解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

参看前文:

解析ISO 12944标准(一、标准介绍)

解析ISO 12944标准(二、腐蚀环境分类)

 1.  范围

ISO12944这部分对于那些采用防护涂料体系进行涂装的钢结构,给出了一些基本(结构)设计准则,从而避免结构或涂层过早腐蚀和老化。它给出了一些适当和不适当的设计例子,简要地说明了施工、检查和维修涂料体系过程中能够避免的问题,同时也讨论了易于钢结构搬运和运输的设计方法。

2.参考的标准规范

下列标准通过本标准的引用而成为标准不可缺少的文件。在本标准出版时,这些引用的标准版本都是有效的。但标准都会被修订,鼓励各方讨论这些标准的最新版本在ISO 12944继续引用的可能性。IECISO的成员对目前有效的国际标准保持着登记。

ISO 1461:—1,钢铁制件热浸镀锌—技术条件

ISO 8501-11998,涂料和有关产品使用前的钢底材的处理—表面清洁度的视觉评价.1部分:未涂层钢材表面锈蚀等级和处理等级及除去所有前涂层的钢材的表面处理等级。

ISO 12944-11998,色漆与清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀防护1部分:总则

ISO 12944-21998,色漆与清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀防护2部分:环境分类

ISO 12944-51998,色漆与清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀防护5部分:防护涂料体系

ISO 14713:—2,铁和钢结构的防腐—指南

1)已出版发布(ISO14591973ISO14611973的修订版)

2)已出版发布

 

3.术语和定义

ISO129441给出的定义外,以下术语和定义被用于ISO12944这部分。

3.1设计(design,名词):关于钢结构建造方式的详细结构计划,考虑腐蚀防护。

 

4综述

设计一个结构的目的是要确保其具有所要求的功能、充足的稳定性、强度和耐久性、可接受的造价和具有美感的视觉外观。

结构的整体设计应该考虑到易于进行表面处理、油漆涂装、涂层检测和防腐维修。

结构的形状能影响防腐蚀性。因此结构设计应避免形成容易造成腐蚀蔓延的据点(一个腐蚀陷阱)。因此强烈推荐设计者在设计过程的早期就咨询腐蚀防护专家。最好及早选择好腐蚀防护体系,考虑结构的服务类型(注:指腐蚀环境)、服役期限和维护要求。

结构组件的形状、连接方式、建造过程以及任何后处理方式都不应促进腐蚀。同样,在选定防护涂料体系时,要考虑结构和部件的形状以及它们所处的腐蚀环境级别(见ISO12944-2)。

设计应尽量简单,避免过于复杂。在钢构件连接处,如另外的建筑材料嵌入或封装,比如砌砖,这些不可能再进入的部位应该采取能够在整个服役期内提供有效防腐蚀保护的腐蚀防护措施。

需要采用热浸镀锌的钢构件的设计应该符合ISO1461ISO14713标准的要求。


5.基于腐蚀保护目的的基本设计原则

易受到腐蚀应力作用的钢结构表面积应该是小范围的。不规则结构的数量应尽可能的少(如:重叠处、角落、边缘)。连接处尽可能采用焊接方式,要比螺栓连接和铆钉连接更能形成整体平滑表面。不连续地焊接和点焊只能用在腐蚀风险非常小的地方。

5.1可行性

钢构件应该被设计成易于防护涂料体系的施工、检查和维修。如:预设修理通道、工作平台或其他辅助装置。安全开展维修工作所需的附件(如:吊钩、脚手架拉杆和固定位置、喷射清理和油漆施工护栏等)需在设计阶段考虑设置。

如果以后提供维修通道很困难,而且设计中没有包括维修通道,设计者应该清楚地指出将来如何提供维修通道。

所有需涂覆的钢结构表面应是可见的,并在操作人员能安全接触到的范围之内。在良好的照明条件下,进行表面处理、涂装和检测的人员能够安全简便地在钢结构各个部位移动。需要具有充足的空间供操作人员进行表面处理工作(见附件A)。

特别注意的是要具有确保进入箱体构件和舱室的通道。通道需要有足够尺寸使施工人员和装置(包括安全设备)能够安全进入(见附件B)。另外,辅助的通风口的位置和尺寸要符合防护涂料体系的施工要求。

结构部件间的狭窄空间应尽可能避免。对于因结构原因和实际情况,狭缝空间不可能避免的,建议参考附件C的内容。

那些存在腐蚀风险且在装配完成后不能进入的构件应该采用耐腐蚀材料制造或者涂装能在整个服役期内提供有效防腐蚀保护的涂层体系。当然,也可以考虑增加腐蚀裕量(钢材加厚)。

5.2缝隙处理

狭窄通道、看不见的缝隙处和重叠连接处都会因潮气和污垢的滞留(包括表面处理时的磨料),是腐蚀发生的潜在部位。这种潜在的腐蚀常常通过加以密封来避免。在大部分腐蚀环境中,采用从部件伸出的钢垫板来填补空隙并在四周焊接密封。交接处的表面用连续焊接法封闭以避免磨料集积和潮气进入(见附件D,图D.3)。

应特别注意从混凝土到钢制品的过渡位置,尤其是复合结构受到严重腐蚀应力的情况(见附件D,图D.4)。

5.3防止沉积和水滞留的措施

应该避免因结构表面上水滞留和外来杂质增加而加大腐蚀应力的情况。设计者应当注意流走物可能造成的影响。例如,当有一条因水流造成的锈沉积,自低碳钢表面蔓延至奥氏体或铁素体不锈钢表面时,最终会造成不锈钢发生腐蚀。

防止沉积和水滞留的适宜预防措施有:

•带有倾斜面或斜角的设计;

•排除在顶端的开口剖面,或者在倾斜位置上它们的排列布置;

•避免造成水和污垢滞留的凹缺;

•水和腐蚀性液体的排出装置远离钢结构。

•能避免沉积和水滞留的合适设计参数在附件D:图D.1中进行了图解说明。

5.4边缘

圆形边缘有助于连续施工防护涂料,并在尖锐边缘获得足够的涂层厚度(见附件D,图D.5)。在尖锐边缘上的涂层更容易受到破坏。因此,在制作过程中,所有尖锐边缘需要磨圆或倒角,孔沿和切割边缘的毛边应该被去除。

5.5焊接表面缺陷

焊接时应避免不易被防护涂料体系有效掩饰的缺陷(如:凹凸不平、过度切割、气孔、凹陷、飞溅)产生(见附件D,图D.6)。

5.6螺栓连接

5.6.1采用高强螺栓的防滑连接

防滑连接的摩擦面应在装配前进行喷射清理,最低处理等级要达到ISO85011中定义的Sa2.5级,并达到要求的粗糙度。具有合适摩擦系数的涂层材料可以用在摩擦面上。

5.6.2预紧螺栓连接

应特别注意采用预紧螺栓连接时对涂膜的技术要求。见ISO1294451998,第5.6条。

5.6.3螺栓、螺母和垫圈

螺栓、螺母和垫圈应该采用达到与钢结构相同耐久性的防腐蚀保护措施。

5.7箱形构件和空心部件

出于防腐蚀考虑,为了使暴露在大气腐蚀下和表面积最小,箱体构件(可进入的)和空心部件(不可进入的)在形状上应有一个特别合适的横截面(交叉截面)。下面给出了一些设计要求。

暴露在表面潮气下的开口箱体构件和空心部件需要设计排水口和采取有效防腐蚀措施。

封闭的箱体构件和空心部件不受空气和潮气的影响。为了这个目的,它们的边缘要用连续焊接方式完全密封起来,并且任何敞口都要有密封盖。在这些部件的组装过程中,应特别注意确保没有水滞留在里面。

在涂装前需要进行热浸镀锌的组件,结构设计上要能保证镀锌顺利进行(见ISO1461ISO14713),特别是要避免在对密封焊接组件进行镀锌时的爆炸风险,还要避免工件出现漏镀点。

5.8缺口

加强筋、连接板或其它相似的结构上的缺口直径应不小于50mm(见附件D,图D.7)以考虑充分的表面处理和防护涂料体系的施工的空间需要。如果要开缺口的钢板是很厚的(如>10mm),那么缺口周围钢板的厚度减薄以便易于进行表面处理和涂装施工。

5.9加强筋(支肋)

有加强筋时,如在连接板和法兰之间(见附件D,图D.7),在加强筋和邻接的组件之间的交叉点周围的焊接是有必要的,从而避免缺陷的形成。设计加强筋时应避免沉积物和水的滞留(见5.3),并应该允许进入进行表面处理和防护涂料体系的施工(见附件C)。

5.10电偶腐蚀的预防

当两块具有不同电位的金属间存在导电连接时,在连续或周期性暴露在潮湿(电解液)环境情况下,活泼金属(电极电位低的)会被腐蚀(译注:即电偶腐蚀)。这种电耦合的形成加快了活泼金属的腐蚀速率,腐蚀速率与两块连接金属的电位差、它们的面积大小差异、电解液的性质及活性相关。

因此,在活泼金属组件与惰性金属组件连接处应注意,特别是当活泼金属部件的面积比惰性金属部件小得多时(译注:即大阴极小阳极)。毫无疑问,在苛刻条件下,为了降低腐蚀风险,用不锈钢制作小表面积扣件,比用活泼金属制作要好。当弹簧垫圈(例如:锁紧垫圈、锯齿垫圈)的使用可能会因为形成严重缝隙腐蚀以致损害连接处的长期使用性能时,不宜使用弹簧垫圈。

如果设计时这种电耦合不可避免,连接表面应采用电隔离(绝缘)措施,例如涂覆两种金属表面。如因某种原因只能涂覆一种金属时,应该涂覆惰性金属表面。

另外,也可以考虑设计采用阴极保护措施。

5.11加工、运输和安装

在设计时应考虑钢结构的加工、运输和安装要求。主要是要考虑起重方法和起重点的设计。在起重和运输期间支撑组件所需的夹具也要考虑到,还要考虑采取适当的措施防止在起重、运输和现场加工(如焊接、切割和磨削)过程中对防护涂层的破坏。

预装配分段间连接点(不论是暂时连接还是永久)的防腐蚀,在设计步骤中都应考虑到。解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

A.1

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

α-工具轴和底材角度,D1-工具到底材的距离  , D2-工具长度

附件B(参考件):进入受限区域推荐的开口最小尺寸

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

Stifferners:加强筋/支肋,Rectangutar hole:矩形孔,Ovat hole:椭圆形孔,Round hole:圆孔

附件C(参考件):表面间狭窄空间的最小尺寸

为确保表面处理、涂装和维护工作的正常进行,操作人员必须能看见并用工具接触到表面,因为标准要求能看到并接触到表面。

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

C.1

a-各部件或部件与邻接表面允许的最小距离(mm)。 

h-操作人员能够到达狭窄空间的最大距离(mm)。

两截面间允许最小距离a在图1中给出(h最大到1000mm)。

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

C.2

2中给出各截面与邻接表面允许的最小距离a

1:如果操作人员必须达到的距离超过1000mm,在图2a应该至少800mm

2:如果设计者不能遵从上述建议的,需采用特别措施。

附件D(参考件):避免沉积物聚积和水滞留的设计特点

排水孔,滴水咀,滴水管或者破裂处应避免沉积形成或水滞留。应考虑水滴因风流入缺口的可能性。当冰融化的情况也应考虑,建议设置排水管道排出结构中的水。

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.1 避免水和污垢的陷阱

通过连接平板上的缺口防止水和污垢的滞留

 

注:Bad:差的设计          Good:好的设计            Break:缺口

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.2-焊接的设计

注:左图:难以喷射清理和涂装           

右图:易于喷射清理和涂装

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.3-缝隙的处理

上图:差(狭缝难以防护)

中图:较好 Contious welds连续焊接    Closedcrevice封闭缝隙

下图:最好(单个固体组件)

1:这些例子只用于阐述原理

2:在热浸锌的情况下,也参见5.7,最后一段。

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.4-钢材/混凝土复合结构

左图:缝隙      易于腐蚀   

右图:通过合适的方式封闭缝隙

对钢组件涂防护涂料,防护涂层宜延伸至混凝内大约5cm


解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.5-尖锐边缘的避免

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.6-避免表面焊接缺陷

解析ISO 12944标准(三、与防腐蚀相关的结构设计)

D.7-利于防腐的加强筋推荐设计

参看前文:

解析ISO 12944标准(一、标准介绍)

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来源:工业涂料工程师,本文观点不代表自营销立场,网址:https://www.zyxiao.com/p/97205

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