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涂料防腐蚀涂层的相关质量检测标准

发布者:Internet  发布时间:2010-03-30 点击次数:5470


   防腐蚀涂料是为了被涂物服务,应用于被涂物表面,针对不同的腐蚀环境而发挥其防护功能的涂装材料。它以最终在被涂物表面的涂膜形成而体现其应用价值。涂装质量好坏,最后都要体现在涂膜好坏上,所以涂装后的质量检测主要是对涂膜性能的检测,包括涂膜机械性能(如:附着力、冲击强度、硬度、光泽等)和其他特殊性能(耐候性、耐酸碱性、耐油性、耐溶剂性等)两个方面。针对被涂装涂服务的腐蚀体系不同,防腐蚀涂膜的各项技术指标性能和检测方法也不同,不同的防腐蚀行业内也有不同的检测方法标准发布。但以上的常规性能在不同行业都是通用的。对于大型工程防腐蚀涂膜的检验可以委托具有国家检测资质的专业检测机构,按照国家标准或行业规范规定进行涂膜的性能检验。业主也可以委托第三方专业机构进行检测。也有业主具有自己的具有资质的涂装检验员在现场负责常规检查。
    对于涂装检验员各个行业的要求也不尽相同,如船舶行业一般要求检验员应具有NACE检验员2级、FROSIO检验员III资格或者主管机关承认的同等资格的涂层检查人员完成。本篇介绍涂层附着力检测及涂膜厚度的检测,虽然涂膜厚度的检测不属于涂膜机械性能的范围,但在现场检查中往往是一个不可以缺少的检查项目,因为此项直接关系到涂层的使用寿命。上面讲述的检测均是在漆膜的一般制备方法的操作下,制备标准实验板后检测的。
    一、涂膜附着力的测定法:
    漆膜附着力是指漆膜与被涂物件表面结合在一起的坚固程度。附着力是涂料物理机械性能的重要指标之一,通过此项的检查,可以检验涂料组成,特别是树脂的使用是否合理。漆膜的附着力除了取决于所选用的涂料基料外,还与底材的表面预处理、施工方式以及漆膜的保养有十分重要的关系,例如,在潮湿、有锈蚀、有油脂的金属表面涂装,附着力就差。
    测定附着力的方法有:划圈法、划格法、拉开法、扭开法及美国ASTM中的划X法等数种,国家标准标准GB1720-89(79)规定了划圈法测定漆膜附着力的方法,而GB9286-88规定了采用划格法测定附着力,GB5210-85规定了采用拉开法测定涂层附着力的方法。其中应用最简便的是划圈法测定漆膜附着力,现场最为常用的是划格法。
    (1)、划圈法测定附着力
    划圈法所采用的附着力测定仪是按照划痕范围内的漆膜完整程度进行评定,以级表示。是按照制备好的马口铁板固定在测定仪上,为确保划透漆膜,酌情添加砝码,按顺时针方向,以80-100r/min均匀摇动摇柄,以圆滚线划痕,标准圆长7.5cm,取出样板,评级。实验中需要注意以下几点:
    (a)测定仪的针头必须保持锐利,否则无法分清1,2级的分别,应在测定前先用手指触摸感觉是否锋利,或在测定若干块试板后酌情理换。
    (b)先试着刻划几圈,划痕应刚好划透漆膜,若未露底板,酌情添加砝码;但不要加得过多,以免加大阻力,磨损针头。
    (c)评级时可以7级(最内层)开始评定,也可以1级(最外圈)评级,按顺序检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,则认为该部位是完好的,否则认为坏损。
    例如,部位1漆膜完好,附着力最佳,定为1级;部位1漆膜坏损而部位2完好的,附着力次之定为2级。
依据类推,7级附着力最差。通常要求比较好的底漆附着力应达到1级,面漆的附着力可在2级左右。
    (2)、划格法测定附着力
    划格法附着力测试标准主要有ASTMD3359、ISO-2409和GB9286-98。其测试方法和描述基本相同,只是对于附着力级别的说明次序刚好相反。ASTMD3359是5B-OB级由好到坏,而ISO-2409是0-5为由好到坏。实验工具是划格测试器,它是具有6个切割面的多刀片切割器,切刀间隙1mm、2mm和3mm(刀头可以更换)。将试样涂于样板上,干燥16小时后,用划格器平行拉动3-4cm,有六道切痕,应切穿漆膜至底材;然后用同样的方法与前者垂直,切痕同样六道;这样形成许多小方格。对于软底材,用软毛刷沿网格图形成每一条对角线,轻轻向前和后各扫几次,即可评定等级;而对于硬质底材,先清扫,之后贴上胶带(一般使用3M胶带),且要保证胶带与实验区全面接触,可以用手指来回摩擦使之接触良好,然后迅速拉开,使用目视或者放大镜对照标准与说明附图进行对比定级。其分级的标准描述为:
    级别描述
    0切割边缘完全平滑,无一格脱落
    1交叉处有少许涂层脱落,受影响面积不能明显大于5%
    2在切口交叉处或沿切口边缘有涂层脱落,影响面积为5%-15%
    3涂层沿切割边缘部分或全部以大面积脱落受影响的交叉切割面积在15%-35%
    5沿边缘整条脱落,有些格子部分或全部脱落,受影响面积35%-65%
    6剥落的程度超过4级
    在划格法测定附着力时,可以最高测定250μm厚度的涂膜。根据涂层厚度大小,可以选择不同的划格间距,一般为涂层小于60μm,硬质底材间距1mm,软质底材间距为2mm;涂层厚度为60-120μm,软硬质底材间距均为2mm;涂层厚度大于120μm,软硬质底材间距选择3mm。在ISO12944中规定,附着力需要达到1级才能认定为合格;在GB中,附着力达到1-2级时认定为合格。
    划圈法与划格不同处在于,划圈交叉所形成部位的面积是递增的,评级考察的是不受损区域所处的位置,而划格法每一个划格面积是固定的,评级采用受损面积比率。
    (3)、拉开法测定附着力
    拉开法测定的附着力是指在规定的速率下,在试样的胶结面上施加垂直、均匀的拉力,以测定涂层或涂层与底材间的附着破坏时所需的力,以Mpa表示。此方法不仅可检验涂层与底材的粘接程度,也可检测涂层之间的层间附着力;考察涂料的配套性是否合理,全面评价涂层的整体附着效果。拉开法测试的相关标准有ISO4624-2004(最新版标准)、ASTMD-4514、GB5210等。
    国外常用测定拉开法的仪器是Elcometer附着力试验仪。此仪器较小,可用于现场检测。
    但有些时候,类似Elcometer-106手动拉开测试仪由于手工操作是不稳定性而影响测试结果准确性,在有些国家的行业内不再使用,Elcometer试验是将一铝制试验拉头粘在涂层上,采用有刻度的机械拉力试验机将拉头拉脱,从标尺刻度读出拉去铝头的拉力。
一般在金属基体上进行拉开试验可能发现三种失效类型:
    (a)粘接失效,即受拉力后,胶层从涂层或试验拉头上拉断或其自身内部拉断,认为是胶粘剂的失效。涂层与基材或涂层与涂层之间的附着力均回超过些值。
    (b)附着力失效,即涂层与基体在拉力下分离,此值为涂层与基体的附着力。
    (c)内聚力破坏,即涂层本身被拉断,此值作为层间附着力的数值,涂层与底材的附着力超过这一数值。对于每一种涂料都有规定拉开法测定数值,一般要求大于2Mpa,环氧双组分涂料大于4MPA。
    值得注意的是,采用Elcometer试验仪测定的拉开法附着力数据与国标规定的拉力实验机测定的数值有一定的差距。多次实验的经验,Elcometer试验仪数据乘以3-3.5倍与拉力机测定的数值相近。因此,每种测试方法的试验数据,只能同类比较,具有一定的准确度。在填写检测报告时,也要注明使用的检测仪器和方法。
    对于附着力的要求,ISO12944-6中对于涂层体系(干膜厚度大于250μm)的附着力要求为按照ISO4624拉开法附着力测试,至少要达到5Mpa。对于旧涂层参考数值为2
    Mpa,如果低于2Mpa要将旧涂层予以除去。
    一、膜厚度发检测:
    涂膜的厚度的防腐蚀涂装质量检验的重要指标之一,防腐蚀涂膜的厚度不同于普通装饰性的涂层涂装,防腐蚀涂膜的厚度往往决定了防腐蚀体系的使用寿命,是防腐蚀涂层检测的重要指标。实验已经证明,在一定的腐蚀环境下,涂层的配套确定后,涂层厚度与保护寿命呈直线关系。因此重防腐涂装尽量厚膜化(200-1000μm)已经成为一种趋势,所以涂层厚度的检测重要性不难看出。
    (一)膜厚度的检测:
    在涂装过程中,当干膜厚度的测量难以进行时候,应对湿膜的厚度进行检测,以保证涂装的干膜厚度。湿膜厚度的测量必须在漆膜制备后立即进行,以免由于溶剂挥发而使漆膜发生收缩现象。常用的湿膜厚度计一般有以下三种:轮规、梳规、pfunt湿膜计。经常在现场使用的一般是轮规和梳规,虽然精确度不是太高,但方便操作。Pfunt湿膜计虽然较为精确,但操作和计算较繁琐,一般不在施工现场使用。
    湿膜厚度仪器可以用于几乎所有的涂料产品,但不能用于无机硅酸锌涂料,因为其溶剂发挥太快。同时对于物理干燥型涂料,如氯化橡胶涂料,对于第二道涂层的测量也不太合适,因为它会重新溶解前道涂层,还有在不同生产厂家生产的涂料配套体系中,对于第二道涂层的检测尽量不要使用湿膜厚度检测,因为不知道第二道涂层的溶剂对下道涂层树脂的溶解程度。
    湿膜厚度的检测主要目的的为了控制干膜厚度,因此,对于低固体分涂料由于大量溶剂的挥发易带来针孔及涂膜收缩比例大等问题,不能一次成膜太厚;而高固体分含量的重防腐涂料、无溶剂涂料、粉末涂料没有溶剂挥发带来的诸多问题,可以一次涂装较厚,但有一定的限制,如果涂膜太厚,涂膜固化所产生的内应力较大,会使涂膜开裂等。
    所以要根据涂装规格书中规定的涂膜厚度发最小值和最大值允许值来控制厚度。
下面以梳规为例来说明测量湿膜和干膜厚度的方法:
    使用梳规测量时,把仪器稳定的放在低材表面的湿膜中,然后拿出仪器检查其梳齿那一个最短的接触到了湿膜,湿膜的厚度就处于最后一个触到和没有触到的梳齿间,去那个接触到湿膜的梳齿所表示的厚度即可。知道了湿膜厚度道,就可以计算干膜的厚度了。
    (一)干膜厚度的测量:
    在实际工作中大量遇到的是干膜厚度的测量,在检查涂层各项物理性指标时或统计整个施工完毕后的漆膜总厚度时,均一测干膜厚度为准,这也是业主和建立单位验收工程检测内容之一。
    (1)测量的仪器
    涂层干膜厚度的测量分为破坏性测试和非破坏性的测试两种方法。破坏性的测试方法要对涂膜进行划刻等损伤性行为,非破坏性测试方法不会对涂膜造成损害。一般情况下,多数使用的是非破坏性的测量方法,当出现争议或者需要仲裁时大多使用破坏性的测试方法。如:ISO2808-1974漆膜厚度测定标准中的显微镜法,此方法不仅可以测出涂膜的总厚度,而且可以测出多层结构的涂膜中每层漆膜的厚度。该方法是用一定角度的切割刀具将涂层切出一个V型缺口至底材,然后用带有标尺的显微镜测量。该测厚的方法被推荐为涂膜厚度的仲裁方法。干膜厚度的测量目前已经有不少种仪器和方法,但每种方法都有一定的局限性,能适用于所有的涂层和环境是极少的。
    非破坏性的测量一般采用千分尺法、磁性测厚仪和涡流测厚仪三种方法。其中磁性测厚仪和涡流测厚仪都适用于金属底材表面的防腐层,不过磁性测厚仪适用于磁性的金属底材,而涡流测厚仪适用于非磁性的金属底材表面防腐层的检测(如:铝材、不锈钢等底材)。同时磁性测厚仪和涡流测厚仪都不能适用于混凝土等非金属底材表面的防腐层厚度测量。
    (2)测厚仪的校准:
    测厚仪在使用前必须校准,无论使用哪种测厚仪,如果使用前不校准,测量出来的数据是没有任何意义的。进行校准的时候,在喷砂钢材的表面还是在光滑表面读出的数字的有差别的,在喷砂后的粗糙表面校准后的测厚仪测试出来的涂膜会增加。关于在光滑表面还是在喷砂后粗糙表面校准问题,在很多时候是存在争议的。
    ISO2808(第三版)方法10规定:“判断喷砂后钢材表面的干膜厚度,校准应该在光滑钢板表面进行”。同样在SSPC这个标准中,也没有涉及到如何在喷砂后的钢材表面校准的问题,只提到在光滑钢板表面如何校准问题。在许多海洋工程和船舶工业中,涂膜的干膜厚度经常达到300-500μm,甚至更高,监理单位在验收时经常将表面粗糙度忽略了。根据经验,在喷砂涂装表面达到一个实际可行的均匀性涂膜测量,如果使用磁性原理测厚仪在光滑表面校准后,再次在喷砂表面校准,测得的涂膜厚度要高于在光滑板上校零测出值。高出值得为喷砂表面波峰到波谷值得一半。所以根据经验,涂膜厚度为粗糙度5-6倍时候,可以将粗糙度忽略。其余情况要在原喷砂表面校零。
    (3)干膜厚度的测量原则:
    业主和监理单位最后要看到是干膜的厚度,设计院所设计的涂膜厚度也是指干膜的厚度,所以干膜厚度的测量是很必要的。
  干膜厚度的测量原则主要包括两个方面,即测量点的数量和测量点的厚度。
    按照GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》第14部分规定,用干膜测厚仪检查,每个构件检测5处,每处的数值为3个相距50min测点涂层干膜厚度的平均值。同时规定按照构件数抽查1%,且不应少于3件。而ISO2898-97和美国SSPC-PA2关于涂膜厚度测量原则,每10m2测量5个点,每一个点的测量在一个很小面积内测量3个点的平均值,5个测量值的平均值必须符合规定的涂膜范围。
    在涂膜厚度测量时,遵守80-20或者90-10的原则。80-20原则的意思为:80%是测量值不得低于规定干膜厚度,其余20%的测量值不能低于0.8x规定膜厚。而对于集装箱、化学品储罐舱及船舶行业来讲,这个原则一般为90-10的。即所有测量点90%测量结果应大于或者等于规定干膜厚度,余下10%的测量结果均应不小于0.9x规定干膜厚度。
    结束语:
    防腐蚀涂层的检测方法很多,这里将划X法不做介绍,其中拉开法最佳,也是常用做有争议时使用的涂层附着力仲裁方法。对于以上涂层检测时,根据ISO规定,样板制作完毕一般要保养21天后进行测试,其结果更为准确。
    在现场检查涂层及涂层附着力检查的时候,为了结果的公平公正,最好是业主、监理单位、涂料供应商技术人员、承包商、施工单位相关人员同时参与,其测试结果才具有说服力。同时相关人员要做相关的测试记录,以备案保存。
    
 

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