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柏林股份有限公司/吳忠民

鋼結構雙重防蝕系統與塗裝檢驗介紹

科技廠房

橋樑塗裝化學清洗

防火工程

止水工程 金屬熔射

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講師簡介主講人:吳忠民經歷:

中華民國防蝕學會塗膜技術委員會 主委(現任)中國工程師學會高雄市分會第二十六~二十九屆監事(現任)中華民國防蝕學會第十二、十三屆理事、十四~十九屆監事(現任)柏林公司品保部經理(現任)柏林公司特殊工程事業處經理柏林公司核四塗裝工程專案經理柏林公司塗料開發事業處執行副理柏林公司品管工程師

相關證照與事蹟:榮獲87年中國工程師學會高雄分會青年工程師獎第二級(Level Ⅱ) NACE CIP 塗裝檢驗員(證號:18809)勞工安全衛生管理乙級技術士局限空間、吊掛作業及有機溶劑作業主管

塗料相關經驗:29年 E-mail：jack@berlin.com.tw 連絡電話:07-8711101#1800

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內容大綱

前言

重防蝕塗裝介紹

雙重防蝕系統介紹

熱浸鍍鋅加塗裝系統

鋅鋁熔射加塗裝系統

塗膜檢查作業

結論

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鋼橋複合防蝕系統

「前言」

鋼橋複合防蝕系統

「前言」

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塗膜的防蝕機構

犧牲型

非金屬披覆遮斷 遮蔽型

抑制型 塗料塗膜

有機、無機皮膜

防鏽油脂

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鋼結構常用防蝕方法之比較鋼結構常用防蝕方法之比較

防蝕方法塗料塗裝

金屬熔射 熱浸鍍鋅 耐候性鋼一般塗裝 重防蝕塗裝

防蝕原理概要

以塗膜遮斷腐蝕環境

塗膜遮斷腐蝕環境及鋅粉塗料防銹

以鋁、鋅面層防銹

以鍍鋅面層防銹

以產生穩定性銹層防銹

防銹材料處理方法

塗料表面塗裝

塗料表面塗裝 鋅、鋁熔射 熱浸鍍鋅鍍鋅槽

製鋼調整

構材限制無 無 無 受鍍鋅槽尺寸

限制須就結構上之需要予以考量

表面處理作業條件

電動刷處理、防護措施、施作空間

噴砂處理、防護措施、施作空間

噴砂處理、熔射作業

酸洗鍍鋅作業 有時需噴砂處理

維護管理 需要維修塗裝與塗膜檢測 鋁、鋅面層之追蹤調查鍍鋅面層之追蹤調查

穩定銹層產生之追蹤調查

色澤、外觀 色彩可自由選擇 色彩受到限制，但可上漆改善色彩受到限制，但可上漆改善

色彩受到限制，但可上漆改善

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何謂雙重防蝕系統(Duplex System)?何謂雙重防蝕系統(Duplex System)?

最終期望設施使用壽命大於設計壽命!

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熱浸鍍鋅加塗裝雙重防蝕系統

熱浸鍍鋅加塗裝雙重防蝕系統

Mduplex=1.5~2.3(M鍍鋅+M塗裝)

M=第一次維護時間

Mduplex=1.5~2.3(M鍍鋅+M塗裝)

M=第一次維護時間

資料來源:Thomas J. Langill, Ph.D., Technical Director,PAINTINGOVER HOT DIP GALVANIZED STEEL

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防蝕底漆防蝕機構防蝕底漆防蝕機構

項目\類型 遮蔽型 抑制型 犧牲型

防蝕原理 選用對水滲透性較低之樹脂或原料，以高膜厚隔絕外界腐蝕因子。

添加特殊防銹顏料，當塗膜受到水份，防銹顏料會釋放出抑制性離子，而使金屬底材陰/陽極反應產生變化，而驅使底材產生鈍態，而達到防銹功能 。

添加鋅金屬顏料與鐵底材接觸。兩種不同金屬接觸後，透過電解質，賤金屬(氧化電位較高)釋放電子，產生電流進入貴金屬(氧化電位較低)而達到犧牲保護鋼鐵底材作用 。

代表塗料環氧樹脂柏油漆，其水滲透率僅0.025~0.05 g/(day m2 mmHg)。

紅丹漆、鋅鉻黃、磷酸鋅、三聚磷酸鋁。

矽酸鹽無機鋅粉漆、有機合成樹脂鋅粉漆。

優點

1.價格較低廉.2.施工方便.

1.防蝕效果良好。2.較遮蔽型所需膜厚低。3.價格適中。

1.防蝕效果佳2.無鹽害及高酸鹼環境可無

需上塗面漆。效果優越。3.塗膜如遭受一定範圍損壞

則仍不會生銹。

缺點

1.需較高厚度。2.塗膜如遭受損壞則易生銹。3.因需厚塗故垂流機率較高。4.塗膜乾燥較慢影響重塗效率。

1.塗膜如遭受損壞則易 生銹。

2.需上塗面漆或中塗增加防蝕性。

1.價格較為昂貴。2.施工較為困難。3.鋅粉含量如不足則無法產

生犧牲保護作用。

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鋼橋雙重防蝕系統

「熱浸鍍鋅加塗裝」

鋼橋雙重防蝕系統

「熱浸鍍鋅加塗裝」

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林口高架橋為採熱浸鍍鋅防蝕之鋼橋(鍍鋅量為600g/m2)，惟因常年受海風、鹽霧、海水與林口發電廠排放大量不明煙霧及塵粒的侵襲，3~5年即造成鋼構局部腐蝕現象，與當初推算熱浸鍍鋅防蝕年限差異頗大。

碳酸鋅保護層易於高酸鹼及富含鹽份環境中迅速分解而大幅縮短保護年限。

熱浸鍍鋅鋼橋於濱海區防蝕狀況

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鋅在一般大氣環境中，會在表面生成一層薄薄腐蝕生產物，稱為Zinc patina，其具有良好的黏附性和可抑制腐蝕繼續進行。鋅的氧化物和氫氧化物，在大氣中會再生成鹼性碳酸鋅鹽類(ZnCO3)。其在水中為不溶性，可當一保護膜。當凝結水量多且含氧量少時，氫氣化鋅會轉換成一鬆且多孔之白色氧化鋅(ZnO)，即所謂白銹。其不具保護性。如後續還需進行油漆塗裝則鋅白須以輕微研磨或輕微噴砂方式除去，以利塗膜附著，否則容易造成塗膜經持續乾燥硬化收縮後脫落。

鍍鋅白銹(White rust)

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熱浸鍍鋅加塗裝表面處理

台灣氣候環境高溫潮濕，鍍鋅表面容易產生鋅白，尤其是通風不良環境。鋅白如不去除直接塗裝，日後將影響油漆塗膜附著性，造成局部龜裂剝離。

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熱浸鍍鋅加塗裝塗膜剝離異常

熱浸鍍鋅加塗裝系統，如施工不良或塗裝系統選擇不當則短期內容易產生塗膜龜裂、剝離。

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熱浸鍍鋅加塗裝表面處理

鋅白無法以有機溶劑去除乾淨，可藉由研磨或掃砂方式去除，但因避免除去過多鋅保護層，建議可採手工砂布研磨或依 SSPC-SP 16進行均勻掃砂(Brush-off/Sweep blast cleaning)，粗糙度約25μm。

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熱浸鍍鋅加塗裝表面處理

掃砂後熱浸鍍鋅表面呈現暗灰色且均勻微粗糙面。

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熱浸鍍鋅加塗裝表面處理

在一些大氣條件（例如高濕度或高溫或兩者皆是），完成表面處理之鍍鋅鋼構件表面很快開始產生肉眼看不到氧化鋅；因此，在任何大氣條件下，最好在完成「表面處理」程序後1小時內進行塗裝作業，不得遲於「表面處理」8小時後。

掃砂後未立即塗裝，容易又產生鋅白

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熱浸鍍鋅掃砂表面處理要點

鍍鋅面掃砂處理必須注意噴射壓力、噴射角度、移動速度及慎選研磨材料，以避免損害鍍鋅層。

鍍鋅表面粗糙度約大於25μm(1 mile)。原則噴射角度以30˚-60˚為原則，介質粒徑大小在200-500μm的矽酸鋁/矽酸鎂(Aluminum/Magnesium Silicate)是為較合適的材料，其他如莫氏硬度不大於5的軟礦砂(Soft Mineral Sands)、有機介質(Organic Media)、剛玉(Corundum)和石灰石(Limestone)也可以使用。

執行掃砂時必須依據研磨介質的硬度值、構件幾何形狀和噴砂介質的噴射壓力(以不超過40 PSI)來確定噴嘴與構件距離。

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ISO 12944-5：2018 熱浸鍍鋅塗裝系統ISO 12944-5：2018 熱浸鍍鋅塗裝系統

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熱浸鍍鋅加塗裝塗裝工法

熱浸鍍鋅在濱海區/工業區須加上塗料塗裝保護。為確保雙重防蝕系統能發揮其功效，塗料塗膜附著性是關鍵因素，故熱浸鍍鋅塗裝前表面清潔度及底漆選用甚為重要。塗料塗膜厚度在C4(含)以上環境，建議160~320μm。

鍍鋅鋼材表面整修 表面溶劑清洗及掃砂

大氣條件檢測

潔淨度及粗糙度檢查

膜厚量測檢查噴塗作業

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鋼橋雙重防蝕系統

「鋅鋁熔射加塗裝」

鋼橋雙重防蝕系統

「鋅鋁熔射加塗裝」

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金屬熔射製程

金屬熔射乃以固體金屬溶融後，高速噴塗於物體表面，使其成為金屬皮膜之技術。

屬於材料被覆加工法，藉此以達到重防蝕保護目的。

堆積塗層與基材之間鍵結力包括機械、冶金、化學，但主要以機械鍵結力為主。

任何材質在加熱過程中不會衰弱、能被熔融或變得有可塑性，都可以用作為噴塗材料。

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使用線材，純鋁 (>99%)、鋅(>99.9%) 與鋅鋁合金線純度高，而熱浸鍍鋅所浸鍍鋅浴中則較易含有鋅鐵合金雜質。

鋁與85/15鋅鋁塗層於商業化熱浸鍍工法中難度高。

於工業區及海濱環境，鋁與鋅鋁對於鋼鐵保護優於鋅。

熔射作業無需預熱屬低溫作業，其作業溫度不超過121℃-149℃，而熱浸鍍鋅作業其作業溫度約過450℃，可能造成銲道損傷及底材變形風險。

金屬熔射可於現場施工且較不受底材形狀影響，熱浸度鋅則構件易受限於鍍浴池大小。

熔射層具5~15%孔隙度，故較熱浸鍍鋅上塗塗料附著性佳。

金屬熔射與熱浸鍍鋅塗層差異

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鋅、鋅鋁及鋁均具有犧牲保護效果。

鋅的氧化物(氧化鋅)不緻密，因此會一直生成及消耗。

鋁的氧化物(氧化鋁)組織上較緻密，故一旦生成，有極佳遮蔽效果。

大氣中的防蝕以鋁效果較佳，但其在濱海區腐蝕型態則以孔蝕為主。

以鋅鋁材料而言，富鋅區優先腐蝕且放出電子來保護底材。鋁元素有助形成穩定的Zn(OH)2、Al(OH)2與緻密的Al2O3來遮蔽保護底材，可形成穩定的低導電性之Zn(OH)2、ZnCl2等腐蝕生成物。

鋅、鋅鋁及鋁的防蝕機制

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熔射作業準備

熔射設備準備 噴砂準備

表面處理

熔射

封孔處理

乾膜檢查

外觀檢查

現場補修作業

驗收

←1.噴砂作業2.清潔面檢視

工廠施工

鋅鋁熔射防蝕法施工流程

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鋅鋁熔射採拋錨式機械附著為主要，與一般防蝕塗料以二次鍵結力為主不同，故對表面處理的要求非常重視。除底材潔淨度須達SIS Sa 2.5 以上，粗糙度要求更是重要，否則附著力不足容易片狀脫落。一般要求附著強度須60kg/cm2以上。

表面處理的程度必須達到 Sm/Rz ≦3 且Rz ≧ 60μm。 粗糙度量測須使用掃瞄式粗糙度計。

SM：195μ

SM：195μ

Rz65～75μ

金屬熔射要求之表面粗糙度

噴砂鋼珠材容易造成Sm過大，影響熔射層附著

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ISO 12944-5：2018 金屬熔射塗裝系統ISO 12944-5：2018 金屬熔射塗裝系統

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鋅鋁熔射防蝕工法在北歐，如Norsok的標準規範中，僅有熔射系統是不需經過事先評估測試的，其它的塗裝系統均仍必須經過嚴謹的測試後才能必考慮使用。故在北歐Norsok及日本等之規範均建議，在非因高酸、高鹼形成之C5+環境(海域平台)國外較有實績佐證的工法為採用鋅鋁或鋁合金熔射替代鋅底塗。

噴砂處理 熔射作業 膜厚量測

封孔處理 未上面漆成品 已上面漆成品

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興達電廠外海卸煤碼頭及聯絡棧橋塗裝系統

鋅鋁熔射防蝕塗裝系統

施工項目 塗料規格 理論塗佈量(㎡∕Gal)最小乾膜厚

度(μm)

熔射塗裝

表面處理(噴砂處理)

SIS Sa 2 1/2以上；Sm/Rz≦3且Rz≧65μm --- ---

熔射作業 重防蝕85/15鋅鋁合金 --- ＞200μm

封孔處理 封孔劑 --- ---

工廠塗裝

中塗漆 環氧樹脂玻璃鱗片中塗漆 15 ＞200μm

第一道面漆 FEVE氟素樹脂漆 44 ＞30μm

第二道面漆 FEVE氟素樹脂漆 44 ＞30μm

註：(1)鋅鋁熔射應符合AWS C2.23M/ C2.23:2003或同等規範之相關規定。(2)鋅鋁熔射作業中，所有線材成份應符合ANSI C.2-18AX或同等規範之規定。(3)面漆顏色與色調依業主及工程司指示辦理。

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鋅鋁熔射加塗裝塗膜剝離異常

鋅鋁熔射加塗裝系統，如表面處理不當或施工不良，在嚴苛腐蝕環境下防蝕年限仍無法達到預期效果。

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施工作業

「塗膜檢查實例」

施工作業

「塗膜檢查實例」

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鋅鋁熔射塗裝作業-粗糙度量測

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鋅鋁熔射塗裝作業-熔射噴覆

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鋅鋁熔射塗裝作業-熔射層膜厚量測

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鋅鋁熔射塗裝作業-拉拔測試 依ASTM D4541進行拉拔附著力測試。採噴砂處理，附著

強度60 kg/cm2以上，採粗面形成劑則為30 kg/cm2以上。

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鋅鋁熔射塗裝作業-油漆塗裝

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興達電廠外海卸煤碼頭棧橋鋅鋁熔射塗裝-橋柱安裝

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興達電廠外海卸煤碼頭棧橋鋅鋁熔射塗裝-橋面板安裝

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興達電廠外海卸煤碼頭棧橋鋅鋁熔射塗裝-完成安裝

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結論目前台灣地區現行鋼結構塗裝系統就C5(含)以上腐蝕環境區域其總膜厚及材料選用並非完全適用。建議可採用複合防蝕系統，如鋅鋁熔射或熱浸鍍鋅加塗裝或內襯-無溶劑高膜厚PU塗裝系統。熱浸鍍鋅加塗裝系統，其塗裝前表面處理及底漆選擇相對重要，建議採用掃砂方式除去鋅白及提升粗糙度以增加塗膜附著性。如採用熔射塗裝複合防蝕，則底材表面處理潔淨度與粗糙度要求則相當重要。為使鋼橋塗裝達到其耐用壽命除選擇正確塗裝系統選擇及嚴謹施工態度外，鋼橋本身易造成塗裝困難部位設計，亦需考量注意且塗裝時需增加塗膜厚度。應建立結構物資產概念，針對設施進行定期維護保養作業，方能降低財產及安全損失風險。

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吳忠民電話：07-8711101#1311

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