損面積比率。
 ?。?)、拉開法測(cè)定附著力
拉開法測(cè)定的附著力是指在規(guī)定的速率下,在試樣的膠結(jié)面上施加垂直、均勻的拉力,以測(cè)定涂層或涂層與底材間的附著破壞時(shí)所需的力,以Mpa表示。此方法不僅可檢驗(yàn)涂層與底材的粘接程度,也可檢測(cè)涂層之間的層間附著力;考察涂料的配套性是否合理,全面評(píng)價(jià)涂層的整體附著效果。拉開法測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO4624-2004(最新版標(biāo)準(zhǔn))、ASTMD-4514、GB5210等。
國(guó)外常用測(cè)定拉開法的儀器是Elcometer附著力試驗(yàn)儀。此儀器較小,可用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。但有些時(shí)候,類似Elcometer-106手動(dòng)拉開測(cè)試儀由于手工操作是不穩(wěn)定性而影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性,在有些國(guó)家的行業(yè)內(nèi)不再使用,Elcometer試驗(yàn)是將一鋁制試驗(yàn)拉頭粘在涂層上,采用有刻度的機(jī)械拉力試驗(yàn)機(jī)將拉頭拉脫,從標(biāo)尺刻度讀出拉去鋁頭的拉力。一般在金屬基體上進(jìn)行拉開試驗(yàn)可能發(fā)現(xiàn)三種失效類型:
 ?。╝) 粘接失效,即受拉力后,膠層從涂層或試驗(yàn)拉頭上拉斷或其自身內(nèi)部拉斷,認(rèn)為是膠粘劑的失效。涂層與基材或涂層與涂層之間的附著力均回超過些值。
  (b)附著力失效,即涂層與基體在拉力下分離,此值為涂層與基體的附著力。
 ?。╟)內(nèi)聚力破壞,即涂層本身被拉斷,此值作為層間附著力的數(shù)值,涂層與底材的附著力超過這一數(shù)值。對(duì)于每一種涂料都有規(guī)定拉開法測(cè)定數(shù)值,一般要求大于2Mpa,環(huán)氧雙組分涂料大于4MPA。
值得注意的是,采用Elcometer試驗(yàn)儀測(cè)定的拉開法附著力數(shù)據(jù)與國(guó)標(biāo)規(guī)定的拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)定的數(shù)值有一定的差距。多次實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),Elcometer試驗(yàn)儀數(shù)據(jù)乘以3-3.5倍與拉力機(jī)測(cè)定的數(shù)值相近。因此,每種測(cè)試方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù),只能同類比較,具有一定的準(zhǔn)確度。在填寫檢測(cè)報(bào)告時(shí),也要注明使用的檢測(cè)儀器和方法。
對(duì)于附著力的要求,ISO12944-6中對(duì)于涂層體系(干膜厚度大于250μm)的附著力要求為按照ISO4624拉開法附著力測(cè)試,至少要達(dá)到5Mpa。對(duì)于舊涂層參考數(shù)值為2
Mpa,如果低于2 Mpa要將舊涂層予以除去。

  一、膜厚度發(fā)檢測(cè):
  涂膜的厚度的防腐蝕涂裝質(zhì)量檢驗(yàn)的重要指標(biāo)之一,防腐蝕涂膜的厚度不同于普通裝飾性的涂層涂裝,防腐蝕涂膜的厚度往往決定了防腐蝕體系的使用壽命,是防腐蝕涂層檢測(cè)的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,在一定的腐蝕環(huán)境下,涂層的配套確定后,涂層厚度與保護(hù)壽命呈直線關(guān)系。因此重防腐涂裝盡量厚膜化(200-1000μm)已經(jīng)成為一種趨勢(shì),所以涂層厚度的檢測(cè)重要性不難看出。
 ?。ㄒ唬┠ず穸鹊臋z測(cè):
在涂裝過程中,當(dāng)干膜厚度的測(cè)量難以進(jìn)行時(shí)候,應(yīng)對(duì)濕膜的厚度進(jìn)行檢測(cè),以保證涂裝的干膜厚度。濕膜厚度的測(cè)量必須在漆膜制備后立即進(jìn)行,以免由于溶劑揮發(fā)而使漆膜發(fā)生收縮現(xiàn)象。常用的濕膜厚度計(jì)一般有以下三種:輪規(guī)、梳規(guī)、pfunt濕膜計(jì)。經(jīng)常在現(xiàn)場(chǎng)使用的一般是輪規(guī)和梳規(guī),雖然精確度不是太高,但方便操作。Pfunt濕膜計(jì)雖然較為精確,但操作和計(jì)算較繁瑣,一般不在施工現(xiàn)場(chǎng)使用。
  濕膜厚度儀器可以用于幾乎所有的涂料產(chǎn)品,但不能用于無機(jī)硅酸鋅涂料,因?yàn)槠淙軇┌l(fā)揮太快。同時(shí)對(duì)于物理干燥型涂料,如氯化橡膠涂料,對(duì)于第二道涂層的測(cè)量也不太合適,因?yàn)樗鼤?huì)重新溶解前道涂層,還有在不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的涂料配套體系中,對(duì)于第二道涂層的檢測(cè)盡量不要使用濕膜厚度檢測(cè),因?yàn)椴恢赖诙劳繉拥娜軇?duì)下道涂層樹脂的溶解程度。

  濕膜厚度的檢測(cè)主要目的的為了控制干膜厚度,因此,對(duì)于低固體分涂料由于大量溶劑的揮發(fā)易帶來針孔及涂膜收縮比例大等問題,不能一次成膜太厚;而高固體分含量的重防腐涂料、無溶劑涂料、粉末涂料沒有溶劑揮發(fā)帶來的諸多問題,可以一次涂裝較厚,但有一定的限制,如果涂膜太厚,涂膜固化所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大,會(huì)使涂膜開裂等。所以要根據(jù)涂裝規(guī)格書中規(guī)定的涂膜厚度發(fā)最小值和最大值允許值來控制厚度。下面以梳規(guī)為例來說明測(cè)量濕膜和干膜厚度的方法:
使用梳規(guī)測(cè)量時(shí),把儀器穩(wěn)定的放在低材表面的濕膜中,然后拿出儀器檢查其梳齒那一個(gè)最短的接觸到了濕膜,濕膜的厚度就處于最后一個(gè)觸到和沒有觸到的梳齒間,去那個(gè)接觸到濕膜的梳齒所表示的厚度即可。知道了濕膜厚度道,就可以計(jì)算干膜的厚度了。

 ?。ㄒ唬└赡ず穸鹊臏y(cè)量:
  在實(shí)際工作中大量遇到的是干膜厚度的測(cè)量,在檢查涂層各項(xiàng)物理性指標(biāo)時(shí)或統(tǒng)計(jì)整個(gè)施工完畢后的漆膜總厚度時(shí),均一測(cè)干膜厚度為準(zhǔn),這也是業(yè)主和建立單位驗(yàn)收工程檢測(cè)內(nèi)容之一。
 ?。?)測(cè)量的儀器
  涂層干膜厚度的測(cè)量分為破壞性測(cè)試和非破壞性的測(cè)試兩種方法。破壞性的測(cè)試方法要對(duì)涂膜進(jìn)行劃刻等損傷性行為,非破壞性測(cè)試方法不會(huì)對(duì)涂膜造成損害。一般情況下,多數(shù)使用的是非破壞性的測(cè)量方法,當(dāng)出現(xiàn)爭(zhēng)議或者需要仲裁時(shí)大多使用破壞性的測(cè)試方法。如:ISO2808-1974漆膜厚度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)中的顯微鏡法,此方法不僅可以測(cè)出涂膜的總厚度,而且可以測(cè)出多層結(jié)構(gòu)的涂膜中每層漆膜的厚度。該方法是用一定角度的切割刀具將涂層切出一個(gè)V型缺口至底材,然后用帶有標(biāo)尺的顯微鏡測(cè)量。該測(cè)厚的方法被推薦為涂膜厚度的仲裁方法。干膜厚度的測(cè)量目前已經(jīng)有不少種儀器和方法,但每種方法都有一定的局限性,能適用于所有的涂層和環(huán)境是極少的。

  非破壞性的測(cè)量一般采用千分尺法、磁性測(cè)厚儀和渦流測(cè)厚儀三種方法。其中磁性測(cè)厚儀和渦流測(cè)厚儀都適用于金屬底材表面的防腐層,不過磁性測(cè)厚儀適用于磁性的金屬底材,而渦流測(cè)厚儀適用于非磁性的金屬底材表面防腐層的檢測(cè)(如:鋁材、不銹鋼等底材)。同時(shí)磁性測(cè)厚儀和渦流測(cè)厚儀都不能適用于混凝土等非金屬底材表面的防腐層厚度測(cè)量。
 ?。?)測(cè)厚儀的校準(zhǔn):
  測(cè)厚儀在使用前必須校準(zhǔn),無論使用哪種測(cè)厚儀,如果使用前不校準(zhǔn),測(cè)量出來的數(shù)據(jù)是沒有任何意義的。進(jìn)行校準(zhǔn)的時(shí)候,在噴砂鋼材的表面還是在光滑表面讀出的數(shù)字的有差別的,在噴砂后的粗糙表面校準(zhǔn)后的測(cè)厚儀測(cè)試出來的涂膜會(huì)增加。關(guān)于在光滑表面還是在噴砂后粗糙表面校準(zhǔn)問題,在很多時(shí)候是存在爭(zhēng)議的。

  ISO2808(第三版)方法10規(guī)定:“判斷噴砂后鋼材表面的干膜厚度,校準(zhǔn)應(yīng)該在光滑鋼板表面進(jìn)行”。同樣在SSPC這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中,也沒有涉及到如何在噴砂后的鋼材表面校準(zhǔn)的問題,只提到在光滑鋼板表面如何校準(zhǔn)問題。在許多海洋工程和船舶工業(yè)中,涂膜的干膜厚度經(jīng)常達(dá)到300-500μm,甚至更高,監(jiān)理單位在驗(yàn)收時(shí)經(jīng)常將表面粗糙度忽略了。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在噴砂涂裝表面達(dá)到一個(gè)實(shí)際可行的均勻性涂膜測(cè)量,如果使用磁性原理測(cè)厚儀在光滑表面校準(zhǔn)后,再次在噴砂表面校準(zhǔn),測(cè)得的涂膜厚度要高于在光滑板上校零測(cè)出值。高出值得為噴砂表面波峰到波谷值得一半。所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn),涂膜厚度為粗糙度5-6倍時(shí)候,可以將粗糙度忽略。其余情況要在原噴砂表面校零。

 ?。?)干膜厚度的測(cè)量原則:
業(yè)主和監(jiān)理單位最后要看到是干膜的厚度,設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的涂膜厚度也是指干膜的厚度,所以干膜厚度的測(cè)量是很必要的。干膜厚度的測(cè)量原則主要包括兩個(gè)方面,即測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量和測(cè)量點(diǎn)的厚度。
按照GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》第14部分規(guī)定,用干膜測(cè)厚儀檢查,每個(gè)構(gòu)件檢測(cè)5處,每處的數(shù)值為3個(gè)相距50min測(cè)點(diǎn)涂層干膜厚度的平均值。同時(shí)規(guī)定按照構(gòu)件數(shù)抽查1%,且不應(yīng)少于3件。而ISO2898-97和美國(guó)SSPC-PA2關(guān)于涂膜厚度測(cè)量原則,每10m2測(cè)量5個(gè)點(diǎn),每一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量在一個(gè)很小面積內(nèi)測(cè)量3個(gè)點(diǎn)的平均值,5個(gè)測(cè)量值的平均值必須符合規(guī)定的涂膜范圍。

  在涂膜厚度測(cè)量時(shí),遵守80-20或者90-10的原則。80-20原則的意思為:80%是測(cè)量值不得低于規(guī)定干膜厚度,其余20%的測(cè)量值不能低于0.8x規(guī)定膜厚。而對(duì)于集裝箱、化學(xué)品儲(chǔ)罐艙及船舶行業(yè)來講,這個(gè)原則一般為90-10的。即所有測(cè)量點(diǎn)90%測(cè)量結(jié)果應(yīng)大于或者等于規(guī)定干膜厚度,余下10%的測(cè)量結(jié)果均應(yīng)不小于0.9x規(guī)定干膜厚度。

  結(jié)束語:
  防腐蝕涂層的檢測(cè)方法很多,這里將劃X法不做介紹,其中拉開法最佳,也是常用做有爭(zhēng)議時(shí)使用的涂層附著力仲裁方法。對(duì)于以上涂層檢測(cè)時(shí),根據(jù)ISO規(guī)定,樣板制作完畢一般要保養(yǎng)21天后進(jìn)行測(cè)試,其結(jié)果更為準(zhǔn)確。
在現(xiàn)場(chǎng)檢查涂層及涂層附著力檢查的時(shí)候,為了結(jié)果的公平公正,最好是業(yè)主、監(jiān)理單位、涂料供應(yīng)商技術(shù)人員、承包商、施工單位相關(guān)人員同時(shí)參與,其測(cè)試結(jié)果才具有說服力。同時(shí)相關(guān)人員要做相關(guān)的測(cè)試記錄,以備案保存。