建筑钢结构工程中的镀锌技术分析

左宁彬

摘要：文章介绍了建筑钢结构工程中钢构件镀锌工艺及镀锌钢构件连接施工。由于镀锌钢结构具有较强杭腐蚀能力、施工简便和基本不需要维修，已越来越多地应用于钢结构工程中。

关键词：钢结构；镀锌；工艺；防腐蚀；连接件

1 建筑钢结构工程镀锌技术工艺分析

建筑钢结构工程中镀锌技术按工艺不同一般分为热浸镀锌和热喷镀锌。

热浸镀锌（热浸锌）：将经过前处理的钢构件浸入熔融的锌池中，在其表面形成锌和锌铁合金镀层的工艺过程和方法。

热喷镀锌（喷锌）：通过高速气流将锌丝熔融喷射到钢构件表面形成锌镀层的工艺过程和方法。

不论是何种镀锌工艺，镀锌的先决条件是构件表面应彻底去除油脂、边缘毛刺、焊渣和飞溅；无残留切割缺口、焊缝缺口、深度咬边、未包角焊等外观缺陷。

1.1 热浸锌工艺程序

脱脂→水洗→酸洗→水洗→药剂处理→干燥→镀锌→冷却→表面精加工

（1）脱脂：将构件浸入到添加了活性剂的加温的碱性脱脂液中，在浸渍过程中进行摇动，使附着在表面的油脂类完全除去。

（2）水洗：浸渍在清纯水中，除去构件表面的残留碱性物及其他附着物。

（3）酸洗：浸溃在添加了腐蚀抑制剂、加温的硫酸液中，完全除去构件上的锈。

（4）水洗：浸渍在常温的清纯水中，除去构件表面的残留酸液及其他附着物。

（5）药剂处理：浸渍在加温的药剂液体中，使铁和锌的合金化学反应顺利进行、使药剂皮膜在构件全表面形成。

（6）干燥：药剂处理后必须干燥。干燥温度为180℃ -230℃，使水份消失。

（7）镀锌：为了避免产生不镀锌部分，应在构件上使用合适的夹具浸在镀锌槽中。镀锌时对不同的材质、厚度及镀锌要求，制定一个浸锌时间、温度及起吊角度的操作工艺；事先检查进锌孔、淌锌孔开设正确与否。

（8）冷却：在不需要的锌流去以后，浸在水温保持在30℃以上的冷却水中，对刚度较小的构件应有防止产生变形措施。

（9）表面精加工：在镀件上会有因焊接气孔而产生淌酸水和锌渣、挂锌及积锌现象产生，因此需用板锉、角向磨光机、钢丝刷等适用性工具来进行表面处理。

1.2 喷锌的工艺程序

脱脂→表面粗化→喷锌

（1）脱脂采用溶剂清洗、乳液清洗、碱性清洗剂以及加热等方法有效地除去油脂。

（2）表面粗化：一般采用喷砂粗化达到除锈标准Sa 2.5级技术要求，粗糙度在50～90 mm范围内，表面粗化又能达到预处理所要去除的油污、锈、氧化物、旧涂层等。在表面处理过程中，构件必须干燥，在不利的气候条件下，要采取必要的保护措施。由于构件与喷涂材料的热膨胀系数不同，或若气温低、湿度大，为了驱除潮气和消除应力，在热喷涂前，对构件预热很有必要，尤其是内腔部位更有必要，预热温度一般控制在95℃左右。

（3）喷射：将锌丝熔融后喷射到构件表面。喷射方法通常有火焰线材喷涂和电弧喷涂二种方法。

（4）喷涂过程中应注意：①用于喷射的空气应清洁、干燥。②表面处理后与喷涂之间停留的时间应尽可能缩短，晴天和湿度不大的气象条件下，其间隔时间不能超过12h；而在雨天，潮湿的气候条件下，其间隔时间不得大于2 h。

2 建筑钢结构工程中镀锌后构件的检验

（1）对放外形复杂、截面尺寸较薄弱的构件，热浸锌后易产生变形，一般用油压机、千斤顶等进行矫正。

（2）外观检查：不能有未镀上锌、伤痕、摩擦面上的滴瘤以及小洞、气泡、膨胀、裂痕、毛刺、飞溅等缺陷。

（3）锌层厚度检查：厚度应在80μm以上。

（4）缺陷的修補：有局部缺陷存在时，先用钢丝刷进行表面处理后，再涂两次以上高浓度锌粉涂料或进行喷锌；当缺陷范围较大要再次镀锌；对摩擦面上的缺陷用锉刀除去。

3 建筑钢结构工程构件的保管

（1）待镀锌、喷锌构件应避免损伤镀锌面。

（2）镀锌（喷锌）构件堆放时，应在构件之间用搁置垫木，通风条件良好。

（3）在钢制台架上放置镀锌构件时，必须垫置枕、垫木等，避免镀锌面直接接触钢制面。

（4）成品记号：吊装用的构件记号，应在所定的位置上使用铝字模板，用油性的水笔画记号。

4 建筑钢结构工程构件的连接

建筑钢结构工程中镀锌构件的连接均采用高强度螺栓，从防锈的观点考虑，高强螺栓也应采用与钢材有同等附着量的镀锌高强度螺栓。通常工程中采用的是大六角镀锌高强度螺栓，其强度为8.8级（F8T）。节点传力同样是通过摩擦连接实现。镀锌高强度螺栓与普通大六角高强度一样，由螺栓、螺母和二个垫圈组成，其机械性能、扭矩系数、外形尺寸和镀锌层的附着量、均匀性、密着性均由制作工艺得到保证。

4.1 摩擦接触面处理

4.1.1 喷砂处理

用喷气式喷砂装置以一定压力和距离将砂粒喷向构件需处理的表面，使其达到一定的粗糙度，通常为50～90 mm，采用喷砂处理的各项参数需通过试验来确定，当喷射压力太大，将使构件表面的锌层开裂并局部剥离；相反压力过小，则表面粗糙度较小，达不到摩擦面抗滑移系数≧0.4的要求。

4.1.2 磷酸盐表面处理

构件热浸锌后，在需处理的摩擦面部位涂上磷酸盐化学药剂，使其在涂刷面形成一层结晶薄膜，产生了一定的摩阻力，从而达到增加抗滑移系数的目的。经上述处理的构件表面颜色不会引起很大的变化，也不会对镀锌件抗锈蚀有任何影响。应该注意的是：涂刷了磷酸溶液的构件表面在未干燥之前不能放置任何物件，以免擦伤或碰擦磷酸盐处理部位。干燥后对雨水淋湿都没有任何影响，如果万一发生擦伤或碰擦磷酸盐处理部位，必需加以修补以达到其摩擦效果。因此在搬运及运输过程中必须注意防护。

4.2 高强螺栓的施工

镀锌高强螺栓施拧方法与普通的大六角高强螺栓的施工方法不同，它采用转角法（螺母旋转法），施工时同样分初拧和终拧二个阶段，初拧由初始扭矩值控制，

（1）构件用临时镀锌螺栓固定确认其密合程度良好后，更换为永久性镀锌螺栓。

（2）安装垫圈时将倒角磨边的一面对准螺栓头侧。

（3）用扭矩扳手（可用旋到设定扭矩值能发生响声的扳手）旋转螺母到所要求的初拧扭矩值（M16约为10 000 N·cm； M20、M22约为15 000 N·cm）。

（4）初拧完成后，在螺栓、螺母、垫圈及构件处用白色油性笔画上记号。

（5）终拧：以初拧后的状态为起点，用紧固器将螺母旋转120°士300°

（6）终拧后的检查：①螺母旋转量；②有无共转；③有无漏拧；④螺母旋转量的允许范围为120°士300°；⑤对旋转不足的螺栓要补拧到规定的旋转量；⑥对发生过共转、余长不足、超拧的螺栓要重新更换。

5 结语

镀锌钢结构因其有较强的抗腐蚀的能力、施工简便和基本不需维修，越来越多地应用于各种建筑钢结构工程中，尤其在塔构桅结构优越性更为显著。工程实践表明，热浸锌工业化生产程度高，不受气候影响，质量更易保证，摩擦面采用磷酸盐处理操作简单方便，应用的前景更为广阔。

参考文献：

[1] 顾于，叶云川. 钢结构高耐蚀涂装除锈新工艺[A]. 2009全国钢结构学术年会论文集[C]， 2009年

[2] 史正良， 刘金龙. 镀锌层附着性分析[J]. 热处理， 2007年05期