SSPC表面处理标准

表面处理说明书
第二章目录
第二章表面预处理说明书
SSPC-SP COM 表面预处理摘要
SSPC-GUIDE TO VIS 1-89 喷砂处理的钢材表面的目测标准
SSPC-GUIDE TO VIS 2 已涂装表面锈蚀程度的标准评价方法SSPC-GUIDE TO VIS 3 动力和手动工具清理钢材表面的目测标准SSPC-SP 1 溶剂清理
SSPC-SP 2 手动工具清理
SSPC-SP 3 动力工具清理
SSPC-SP 5/NACE 1 喷砂清理到金属表面呈彻底的金属光泽SSPC-SP 6/NACE 3 经济型喷砂清理
SSPC-SP 7/NACE 4 扫砂清理
SSPC-SP 8 酸洗法清理
SSPC-SP 10/NACE 2 喷砂清理到表面呈金属光泽
SSPC-SP 11 动力工具除锈至金属表面呈金属光泽SSPC-AB 1 天然矿石与工业废渣磨料
SSPC-TR 1/NACE CG 1994 相关热力学方法钢材表面清理的科技报道
表面处理概述
1．简介
本概述是为了帮助选择合适的表面预处理方法及评价表面预处理工作结束后其工作的质量。

本概述是为了使读者更好的理解SSPC说明书及其方法，本身不是其说明书的一部分。

另外，除了已经印刷发行的部分外，SSPC表面预处理说明书仅供参考。

表1中列出了经由使用者、服务商、及其他公众利益团体一致认可的SSPC的一些说明书。

2．表面预处理的重要性
表面预处理的质量与配套的油漆系统在同等程度上影响着涂层的寿命。

因此，我们应对表面预处理给予全面的考虑。

表面处理的主要功能有：
①清除材料表面可能导致涂层寿命缩短的物质；
②提供一个容易湿润的表面以保证涂层具有足够的附着力。

虽然所有的涂层最终都会失效，但是涂层失效的主要原因往往是表面预处理不够或涂层附着力不够。

一般说来，表面预处理过程中需要清理的是湿气、油脂、氯化物、硫酸盐、锈、金属腐蚀产物及灰尘等。

氧化皮对涂层性能的影响是不稳定的；对于比较缓和的室外环境来说，附着紧密且完整的氧化皮是可以保留的。

如果钢结构表面涂装低湿润性的底漆或处于非常恶劣的环境中，如化学环境中或浸没在水中——无论海水还是淡水，则钢结构表面的氧化皮必须应喷砂除去，最低达到SSPC—SP10（白金属喷砂清理标准）的标准。

3．钢材表面的初始状况
根据钢材表面预处理的目标，钢材表面的初始状况决定了施工过程中的工作量、施工时间和施工成本。

从钢材表面清除完整的氧化皮比清除锈蚀要容易的多。

因此，我们根据钢材表面的氧化皮、锈、已有的涂层、表面污物和缺陷的情况，钢材表面状况大致可分为三类：
①新结构——未油漆过的钢材
②维修保养——已经油漆过的钢材
③不完美表面——兼有以上二者特点的钢材
3.1新结构：
根据SSPC—Vis1—89（喷砂处理钢材表面的目测标准），以钢材上的锈蚀程度为标准，将钢材表面的初始状态分为四种：
A．几乎完全是氧化皮，很少或无锈的钢材表面（SSPC—Vis1—89，Rust A）
B．同时存在氧化皮和锈的钢材表面（SSPC—Vis1—89，Rust B）
C．几乎完全是锈，少或很少点蚀的钢材表面（SSPC—Vis1—89，Rust C）
D．完全是锈，且有可见的点蚀的钢材表面（SSPC—Vis1—89，Rust D）
3．2保养维修：
SSPC—Vis3（动力工具表面清理和手动工具表面清理的目测标准）以图示的方式定义了已经事先经过清理的钢材表面状况的三种情况：
E．在经过喷砂处理的表面上涂装有浅色油漆，油漆基本上是致密的。

F．在经过喷砂处理的表面上涂装有富锌油漆，油漆基本上是致密的。

G．在有氧化皮的钢材表面上的涂层，完全暴露在空气中，涂层全面起泡或受到污染
在保养性重新涂装中，表面预处理需达到的标准决定于新涂层的种类及待涂表面的剥蚀程度。

SSPC—Vis2（ASTM D 610（已涂表面涂装质量的评价方法））将表面锈蚀程度分为0—10级，其中10代表钢材表面完全无锈，0表示全锈。

SSPC—PA Guide 4（以油或醇酸树脂为基底的表面的表面重涂）给出对应于不同锈蚀程度的表面需进行的最起码的表面处理程度的标准。

表1表面清理说明书汇总
SSPC
—Vis2中以照片和示意图的形式提供了一个很实用的辅助工具来评价表面的
锈蚀程度。

SSPC —Vis2中的Figure1给出了一系列的1.5平方英寸的图片，以黑点代表锈蚀站占整个面积的百分比。

这些图不表示真实的锈蚀类型外观形状，而只是为判断钢材表面的锈蚀程度提供一个依据。

SSPC 的油漆配套摘要也有助于估计表面预处理的要求。

在SSPC —PA Guide 4(在油或醇酸树脂涂层上的保养性重涂)给出了保养性重新涂装的表面处理的方法。

这个指南包括如下已被广泛接受的方法：（1）保留已有的完整的涂层，（2）去处不完整涂层（3）局部清理等。

表2钢砂与钢丸使用说明书
注：（1）SAE：自动化工程师协会Inc.
SFSA：美国铸钢协会
（2）硬度在Rockwell 30-66的钢砂或钢丸都可以采用。

但是硬度大于60或小于40的通常用在别的方面而不用在钢材表面预处理上。

（3）磨料的供应商根据磨料的数字尺寸用一些词头字母来区分不同类型的磨料。

不同的磨料供应商的不同硬度的磨料的词头字母通常是不同的。

（4）在合同书中将磨料根据其硬度和尺寸进行明确分类是十分重要的。

4.不完美表面
当环境条件恶劣时，不完美的表面可能导致涂层的过早失效。

油漆易于从尖角及连接部位处剥落，这样就会导致留下没有或几乎没有油漆在保护裸露的钢材表面。

下面将讨论其它的一些不能完全用油漆覆盖的结构，诸如裂缝、焊缝气孔、迭片结构等。

由于对不完美表面的修补的费用非常高，所以要权衡一下边角修圆、焊接飞溅与潜在的涂层失效之间的利益。

一些附着较弱的污染物如焊渣、松的焊接飞溅以及一些小的表面的层叠结构（lamination）可以在正式的表面清理过程（如喷砂清理）中除去。

然而，其它一些表面缺陷如钢板的迭片结构、焊缝气孔、或者是较深的腐蚀点只有在表面清理工作完成以后才能明显的显现出来。

因此，这样一些的表面清理就应当可能在最初的表面清理工作之前、之中或之后。

4.1焊接飞溅：焊接飞溅应当在表面喷砂清理之前除去。

大多数的焊接飞溅可以用除垢锤、积污清除铲、或刮刀除去。

一些粘着特别紧的焊接飞溅应当打磨除去。

4.2焊接气孔：根据美国焊接协会的AWS D1.1的规范要求，单位面积中的焊接气孔的比例超出规定标准的应当在涂装前用适当的填充或用针枪、压边陲封死。

一些在规定标准以内的焊缝、引弧、焊缝清理也在第三部分的“焊缝结构编码”AWS D1.1中有所描述。

4.3尖角：在热轧的钢结构件或钢板的气炬切割、焊接、打磨、尤其是在剪切过程中产生的尖角可以用如下方法去处：如打磨、机械砂纸打磨、锉等。

应当注意的是在尖角的的修正过程中不应产生新的尖角。

4.4凹坑：较深的腐蚀凹坑、凿空以及夹痕或其它表面缺陷应当在涂装之前打磨。

表面要求补焊。

4.5迭片结构（lamination）、长条结构：钢板轧制造成的不连续可能造成较突出的尖角和较深的缝。

这些表面缺陷必须在涂装之前除去。

各种方法都可以用来除去较小的薄片（如铲或打磨等）。

所有的尖锐突出都必须除去。

4.6缝隙：一些由于设计中未能考虑到防腐的结构，如铆钉连接或点焊连接除，角背间距及裂缝等应当给予特别的重视。

允许的话，这类缺陷应当修改设计。

否则，应当尽可能的将这类缺陷的危害降低到最小程度。

5.磨料选择
为了最有效的、最经济的得到理想的表面处理结果，如何恰当的选择磨料的类型以及其尺寸，由于存在各种可能的情况，所以并不能作的十分精确。

这些可能的情况有：·将要进行表面清理的钢材的特性，如钢材的硬度及锈蚀程度等，在喷砂清理之前就已经确定了。

·将要对钢材表面进行喷砂清理的基本目的，无论对新钢结构、或者是对保养性涂装或修理涂装。

·针对将要使用的涂层油漆的不同要求而必须达到的表面清理状况，如表面清洁状况和表面粗糙度。

详见SSPC 74—01（防腐涂层的表面粗糙度）。

·所选择的喷砂清理系统，如车间后现场离心轮清理系统、磨料循环式压缩空气喷砂清理系统、或抛弃式磨料的开放式压缩空气喷砂清理。

一般来讲，选用尺寸小一些的磨料进行表面喷砂清理可以较容易的得到理想的表面状况，而且通常这样也可以比较的经济和快速。

下面部分讨论常用磨料如钢砂或钢丸以及非金属磨料的物理、化学性能：
5.1铸钢磨料：
接近球型的钢丸磨料可以通过用水、空气或其它方法去切割熔融的钢流而得到。

钢丸的性能如硬度、化学成分、尺寸及微结构应满足SAE J827（推荐使用的规范）的各项要求。

带有棱角的钢砂可以通过将钢砂压碎而得到（SAE J827）。

由于制造钢砂的过程中的回火时间的长短各不相同，钢砂的硬度范围从Rockwell 30到66。

一般来讲，最常用的三种钢砂的硬度范围是Rockwell40~50，Rockwell55~60，Rockwell60~66。

前两种的硬度范围的钢砂主要用于一般的结构钢的表面清理，而第三种钢砂常用于涂层需要比较深的粗糙度，或者是在一些特别硬的表面需中等程度粗糙度。

经过钢丸喷砂清理的表面比较平，由钢砂处理的表面的凹粗糙度比较大，而且磨料的硬度的越大，粗糙度越大。

根据本文3.1中的锈蚀程度分类，习惯上的钢质磨料的分类应用如下：
·钢丸：一般应用于锈蚀等级A或B
·钢砂（40-50 RC）：对于锈蚀等级C和D最有效，但也广泛应用于锈蚀等级A和B ·钢丸/钢砂（钢丸40-50 RC/钢砂55-60 RC的混合物）：尽管这种方法不常用，但是这种磨料却使用于所有的锈蚀等级，尤其是对锈蚀等级C、D。

注：由于钢砂的硬度比较大，比较容易破碎，所以这种在实际操作中并不能很恰当的控制混合型的磨料的混合比例。

可以在砂丸混合操作中使用适当的机械设备而保证混合式磨料中钢砂与钢丸的比例，从而得到一种新的磨料。

一般来讲，在这种经过混合的磨料中钢砂的含量稍微大一些，对此，操作者在实际操作中应对此给予适当的重视。

表2、3、4、5中列出了在各种表面清理过程中使用的金属磨料的比例、尺寸、类型以及SAE喷丸和喷砂的说明书。

5.2非金属磨料：可以是自然界的天然产物、工业的副产品、或者是专门生产而得。

自然界的天然磨料包括石英砂、橄榄石、十字石、燧石、石榴石、锆和致密石英岩。

工业副产品磨料包括在金属冶炼（如炼镍、铜的炉渣）、发电厂（燃煤或锅炉的废渣）、以及农业产品（如核桃壳、花生壳、谷物皮等）。

专门生产的磨料包括金刚砂、氧化铝、玻璃喷丸等。

钢材的表面清理常用的磨料是硅砂、熔渣、十字石、橄榄石和石榴石。

表3 钢材表面喷砂清理的最常用的钢质砂料
注：磨料的尺寸范围是指可循环磨料喷砂清理系统中使用的磨料混合物。

有关进一步的信息见第一部分的第二章（钢结构的涂装施工手册）
表4喷砂清理使用的铸铁丸说明书
表5喷砂清理使用的铸铁砂说明书
5.3 SSPC-AB 1（天然矿石和工业废渣磨料）
最近刚刚出版的SSPC-AB 1说明了选择和评价矿石和矿渣磨料的需求，这些磨料是用来喷砂清理金属表面或其它需涂装表面的。

该规范将磨料划分为两种类型：天然矿石磨料（如硅砂、燧石、石榴石、十字石、橄榄石）和工业废渣磨料（如煤渣、铜矿渣、镍矿渣）等。

该说明中所涉及的磨料大部分是一次性的。

磨料也可以根据其硅的含量与其处理过的表面的粗糙度来进行分类。

表面粗糙度的数据是用一个2*2英寸（61*61cm）的钢板做样板进行喷砂清理后测量得到的。

磨料的其它一些有关性能包括：磨料的比重、硬度、高温时的重量变化、水溶性的污染物含量、含水量、含油量。

磨料的粒度也可以决定处理后表面的表面粗糙度。

磨料供应商应提供在进行表面状况测量过程中使用的磨料的粒度分析表。

而且这份磨料粒度分析表就作为在以后的提供的磨料的粒度标准。

表6、7中列出了有关非金属磨料的相关的物理、化学性能。

插入：铸铁丸和铸铁砂——SAE J444a
SAE J444a的推荐工艺（经过自动化协会授权允许重新印刷）
（本工艺属于喷砂清理工艺的一部分，它提供了有关铸铁丸和铸铁砂的尺寸等数据。

它的推出代替了以前的SAE的相关工艺：喷砂清理的钢丸。

对于钢丸来讲，其尺寸数据为经过标准筛分测量的孔径尺寸。

对于喷砂来讲，其尺寸数据为标准筛分尺寸，并且以G开头。

这些标准筛时符合ASTM-E11“测试用金属—布筛的使用说明书”中给出的国家标准协会的相关标准的。

）
相关的喷丸和喷砂的分类标准及尺寸指定由钢铁技术协会的喷砂清理分会的代表们来指定。

钢铁技术协会由磨料的供应商、设备制造商、及自动化设备使用者们组成。

磨料应当是圆的，而且坚硬。

否则，带有棱角的或多空的磨料在使用过程中易于破碎。

在实际使用过程中，磨料的此方面性能要求尤其严格，其尺寸必须在规定的范围以内。

由于钢丸的质量对使用者的成本影响很大，，所以必须由磨料的使用者和磨料的供应商共同对磨料的尺寸和质量控制的控制程度达成协议。

表6 非金属砂料的物理性质
测试程序：
（1）（a）采用一种带有旋转式的抽样测试仪器
（b）转速应为275-295转/分钟
（c）当采用抽样测试仪器时，抽样频率应为145-160次/分钟
（2）样品的大小应为100g/份，而且其质量应达到规定标准。

（3）样品的筛分标准应根据ASTM—E11中的国家标准局（NIST—国家技术标准协会）的相关标准。

（4）在磨料的尺寸符合美国标准的筛析尺寸标准35的情况下测试时间间隔应为5min±5。

对于精细筛分的要10min±5。

（5）在供应商与使用者一致同意的基础上，任何能够得到同样结果的其它方法也可以采用。

清理中采用的钢砂见表5。

参照标准：SAE J827—铸钢喷丸：有关其成分及形状的信息。

SAE J445—金属喷砂与喷丸的机械测试方法：有关喷砂清理后质量的检查的信息。

表7为各种喷砂清理操作推荐使用的天然矿石砂料的类型
注：粗：+20NBS
中：-#25+#40NBS
细：-50#NBS
6.表面粗糙度
表面粗糙度是衡量喷砂清理后表面粗糙程度的一个物理量。

表面高度是从表面的最低点测量到表面的最高点。

经过喷砂清理后的表面粗糙度决定于使用的砂料的尺寸，类型，硬度，喷砂速度，以及喷射角度，待处理表面的硬度，以及使用的砂、丸的混合磨料的循环使用的次数。

因此，允许使用的磨料的最大尺寸的取决于希望得到的涂层系统的厚度。

表面所允许的最大粗糙度也决定于将涂装的油漆的厚度。

SSPC的研究表明，使用超过NIST #16筛的磨料进行喷砂清理而得到的表面的粗糙度过大，以至于涂一度底漆都不够。

因此，应尽量避免使用大尺寸的砂料。

然而，为了清除重氧化皮或锈，尺寸大的磨料是比较有效的。

在这种情况下，应用两度底漆，而不是传统的一度底漆。

表8中列出了在一般的或理想的工作条件（使用砂轮和喷嘴）下的最大及平均的表面粗糙度。

如果大大提高空气压力和砂轮转速的话，表面粗糙度将大大加大。

表8
1.形成本表中的表面的高度所采用的是磨料可循环喷砂系统，磨料在稳定的操作条件下。

由新磨料喷砂
清理形成的表面的高度明显的高一点，磨料的尺寸筛分数据分别在表4A和4B中。

铸钢丸：硬度Rockwell 40~50
铸钢砂：硬度Rockwell 55~60
表面比色仪、拷贝磁带可以用来测量经过喷砂处理的表面平均的表面粗糙度。

具体的测试方法见ASTM D 4417（喷砂清理表面的表面粗糙度的实地测量方法）。

SSPC 74—01中的一个报告“防腐涂层的表面粗糙度”提供了测量表面粗糙度的方法以及相关的喷砂清理方法和涂层施工方法。

7.目测标准
请注意，与SSPC说明书一同使用的有关目测标准只是提供了一个近似的最终表面状况的说明。

因此，有关的目测标准只是作为SSPC表面预处理说明书的补充而非替代品。

只有在特殊要求下才将相关的目测标准与SSPC的说明书一同使用。

然而，我们却推荐将相关的目测标准与SSPC的说明书一同使用。

7.1 SSPC—Vis 1-89（喷砂清理钢材表面的目测标准）用图片的形式描述了表面预处理前的四种锈蚀程度及喷砂清理的清理程度。

SSPC—Vis 1-89本身是一个独立的部分，它包含一个SSPC—Vis 1-89导论。

SSPC—Vis 1-89的附录用图片描述了用非金属磨料和金属磨料进行清理后的白金属表面状况。

SSPC—Vis 3（动力工具和手工清理的目测标准）用彩色图片描述了不同的原始表面状态经过喷砂清理后的各种情况。

尽管SSPC—Vis 3有一个导论，但图片本身只是作为一个单独的补充。

书面说明书是评价表面清理状况是否符合规定标准的主要依据，图片只能作为其补充。

7.2 ISO 850 1-1：1998/SIS SS 05 59 00.ISO与SIS 出版了一本手册，以图片的形式描述了经过动力工具清理、手工清理、喷砂清理的表面状况。

这些图片同1967年出版的SSPC-VIS 1中的图片是有所区别的。

7.3 NACE 的目视比较仪：NACE提供了一套目视比较仪以评价经过以石英砂（TM0 170）、钢丸（TM0185）或工业废渣等为磨料进行喷砂清理的钢材表面的表面状况。

测试用的钢板分别经过四种方法喷砂清理后用塑料密封起来以防止生锈。

（NACE最近不计划继续发展此种比较仪）
7.4 其它的图片测试标准：日本的制造工程协会提供了彩色图片来描述需要进行冲洗或涂富锌涂料的钢材表面在风化和再清理之前及之后的表面状况。

日本的造船协会提供的图片描述了各种类型的钢材钢材表面，如已油漆的、未油漆的、焊接过的、或气割的钢材在遭到各种伤害或风化之前或之后的状况。

美国马里兰州提供的用图片描述喷砂清理后的表面状况的标准包含两套图片，分别对应于SSPC-SP6（经济型）和SSPC-SP10（接近白金属喷砂清理）（钢材的锈蚀程度应高于SSPC—Vis 1-89中的规定。

锈蚀等级C是不能接受的）。

可
8.返锈
通常当新的钢材表面暴露出来在湿度高或化学环境中钢材表面容易返锈。

对于不同的情况来说，自喷砂清理后到反锈前的时间间隔也各不相同（从几分钟到几个礼拜）。

在施工过程中必须及时检查。

由于清理后的表面常常达不到涂装的要求，因此恰当的表面预处理施工必须得到保证。

为了防止表面可能的失效，除非在涂底漆之前进行检查，表面预处理是否可以接受必须慎重考虑。

在一般的环境中，最好在喷砂清理后的24小时以内进行涂装施工。

无论如何都不允许由于时间拖延而导致钢材表面反锈。

当材料的表面温度低于周围环境的露点温度时，材料表面就会有水珠凝结。

因此当钢材的表面温度低于露点温度以下5℉（3℃）时不要进行干喷砂清理。

应当避免在喷砂清理前钢材过分的风化或暴露在像氯化物及硫化物之类的化学环境中，因为这样可能由于钢材表面遭受酸蚀和表面污染物难以清理而导致喷砂成本提高。

喷砂清理后钢材表面任何残留的氯化物、硫化物及其它电解液可能对某些涂料不利。

9.缓蚀剂：
由于水的作用，湿喷砂清理可能很快就生锈。

应当使用缓蚀剂来避免湿喷砂清理后的立即反锈。

应当在产生任何可见的锈之前进行涂装。

一种合适的湿喷砂清理的缓蚀剂是含有0.32%(重量比)亚硝酸钠和1.28%（重量比）磷酸二胺水溶液；或者含有约0.2%(重量比)的铬酸、铬酸钠、重铬酸钠、或重铬酸钾的水溶液。

注：如果使用重铬酸盐或铬酸盐，在操作过程中都应注意避免由于呼吸扩散或接触而使人身受到伤害。

10.膜厚
必须保证在喷砂清理之后采用的涂料可以完全覆盖表面的最高点。

在表面最高点的干膜厚度必须等于所要求的膜厚。

如果该干膜厚度不够，则可能导致涂层过早失效和生锈。

为了保证涂层厚度测量正确，参见：SSPC-PA 2(使用磁性测量仪器测量干膜厚度)。

11.SSPC表面预处理说明书总结
本说明书主要适用于厚、重的金属或钢板，但其同时适用于薄、轻的金属。

由于在喷砂清理等过程中对表面的冲击等因素可能造成表面变形或弯曲，因此在实际操作中应注意这个问题。

也可能发生根据本说明书进行操作得不到理想的表面结果，此时，作业者应该采取措施对本说明书进行修正以得到理想的结果。

不管使用什么方法，在表面处理过程中可能受到损害的设备，如附近的设备、已完成项目的表面、以及可能受到损坏的表面必须受到保护。

有时在老的涂层上的保养性重涂的涂层与已有的涂层可能是不相容的。

此时，无论
在什么情况之下，老的涂层都应该清除，至少应到接近白金属喷砂清理（SSPC-SP 6）的程度。

第一篇（钢结构涂装手册）中的几章讨论了机械表面预处理以及在车间、保养、铁路、公路、贮罐、轮船、精馏塔、以及各种其它类型的车间的表面清理的特殊要求。

当选择一个说明书时，应当参考该部分。

第二部分（钢结构涂装手册）第四章（涂装说明书简介）列出了SSPC油漆说明书对表面清理的最低要求。

第二部分（钢结构涂装手册）第三章（涂装手册）也给出了各种油漆配套和各配套中底漆所推荐的最低表面处理要求。

11.1SSPC-SP 1（溶剂清理）：溶剂清理说明书中包含的方法包括：使用溶剂进行擦洗、浸没在溶剂中、溶剂喷淋、蒸汽除油、蒸汽清洁、乳剂清洁、涂层的化学法剥离、进行清理等。

溶剂清理主要除掉油、油脂、灰、土、润滑油、和其它的有关有机物。

使用涂层清洁剂或碱性涂层剥离剂，溶剂清理也可以用来除去表面的旧涂层。

像氯化物、硫酸盐、焊接剂、锈、氧化皮等无机物等不能被有机溶剂清理掉。

[1]如果表面清理要求最低达到经济型喷砂清理的标准，建议采用清理等级更高的标准。

等级更高的表面清理标准更加彻底、可以更加经济的得到更好的清洁程度，在中等腐蚀情况下将被要求使用。

具体的细节参见第二部分（钢结构涂装手册）第五章。

在绝大部分情况下，将采用SSPC-SP 11（动力工具清理到金属裸露）而不使用SSPC-SP 6/NACE No.3.。