Q GDW 11138-2013 输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层技术要求及编制说明.pdf

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1、Q / GDW 11138 2013 1 国家电网公司企业标准Q/GDW111382013输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层技术要求Technical requirements of thermal spraying ZnAlMgRE alloy protection coating for power transmission and transformation steel components 2014-04-15发布 2014-04-15实施 国家电网公司 发 布 Q/GDW ICS 29.240备案号：CEC Q / GDW 11138 2013 I 目 次 前言 II 1 范

2、围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 涂层的选用 2 4.1 选用条件 2 4.2 涂层厚度的选择 2 5 一般要求 2 5.1 环境要求 2 5.2 设备 2 5.3 人员 3 6 喷涂材料 3 6.1 材料类型 3 6.2 尺寸 3 6.3 成分 3 6.4 力学性能 3 6.5 外观质量 3 6.6 包装 3 6.7 贮存和运输 3 7 喷涂作业 3 7.1 表面除锈和粗化 3 7.2 喷涂 4 7.3 涂层封闭 4 8 涂层质量检验 4 8.1 涂层外观 4 8.2 涂层成分 4 8.3 涂层厚度 4 8.4 涂层孔隙率 4 8.5 涂层结合强度 5 8.6 涂层耐腐

3、蚀性能 5 8.7 修复 5 附录 A（规范性附录） 热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层拉拔式结合强度试验方法 6 编制说明 9 Q / GDW 11138 2013 II 前 言 本标准是针对重腐蚀地区输变电工程钢构件长效防腐蚀需要，为规范国家电网公司所属单位输变电钢构件制备锌铝镁稀土合金防腐涂层过程中表面处理、喷涂材料、喷涂设备、喷涂工艺和涂层质量验收而编写。 本标准由国家电网公司基建部提出并解释； 本标准由国家电网公司科技部归口； 本标准起草单位：国网山东省电力公司、国网智能电网研究院、山东电力工程咨询院有限公司； 本标准主要起草人：李辛庚、胡俊鹏、岳增武、张映晖、肖世荣、胡新芳、赵勇、雍军、

4、周大洲、曹丹京、何春晖、陈新、孙亮、韩钰、马光、刘辉、刘勇、邵冬亮； 本标准首次发布。 Q / GDW 11138 2013 1 输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层技术要求 1 范围 本标准规定了采用热喷涂技术在输变电钢构件表面制备锌铝镁稀土合金防腐涂层的技术要求。 本标准适用于重腐蚀大气环境中或要求长周期免防腐维护的输变电钢构件热喷涂腐蚀防护，及对热镀锌、热喷锌防腐涂层的损伤修复。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 228.1 金

5、属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法 GB 3095 环境空气质量 GB/T 8923.1 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第 1 部分： 未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级 GB/T 8923.2 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第 2 部分： 已涂覆过的钢材表面局部清除原有涂层后的处理等级 GB/T 8923.3 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第 3 部分：焊缝、边缘和其他区域的表面缺陷的处理等级 GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验 GB/T 11374 热喷涂涂层厚度的无损测量方法 GB/

6、T 12608 热喷涂 火焰和电弧喷涂用线材、棒材和芯材 分类和供货技术条件 GB/T 17721 金属覆盖层 孔隙率试验 铁试剂试验 GB/T 19292.1 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类 GB/T 19824 热喷涂 热喷涂操作人员考核要求 GB/T 20019 热喷涂 热喷涂设备的验收检查 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 热喷涂 thermal spraying 将喷涂材料加热到塑性或熔化状态，然后喷射于经预处理的基体表面上，基体保持未熔状态形成涂层的方法。 3.2 年平均相对湿度 annual mean relative humidity 一年内每日平均相对

7、湿度的年平均值。 3.3 封闭 coating sealing 将封孔剂渗入涂层的孔隙中的涂层后处理方法，目的是尽可能地将涂层孔隙堵住，并填平其凹坑，以延长涂层的使用寿命。 Q / GDW 11138 2013 2 3.4 露点 dew point 一定压力下，水蒸气开始凝结的温度。 3.5 涂层孔隙率 coating porosity 喷涂层中孔隙的体积与涂层总体积之比。 4 涂层的选用 4.1 选用条件 当输变电钢构件处于以下环境之一或以上时，可选用热喷涂锌铝镁稀土合金涂层作为大气腐蚀防护措施： a） 依照 GB/T 19292.1 对于大气环境的腐蚀性评级 C4； b） 年平均相对湿度大

8、于 RH75%； c） 依照 GB 3095 的分析方法，检测空气中 24 小时二氧化硫浓度高于 750g/m3； d） 与海岸线距离小于 5km； e） 要求钢构件长周期免防腐维护。 4.2 涂层厚度的选择 可根据表 1 列出的环境条件选择不同的涂层厚度、是否封闭和封闭涂料的推荐类型。 表 1 环境类型与热喷涂锌铝镁稀土合金涂层厚度及封闭涂料选择 环境类型代号 钢构件服役的环境类型 环境条件 涂层最小厚度 m 推荐 封闭 推荐封闭 涂料类型 I 非污染内陆 非污染的大多数乡村和城郊 80 否 85 是 II 污染内陆 轻工业和城市居民区，及一些依照GB3095 标准差于二级低限限值的环境12

9、0 否 120 是 III 非污染沿海 除能检测到盐分之外， 其他条件同非污染内陆 160 否 醇酸树脂类+铝粉 IV 海水飞溅区 （或经常性盐雾） 距海水线 100m 以内的潮差、浪溅区域，或经常性盐雾环境 160 是 V 工业酸雨地区 重工业地区， 近 5 年平均年降雨量超过 1000mm，平均 pH 5.6 160 是 VI 沿海重工业地区 距海岸线 10km 以内，并与工业酸雨环境复合 200 是 环氧树脂类+铝粉或锌粉 5 一般要求 5.1 环境要求 5.1.1 钢材表面温度必须高于露点温度 3以上。 5.1.2 在大风、雨、大雾及下雪时，禁止在户外作业。 5.2 设备 5.2.1

10、热喷涂设备的检查和验收应满足 GB/T 20019 的规定。车间施工时应采用电弧喷涂设备；现场喷涂作业时可采用电弧喷涂设备或火焰喷涂设备。 5.2.2 喷枪、氧乙炔气瓶和电弧喷涂设备应保证操作安全。 Q / GDW 11138 2013 3 5.2.3 喷砂和热喷涂过程中，压缩空气应干燥，不得含有水、油污等污染物。 5.3 人员 5.3.1 开展热喷涂操作的人员应按标准 GB/T 19824 的规定持有相应的资质证书，且在有效期内。 5.3.2 热喷涂操作人员熟悉有关设备的操作规范。 6 喷涂材料 6.1 材料类型 用于输变电钢构件热喷涂的锌铝镁稀土合金材料为实芯线材，严禁以粉芯线材替代使用。

11、用于作业的线材应附有出厂质量证明。 6.2 尺寸 线材直径应选用 2.0mm 至 4.0mm 规格，线材尺寸公差应满足标准 GB/T 12608 的要求。 6.3 成分 锌铝镁稀土合金涂层线材应满足表 2 所列成分要求。 表 2 热喷涂用锌铝镁稀土合金线材成分 mass % 品名代号 Zn Al Mg RE 其它杂质总量 推荐使用的环境 ZAMR9208 余量 7.0 1.0 0.01 2.00 0.01 0.15 2.50 I III ZAMR8515 余量 12.0 17.0 0.01 2.00 0.01 0.15 2.50 III IV ZAMR8020 余量 18.0 25.0 0.0

12、1 2.00 0.01 0.15 2.50 IV VI 6.4 力学性能 按照标准 GB/T 228.1 对喷涂线材进行拉伸试验，线材力学性能应满足连续送进和喷涂的要求，其抗拉强度（ Rm）应为 250 MPa 400 MPa，延伸率（ A）应不小于 3%。 6.5 外观质量 线材表面应光滑，无腐蚀产物、毛刺、开裂、缩孔、搭接、鳞片、颈缩、卷边等缺陷，不应有影响热喷涂材料性能或热喷涂涂层性能的异物。 6.6 包装 线材应缠绕在线轴、线盘上，或绕成线卷。应避免扭绞或急剧的弯曲，线材头部应扎牢。供货包装的最小单位为每盘 25kg，且每盘的线头数量不超过 4 个。 6.7 贮存和运输 贮存和搬运过程

13、中应不使材料受损或腐蚀。贮存中对材料应做标识，标识应清晰。 7 喷涂作业 7.1 表面除锈和粗化 7.1.1 钢构件的表面处理应满足 GB/T 8923.1 2 的有关规定。 7.1.2 优先选用喷砂方法进行除锈和粗化。在不具备喷砂条件时，允许采用手工（含转动机械工具）除锈、打磨和粗化方式。 7.1.3 喷砂作业现场应有良好的隔离措施，并在显著部位悬挂警示牌。喷砂操作人员应穿戴喷砂服等防护用具，配合人员应采取合适的安全防护措施。 7.1.4 喷砂磨料宜使用棕刚玉砂，也可选用矿渣和石英砂，粒度直径应为 0.5 2.0mm。不得使用河砂和海砂。重复利用的磨料应使用过滤筛去除 0.5mm 以下粒径的

14、粉尘。 7.1.5 喷砂操作时，压缩空气的工作压力应为 0.45 0.7MPa，喷射距离应为 100 200mm，喷射角度应为 50 80，不得反复喷砂。 Q / GDW 11138 2013 4 7.1.6 宜选用带有负压加速功能的喷砂嘴，选用其它喷砂嘴时，内孔工作距离应不小于 100mm。 7.1.7 对于边角、开孔、焊缝等区域的除锈粗化处理依照 GB/T 8923.3 执行。 7.1.8 表面除锈和粗化处理后，应依照标准 GB/T 8923.1 规定的方法和仪器进行检测。基材表面应无肉眼可见的油脂、污垢、铁锈、氧化皮和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的色斑。喷砂除锈不低

15、于 Sa2.5 级，表面粗糙度应为 Ra5.0m 10.0 m；手工打磨除锈等级应不低于 St2.0 级，表面粗糙度应大于 Ra3.5m。 7.2 喷涂 7.2.1 热喷涂作业现场应有良好的隔离措施，并在显著部位悬挂警示牌。 7.2.2 表面处理后，应尽快完成喷涂作业。潮湿（ RH 85%）和阴雨（含沿海）环境下不应超过 3 小时，干燥环境下最长不应超过 12 小时。超过规定时间后应重新进行表面处理后再进行喷涂。 7.2.3 喷涂施工前，应使用压缩空气对工件表面进行吹扫，去除灰尘等异物。 7.2.4 热喷涂操作人员应严格按喷涂工艺进行施工。 7.2.5 采用电弧设备进行喷涂时，宜选用直径 3.

16、0mm 4.0mm 规格的线材。压缩空气的压力应不低于 0.4MPa，喷涂距离应为 100 250mm，喷涂角度应为 60 90，喷涂电压应为 30 45V，喷涂电流应为 150 250A。每道涂层的重叠区域不小于 10mm。喷涂两层或两层以上涂层时，每层之间应采用垂直交叉的方法覆盖，单层涂层厚度不应超过 75m。 7.2.6 采用火焰喷涂时，宜选用 2.0mm 的线材。火焰应调至中性，雾化气体压力不低于 0.4MPa；喷涂距离应为 100 150mm，喷涂角度应为 60 90。每道涂层的重叠区域不小于 10mm。喷涂两层或两层以上涂层时，每层之间应采用垂直交叉的方法覆盖，单层涂层厚度不应超过

17、 45m。 7.3 涂层封闭 7.3.1 表 1 推荐的封闭涂料中铝粉或锌粉的含量应不低于 10%。除 表 1 中推荐的封闭涂料之外，也可根据需方要求选择涂料、或对涂装色彩提出要求，但需与锌铝镁稀土涂层具有良好的兼容性和抗环境腐蚀性能。 7.3.2 喷涂的锌铝镁稀土合金涂层经检验合格以后方可进行涂料封闭作业。 7.3.3 涂层封闭可采用手工刷涂和压力式雾化喷涂。 基本要求为两种情况达到涂料完全渗透基体涂层并在表面完全成膜，厚度可不做要求。 7.3.4 不应使用化学转化膜进行人工封闭。 8 涂层质量检验 8.1 涂层外观 8.1.1 采用目视或 10 倍以下的放大镜对工件涂层外观进行检查。 8.

18、1.2 未经封闭处理的涂层应呈银灰色，允许存在轻微色差。 8.1.3 涂层应均匀、连续，无剥落、裂纹、麻点、夹杂物、漏喷等缺陷。 8.2 涂层成分 8.2.1 在涂层封闭之前，可采用手持式荧光 X-射线合金分析仪测量涂层成分中的铝和杂质含量。 8.2.2 必要时，可直接从制备工件的涂层中刮取样品，采用化学元素分析法或等离子体光谱仪测量全合金元素的含量作为最终检测结果。 8.2.3 涂层的成分检测结果，铝含量允许较表 2 中规定的最低限低 10%，其它成分满足表 2 要求。 8.3 涂层厚度 8.3.1 涂层封闭前应使用磁性法涂层测厚仪检测工件涂层厚度，测量方法应满足 GB/T 11374 的规

19、定。 8.3.2 涂层厚度应大于表 1 中关于涂层最小值的要求，也不应超过最小厚度值的 2 倍。 8.4 涂层孔隙率 8.4.1 由未封闭的涂层工件随机割取试样，用于涂层孔隙率检测。 Q / GDW 11138 2013 5 8.4.2 涂层孔隙率测试宜选用铁试剂法，允许采用灰度法。 8.4.3 采用铁试剂法测量涂层孔隙率时，应满足 GB/T 17721 的相关规定。 8.4.4 采用灰度法测量涂层孔隙率时，应随机抽取分析视场，放大倍数为 100 倍时，分析视场应不少于5 个；放大倍数为 500 倍时，分析视场应不少于 8 个。 8.4.5 采用电弧喷涂制备的涂层孔隙率应不大于 6%；采用火焰

20、线材喷涂制备的涂层的孔隙率应不大于9%。 8.5 涂层结合强度 8.5.1 由未封闭的涂层工件随机割取试样用于结合强度的检测。 8.5.2 应优先选用带有数显功能的拉拔式附着力检测仪器。检测方法及规则参见附录 A。 8.5.3 采用不同工艺方法在钢构件上喷涂制备的锌铝镁稀土合金防腐涂层， 其结合强度最小值应不低于表 3 的规定。 表 3 锌铝镁稀土合金防腐涂层结合强度 单位： MPa 工艺 喷砂 +电弧喷涂 手工打磨 +电弧喷涂 喷砂 +火焰喷涂 手工打磨 +火焰喷涂 涂层结合强度 7.5 5.0 6.0 3.5 8.6 涂层耐腐蚀性能 8.6.1 由未封闭的涂层工件随机割取试样用于涂层耐腐蚀

21、性能试验。 8.6.2 取样尺寸及数量应满足 GB/T 10125 的有关要求。 8.6.3 宜优先选用中性盐雾试验方法评定涂层的耐蚀性能，允许使用铜加速乙酸盐雾试验方法。试验方法和设备应满足 GB/T 10125 的相关规定。 8.6.4 涂层耐蚀性能应由有资质的检验机构或实验室评定，并出具检验报告。 8.6.5 试验结果判定： a）对中性盐雾试验，三个试样中第一红锈点出现时间 2000h，可判定涂层防腐性能满足要求。 b） 对铜加速乙酸盐雾试验， 三个试样中第一红锈点出现时间 200h， 可判定涂层防腐性能满足要求。 8.7 修复 对于局部不合格或损伤涂层，应依照 GB/T 8923.2

22、对破损处进行局部打磨露出基体，清理粗化后，按原工艺进行修复。待修复面积不应超过每个喷涂件总面积的 1%，且每个喷涂件待修复处的面积不应超过 10cm2。 Q / GDW 11138 2013 6 附 录 A （ 规范性附录 ） 热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层拉拔式结合强度试验方法 A.1 原理 在规定的单位面积内，将涂层垂直剥离基体所需施加的外力。 A.2 仪器 本标准规定使用带有液压机构和测力显示系统的试验仪器，对于输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层与钢基体之间的结合强度进行测试。 液压拉力机构 用于剥离涂层的施力机构，并带有测力、显示等功能。 试柱 为试验机特别设计的试柱是由钢或铝圆柱

23、制成。每个试柱一端是粘结胶黏剂 /涂层的硬平面，另一端是连接拉力试验机的拉柄。每个试柱的标准直径为 20mm，并有足够厚度来确保在实验过程中不变形。 切割刀 用于与试柱相匹配的圆环形割刀，沿试柱的周线，切透固化了的胶黏剂和金属涂层直至底材。 支撑套筒 用于支撑在试样表面，实现施力机构给试柱加力的套管。 A.3 胶黏剂 注意选用合适的胶黏剂。为了使涂层破坏，胶黏剂的内聚力和黏结性要大于受试涂层的内聚力和结合强度， 故应预先进行胶黏剂的筛选。 对于钢基体上热喷涂锌铝镁稀土涂层， 应选择粘结强度高于 20MPa的胶黏剂。推荐使用双组份环氧胶黏剂。 A.4 试样 在喷涂施工中随机抽取 1 个试样至少进

24、行 3 点的拉脱测试，取 3 点平均计算结合强度。如不合格则加倍抽取试样。试样不应有明显变形和污损。 A.5 操作步骤 试柱和试样准备 试柱和试样表面预处理：使用砂纸将底面适当打磨，然后使用酒精或丙酮擦拭，去除表面污秽。 试柱与试样粘结 将胶黏剂按照使用要求调制，均匀涂覆在试柱底面，按照试柱之间最小距离为 15mm 将试柱按压在试样的单侧表面，挤出多余胶黏剂并用棉棒清除。操作中避免试柱与试样的相对滑动。 切割涂层 待胶黏剂完全固化后，使用环形切割刀沿试柱边缘切割涂层直到底材。 试验组合安装 安装支撑套筒，并将液压拉力机构与试柱拉柄连接。安装完成后的实验组合如图 A.1 所示。 涂层拉脱 安装完

25、成后启动操作液压施力机构给试柱加力，以不超过 1MPa/s 的速度稳步增加。试验组合的拉脱破坏应在 90s 内完成。读取并记录破坏力值或试验仪器计算得出的结合强度。 Q / GDW 11138 2013 7 图 A.1 涂层结合强度试验组合 试验有效性的观察 拉脱试验完成后通过目测破坏表面来观察试验的有效性。 当观察到涂层在底材表面的残留面积不超过试验面积的 5%时，则该次试验为有效。其它情况均视为无效试验。 1-支撑套筒， 2-涂有胶黏剂的试柱， 3-涂层， 4-底材 Q / GDW 11138 2013 8 Q / GDW 11138 2013 9 输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金 防腐涂

26、层技术要求 编 制 说 明 Q / GDW 11138 2013 10 目 次 1 编制背景 11 2 编制主要原则 11 3 与其他标准的的关系 11 4 主要工作过程 11 5 标准的结构和内容 11 6 条文说明 12 Q / GDW 11138 2013 11 1 编制背景 输变电钢构件在大气环境中的运行使用情况和寿命，主要取决于表面防腐蚀状态。近 30 年来的使用情况表明，在重腐蚀环境地区，目前普遍采用的热镀锌防腐镀层的有效寿命明显缩短，自投运至首次维护的平均周期约为 10 年，其后依靠周期性刷涂防腐涂料加以维护，维护的间隔周期约为 3 5 年。造成了钢构件可靠性降低，电网运维成本增

27、加。 为延长防腐蚀寿命和防腐维护周期，国家电网公司先后开展了多项新型防腐蚀材料的技术研究工作，取得了一批成果和工程示范应用。其中热喷涂锌铝镁稀土合金就是其中的重要内容之一。研究成果表明，采用热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层，在中性盐雾中其耐腐蚀性能较热镀锌提高 5 35 倍。因此，可以实现输变电钢构件在重腐蚀环境中长周期的免防腐维护。 为增加针对不同环境防腐设计的有效性，根据 2013 年度国家电网公司技术标准制修订计划 （国家电网科（ 2013） 50 号）文件的要求，特制订本标准。 2 编制主要原则 2.1 编制依据 a） 国际、国家、行业有关标准。 b） 设计、施工、检验、运输等技术资料和文

28、献。 c） 各重要工程的招标文件。 d） 输变电钢构件热镀锌、热喷涂锌等防腐效果调查和有关成果。 2.2 思路 参照有关对于大气腐蚀性评价标准，对于典型的腐蚀环境进行分类，规定了输变电钢构件应用热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层的选择条件。 在喷涂施工方面，尽可能参照现有国家标准制定了喷涂技术规范。规定了对于热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层质量检验及评价标准。 3 与其他标准的的关系 a） 国内对于采用热喷涂制备金属涂层的标准较多，相互交叉引用，对于输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土防腐涂层的设计不能形成直接指导意义，只能间接引用参考。 b） 部分引用了钢结构腐蚀防护热喷涂（锌、铝及合金涂层）及其试验方法 （

29、 DL/T 1114） ，增加了涉及锌铝镁稀土合金成分、线材等要求。 c） 本标准综合了环境腐蚀性评价、 涂层结构设计、 喷涂施工和质量评价等多方面已有标准的条款，以达到直接指导输变电钢构件防腐设计的目的。 4 主要工作过程 2013 年 2 月，确立编制工作总体目标，确定参编单位及其人员，撰写编制大纲。 2013 年 3 月，国家电网公司基建部在北京组织召开编制启动会议。 2013 年 4 月 7 月，完成输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层征求意见稿的编写。 2013 年 9 月，形成送审稿。 2013 年 11 月，形成输变电钢构件热喷涂锌铝镁稀土合金防腐涂层报批稿。 5 标准的结构和内容 本标准依据 GB/T 1.1标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则和 DL/T 800电力企业标准