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冷喷锌和富锌工艺、技术、经济性对比

1、冷喷锌和钢铁表面的结合原理
在冷喷锌喷涂到钢铁表面后,冷喷锌材料中的融合物首先发生作用,融合物具有两不同性质官能团,其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲钢铁表面的基团,能与钢铁发生化学反应形成共价键力或生成氢键溶于其中,起到“分子桥”的作用,融合物的这种粘合作用,使得锌金属层在涂装初期具有和涂料类似的附着性能,在冷喷锌层成膜后,其附着力为1级,拉开法测试5~8MPa,柔韧性1mm。随着时间的推移,冷喷锌中经过活性处理的锌微粒(纳米级)金属原子不断扩散渗透,在钢铁表面形成锌铁合金保护层,形成晶间结合,因此,冷喷锌层在使用后,附着力不会像涂料逐渐下降,反而是逐渐增加,1年后附着力测试拉开法为10~15MPa,这也是冷喷锌能够长期防护的原因。
 
2、冷喷锌的施工方式
采用高压无气(有气)喷涂,刷涂、滚涂、静电喷涂等方式,和普通油漆施工方式相同,图示为例:
 


 
 
3、冷喷锌优缺点介
优点
1、优异防腐性能和施工高效:
冷喷锌结合了热金属防腐工艺(热喷锌、热喷锌、热喷铝、热喷锌铝合金)的长效防腐和普通油漆施工便捷的特点,热金属喷涂的防腐年限长缘于金属镀(涂)层的锌或铝的含量在95-97%之间,而冷喷锌工艺的干膜涂层锌含量在96%以上,保证了和热金属处理同样的防腐性能和防腐年限,同时冷喷锌产品的物理特征和普通油漆同属液态,对钢结构表面处理程度的要求同样都是Sa2.5级,而热喷锌、热喷铝、热喷锌铝合金对钢结构表面处理要求更高要达到Sa3级,并且和普通油漆的施工方式相同,都是采用高压喷涂、刷涂、滚涂和静电喷涂等方式,简短概括冷喷锌是单组份高富锌含量的油漆,冷喷锌是采用油漆的施工方式达到热金属防腐工艺的防腐性能和防腐年限的一种第三代防腐技术。
2、施工环境温度要求:
比普通油漆对施工环境温度的要求更宽泛,普通油漆施工环境温度为5℃-50℃,冷喷锌施工环境温度为:零下5℃-50℃,如在苏通大桥现场施工,基本不受环境温度的影响(该地区月度最低气温为零下2度左右),对于施工进度紧张的项目提供有利条件。
3、环保和节能:
冷喷锌在常温条件下施工,不存在高能耗,更无锌雾和工业三废等有害物质产生,对施工单位和项目现场环境没有影响,更加环保和节能。
4、健康与安全:
热喷锌、热喷铝、热喷锌铝合金施工过程中会有锌(铝)雾产生,对人体的健康和安全存在威胁,冷喷锌不含铅和镉等重金属,也没有甲苯、二甲苯、酮类等有害物质,对人体健康和安全没有危害。
5、维修和修补方便:
钢构件在运输和安装吊装过程中会导致防腐层破损,热金属处理工艺难于维修和修补,冷喷锌产品有桶装和喷雾罐装两种,现场可以采用刷涂和手工喷涂的方式施工,非常便捷。
6、综合经济效益高:
全寿命周期防腐费用即LCC值最高,首次投入的单位面积的防腐成本低于热金属防腐工艺20%以上,首次投入的单位面积防腐成本比普通油漆略高约15%,但在50年的全寿命防腐周期内,普通油漆是冷喷锌的2-3倍。
7、重点项目应用:
港珠澳大桥CB05标段、芜湖长江公路二桥、无锡硕放大桥、珠海横琴二桥、沈阳浑河景观大桥、宁波春晓大桥、杭州湾大桥桥墩钢筋、汉桥、洪塘大桥、万家丽高架桥;世界首台1000MW空冷机组灵武电厂空冷平台项目、世界首个800KV特高压输电项目—南方电网云广直流项目、国家建设部金奖--国华定洲电厂项目、国家建设部鲁班奖--国华宁海电厂项目。冷喷锌还广泛应用于广东大亚湾核电站、燕山湖电厂、沙河电厂、甘肃景泰电厂、宝鸡热电厂、宁夏六盘山电厂;平果、灵宝、裕隆、勉县、鹿城、渭南东750KV、延安750KV、榆横750KV等等变电站、惠州中海壳牌石化工程、澳门南光公司九澳油库、澳大利亚博斯海滨厂房钢构、北京高碑店污水处理厂、四川长通港口沪州港门式起重机、新疆金风风电、技博太阳能等。其他冷喷锌工程业绩详见《冷喷锌国内外部分工程业绩表》,同时冷喷锌防腐技术得到了行业内重点客户的认可和好评。
缺点
1、行业认知度不够:
相对于成熟和常规的防腐工艺,冷喷锌在国外已经广泛应用了几十年(从上个世纪70年代开始),已经得到了各行业甲方和施工单位认可,但在国内2000年后才开始推广,各行业认知程度不够,但冷喷锌在桥梁、电力、铁路、煤化工、大型市政场馆等行业已经得到很好应用,逐渐成为替代热金属防腐工艺的一种成熟可靠的防腐技术。
2、附着力问题的误区:
大部分业主和设计单位担心冷喷锌和钢铁表面的结合力不够,认为热金属防腐工艺和普通油漆附着力较好,对冷喷锌和钢铁表面的结合原理缺乏深入了解,首先,冷喷锌涂层的原始附着力和普通油漆一样能达到国家1级(有国家级权威机构检测报告和众多项目应用实例佐证),其次,随着时间推移,冷喷锌和钢铁表面不断的物理和化学反应,结合越加充分,附着力越来越强。
 
4、冷喷锌与常规工艺技术经济对比
1、技术对比表
 
项目 富锌涂料体系 热喷锌体系 冷喷锌体系
防腐性能测试 耐盐雾600小时  (HG/ 3668) 耐盐雾4000小时以上 耐盐雾4000小时以上
耐湿热性能 一般,不能单层暴露于户外环境 优秀 优秀
阴极保护性能 基本以屏障保护为主,加阴极保护,局部破损处迅速锈蚀 良好阴极保护性能,有效避免缝隙腐蚀、局部腐蚀 良好阴极保护性能,有效避免缝隙腐蚀、局部腐蚀
缝隙腐蚀、局部腐蚀、酸性腐蚀 屏障保护为主,局部腐蚀情况严重 良好的阴极保护能力,局部腐蚀防护性能优异,单层镀锌对酸雨耐受性差 良好的阴极保护能力,局部腐蚀防护性能优异,冷喷锌复合涂层有效解决酸雨腐蚀问题
维修周期 5~7年左右,局部前处理不当或施工不良的地方,1~2年出现锈蚀 25年以上 25年以上
施工难度 中等,对前处理及施工环境条件要求较高,否则易出现开裂脱落现象。 难,必须到热镀厂,受镀槽大小限制,现场不能施工,有热变形现象 易,可在工厂及现场方便施工,对施工环境条件要求为普通要求。
维修难度 必须彻底打磨至钢铁本体,维修难度较大 不可能回厂重镀,采用普通涂料维护后,防腐周期缩短。 具有良好重涂性能,重涂前处理要求低
全寿命费用 全寿命周期内多次重涂维护,直接间接损失较大,费用较高 长效防腐,避免多次维护,破损维修费用高,不适应多种土壤腐蚀环境,使用受到一定限制,全寿命费用中等 长效防腐,避免多次维护,腐蚀适应性较好,施工及维护方便,全寿命费用较低
 
2、经济性对比

数据分析
涂层概况 原方案 优化方案 结论
涂层类型 面积(㎡) 占比 高新涂层(元/平米) 合计(元) 防腐年限 年平均费用(元/㎡/年) 冷喷锌涂层(元/平米) 合计(元) 防腐年限 年平均费用(元/㎡/年) 一次投入费用富锌比冷喷锌 年平均费用富锌比冷喷锌
外表面 48266 25.81% 27.48 132649.68 7 3.93 33.08 1596639.28 25 1.32 -20.38% 66.29%
内表面 116964 62.56% 17.25 2017629 7 2.46 15.04 1759135.56 25 0.60 12.81% 75.59%
桥面 21742 11.6% 8.04 174805.68 7 1.15 11.55 176842.86 25 0.56 -2.68% 69.78%
合计 196972 100%   3518784.36       3606897.94     -2.32% 71.35%

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