钢结构超厚锌层热浸镀锌技术

张小全 王显旺 周茂臣 袁俊平
　　（中建钢构华东大区，江苏靖江 214532）
　　摘 要：钢结构镀锌之后对防腐有很大的改善，随着技术水平的发展，对钢结构防腐的要求越来越高。对于海边腐蚀环境C5-M，防腐年限需要达到30年，镀锌层厚度需要达到200μm才能满足防腐要求。对于大型桁架构件，通过原材料元素控制，控制镀锌温度，合理镀锌施工工艺，材料表面处理，最终将大型桁架构件镀锌完全符合客户规范要求。
　　关键词：热浸镀锌，超厚锌层，镀锌施工工艺

　　1 工程概况
　　阿尔及利亚大清真寺（GMA）位于阿尔及利亚首都阿尔及市Mohammadia地区，地处地中海畔。项目建筑面积40万平方米，包括宣礼塔、祈祷厅、伊斯兰学院、图书馆及文化中心等12座建筑，其中祈祷厅建筑高度71米，宣礼塔建筑高度265米，为世界宣礼塔之最。阿尔及利亚大清真寺建成后将成为非洲高度最高、规模最大的建筑，也将成为世界第三大清真寺。见图1

　　2 结构分析
　　本工程钢结构总量约1.4万吨，主要分布在A1区祈祷厅和A2庭院，B区宣礼塔、C区广场以及D区文化中心。D区文化中心主要为屋面钢桁架结构。主要由H型上弦杆、H型下弦杆、双槽钢腹杆、节点板、连接板、加劲板、槽钢等组成。典型桁架最大跨度约38m，重量约为19t。见图2。

　　3 超厚锌层镀锌施工重、难点
　　1）通常情况下，钢件中碳的含量越高，Fe-Zn反应越剧烈，铁损越高，Fe-Zn合金层越厚，镀层性能也越坏（见图3）。钢铁中碳的存在形式不同，对Fe-Zn反应影响也不同。当钢中的碳以粒状珠光体和层状珠光体存在时铁的溶解速度最快；当碳以索氏体或屈氏体存在时，铁的溶解速度最慢；当钢中的碳以渗碳体存在时，钢件表面张力较大，影响了锌液对钢件的浸润能力，也影响了锌的流动性，容易使表面出现锌瘤。因此需要进行镀锌的钢结构的含碳量进行控制。
　　2）硅元素（Si）对镀层结构的影响：钢材中硅元素对镀层结构影响显著，硅含量越高，镀层中Fe-Zn合金层相增长速度越快，因此，镀层变厚并形成灰色，附着力下降。硅对镀层影响有如下几点：第一、硅的存在使铁在锌中的侵蚀加快，460℃时硅含量为0.2%的钢比碳含量0.2%的钢铁损增大了一倍。含硅钢在锌液中520℃下具有最大的重量损失。第二、硅含量低的钢镀锌后可以获得致密的Fe-Zn合金层，硅含量达到0.3%时δ1层被破坏，镀层结晶变粗大而自由生长疏松的晶体。第三、含硅量还影响镀层外观，当含硅量为0.06%~0.07%，镀层灰暗斑点最多。因此硅含量增加对镀锌层的厚度是有增加但是对于锌层的致密性有影响。所以钢材采购前应明确要求硅含量控制在在0.13~0.28%之间。
　　3）磷对镀层结构的影响：钢中如含有杂质磷，能使钢材产生冷脆现象，所以，生产过程中严格控制磷含量在0.05%以下。当钢中磷含量达到0.15%时，镀锌层会产生厚且容易开裂的Fe-Zn合金层，即η相变薄而ζ相和δ1相则生长较快，从而使镀锌层变暗而失去花纹形成斑点。
　　4 合理的镀锌施工工艺
　　由于桁架结构上下弦杆均为密闭箱体，在浸入锌池之后箱体内部浸满了锌液，在锌锅中停留时间到了1~2分钟以后，锌池吊出来速度缓慢，需要等到箱体内部锌液慢慢流出。由于出锌池的时间需要考虑到上弦杆有足够的镀锌时间，等到下弦杆出锌池的时候，镀锌时间过长，造成锌层厚度过厚堆积，这样对锌池的脆性有影响。通常上弦镀锌厚度200μm，下弦会达到500μm甚至更高。
　　1）改变镀锌的顺序，将一次镀锌改为二次镀锌，先将一面弦杆放入锌池，同时采用电子计时器精确计时，达到镀锌时间之后将构件吊出锌池，然后将构件翻身，将另一面弦杆放入锌池，到镀锌时间之后，将桁架构件吊出。这样上下箱体在锌池中的时间基本相同，镀锌时间控制一致，镀锌层的厚度可以控制的200μm~300μm之间。见图4。

　　2）钢结构表面抛丸，由于钢结构的构件，一个构件上材料的厚度不一样，厚板的镀锌时间较长，薄板的镀锌时间较短。
　　3）正常的镀锌时间对于锌层的厚度只能达到85μm标准值，对于薄板的厚度会更低，对于超厚的锌层要求，我们采用将钢结构进行喷砂处理，将钢结构表面的粗糙度处理至60~90μm的状态，在镀锌的时候，可以按照正常的镀锌时间，锌层厚度增加到200μm。同时增强镀锌层的附着力。见图5。
　　5 结 论
　　在保证附着力和外观美观的要求下，通过调整镀锌的顺序，严格控制镀锌时间，可以将大型钢结构桁架镀锌至200μm。从而达到防腐质量要求。
　　参考文献
　　[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 镀锌制品-结构中钢铁反腐的指导原则及建议。第二部分：热浸镀锌[S]
　　[2] ISO 1461:2009 Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles—Specifications and test methods钢铁制品热浸镀锌层—技术规范及试验方法[S]
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