钢材表面处理基础知识

4、表面预处理检测—粗超度（Surface profile）
表面粗糙度，是指加工后的零件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特 征。表面粗糙度高度参数有3种： a．轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，沿测量方向(Y方向）的轮廓线上的点与基准线之间 距离绝对值的算术平均值。 b．微观不平均十点高度Rz：指在取样长度内5个最大轮廓峰高的平均值和5个最大轮廓谷深 的平均值之和。 c．轮廓最大高度Ry：在取样长度内，轮廓最高峰顶线和最低谷底线之间的距离。 通常我们我们用Rz表示，通用要求为50—90μm，用电子锚纹仪及拓片纸均可测量。抛丸除 锈所用磨料为按比例组成的钢砂及钢丸混合物，钢丸决定清洁度，钢砂决定锚纹深度，及粗超度
1、钢管表面预处理外观检查----焊缝余高/椭圆度/
验收内容
钢管 壁厚
不直 度
椭圆 度
B、检查钢管的椭圆度、焊缝形状和高 度。钢管的椭圆度太大，一会影响防 钢管 锈蚀 腐层的质量，在管端容易产生气泡， 缺陷 焊缝 等级 二会影响钢管的现场施工。如果钢管 高度 的焊缝为三角形或矩形，在涂层成型 A、钢管表面预处理前应对钢管外 过程中，容易造成气泡、涂层减薄等 观质量进行检查：无油污、焊渣、 缺陷，影响质量，并且材料消耗增加. 毛刺、损伤、椭圆度、直度等缺陷 焊缝余高：壁厚≤12.7mm 时，≤3.18mm；
4、表面预处理检测—盐分含量（Salt contamination） 钢管表面的盐分含量对环氧 粉末附着力影响非常大，一般而 言，钢材表面盐分含量低于 4μg/c㎡，就是一种理想的涂敷 前表面条件，对于3PE防腐，国 内外大多数规范规定不超过2 μg/c㎡，检测设备为英国SCM 400盐分仪，检测频次低则每个 生产单元一次，高则每班1至3次， 检测时应在钢管两端进行
9、表面预处理检测—除锈设备（抛丸除锈）
抛丸除锈机工作原理
抛丸除锈运行时，钢丸呈循环运行重复使用， 钢丸几乎全部存储在积丸室内，经供应流道流 向供丸器，不断向抛丸器供应钢丸。抛丸头中 的叶轮在高速旋转过程中产生离心力和抛力， 当钢丸流到进丸管时，便被加速带到高速旋转 的分丸轮中，在离心力的作用下，弹丸由分丸 轮经定向套窗口飞出，并沿叶片不断增加速度， 直到被抛向被除锈工件表面。抛出的钢丸以一 定的扇形高速射向工件表面，冲击铁锈、氧化 皮、使其脱落，抛射后的钢丸又落到清理室内， 流入回收螺旋，由螺旋送入斗式提升机，提升 机将钢丸提升送入螺旋分离器，在此分离粉尘 和钢丸：钢丸落到积丸室内，粉尘随风引入除 尘系统内。分离后的钢丸进入积丸室，再进入 下一循环工作中。
8、表面预处理检测—磨料相关检测（磨料电导率测定）
3．导电率的测试 正式测试前，洗涤所有试瓶量杯，漏斗、搅拌棒和探头等。取 200ml 样品磨 料倒入400ml 大口试瓶内，搅拌1 分钟，待水和磨料平静后再搅8 分钟，水静止 后再搅拌1 分钟。总的要搅拌10 分钟，这一点十分重要，这样可以确保盐类有足 够的时间溶解。然后将浸过磨料的溶液经过滤纸倒入100ml 的试瓶中，将首先过 滤下来10ml 溶液倒掉，再过滤倒入50ml 溶液作为试验之用。将探头浸没在溶液 里，打开导电仪测其导电率。为了保证数据的正确性，可以多做几次试验。
椭圆度
{(Dmax − Dmin ) / ((Dmax + Dmin ) / 2)}× 100% ((Dmax − Dmin ) / D ) × 100%
国标为≤1%管径，多采用≤0.6%Hale Waihona Puke Baidu径 。
3、钢管表面预处理外观检查—其他钢管缺陷
凹坑
分层
夹杂 裂纹 壁厚减薄 凹瘪 划伤
咬边 电弧烧伤
扁口 破口损伤 所有缺陷应根据合同规定的要求 进打磨修复处理，超出合同标准 的缺陷应做好标记隔离处理。
喷射或抛射除锈以字母“Sa”表示。喷射或抛射除锈后，钢材表面应 清除浮灰和碎屑。GB/T 8923 规定有4个除锈等级： Sa１ 轻度的喷射或抛射除锈（清扫级） ：钢材表面应无可见的油脂和 污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆层等附着物SSPC-SP7 Sa２ 彻底的喷射或抛射除锈（工业级） ：钢材表面无可见的油脂和污 垢，并且 氧化皮、铁锈和油漆层等附着物已基本清除，其残留物应是牢 固附着的。 SSPC-SP6 Sa2.5 非常彻底的喷射或抛射除锈 （近白级）：钢材表面无可见的油脂、 污垢， 氧化皮、铁锈和油漆层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或 条纹状的轻微色斑。 SSPC-SP10 Sa３ 使钢材表观洁净的喷射或抛射除锈 （亮白级）：钢材表面应无可 见的油脂、污垢， 氧化皮、铁锈和油漆层等附着物，该表面应显示均匀 的金属色泽。 SSPC-SP5



(1)GB8923－88是我国的国家标准，等效采用于ISO8501-1:1988。ISO 8501：1988 (2)ISO8501则是现在普遍采用的国际标准，它建立于瑞典标准SIS 055900的基础 之上，并且取代之，标准中的照片和定义、描述得到了最大程度的保留. (3)瑞典标准SIS 05 5900 1967，该标准最早由瑞典腐蚀研究所、美国测试和材料 协会（ASTM）和钢结构涂装协会（SSPC）联合制定，是表面处理中影响最大的 标准。现在已经与ISO 8501相合并。 (4)SSPC/NACE是北美地区使用的主要标准，并且随着NACE在全球推广涂装检 查培训认证，以及很多钢结构设计机构也使用这一标准，因此我们在中国也经常 会遇到并使用SSPC/NACE标准。
6、表面预处理检测—所需磨料及设备要求
铸钢丸
钢丝切丸
不锈钢丸
钢砂
钢砂G50
钢砂G25
对于单层环氧、二层或三层聚乙烯涂层，采用钢砂和钢丸的混合磨料更易达到理想的除锈效果。 钢丸有强化钢表面的作用，而钢砂则有刻蚀钢表面的作用。钢砂和钢丸的混合磨料(通常钢丸 的硬度为40～50 HRC，钢砂的硬度为50～60 HRC可用于各种钢表面，即使是用在C级和D级锈蚀 的钢表面上，除锈效果也很好。粗糙度太小会造成防腐层附着力及耐冲击强度下降。对于严重的内部点蚀，不能仅靠大 颗粒磨料高强度冲击，还必须靠小颗粒打磨掉腐蚀产物来达到清理效果，同时合理的配比设计不仅可减缓磨料对管道及 喷嘴(叶片)的磨损，而且磨料的利用率也可大大提高。通常，钢丸的粒径为ss-280(0.8mm)～ss-460(1.4mm) ，钢砂粒径 为G50(0.4mm)～G18(1.2mm) ，其中以0.5mm～1.0 mm为主要成分。砂丸比一般为5～8。

金属表面处理的等级
各个标准间的对应关系如下，供实际应用中参考： ISO 8501-1988 Sa 3 Sa 2.5 Sa 2 Sa 1 St 3 St 2 GB 8923-88 Sa 3 Sa 2.5 Sa 2 Sa 1 St 3 St 2 SSPC SP5 SP10 SP6 SP7 SP3 SP2 NACE 1 2 3 4 ---
在3LPE/3LPP/FEB/ 液态涂料喷涂等防腐 生产中，不良的表面 处理，会造成涂层附 着力降低、涂层脱落 等严重质量事故。同 时，不良的表面处理 效果会影响3PE/3PP 防腐管剥离强度、阴 极剥离、附着力等效 果。
ISO 8501-1：1988，将未涂装过的 钢材表面原始程度按氧化皮覆盖程 度和锈蚀程度分为四个等级，分别 以A、B、C、D 表示，并有相应的 照片对照。 钢材表面的四个锈蚀等级分别以A、 B、C和D表示，其文字叙述如下： A 钢材表面完全覆盖粘附的氧化皮， 几乎无铁锈； B 钢材表面已开始锈蚀，氧化皮开 始成片状脱落； C 钢材表面上的氧化皮已锈蚀，或 可刮除，但裸眼可看到轻微锈点； D 钢材表面上的氧化皮已锈蚀剥 落，裸眼可看到大量锈点。
壁厚>12.7mm时，≤4.76mm(API 5L、GB/T9711.1)； 壁厚≤12.7mm 时，≤0.5～3.0mm；壁厚>12.7mm时， ≤0.5～4.5mm(GB/T9711)。且过度平滑无尖锐突起； 使 用测量工具为焊接尺。
2、钢管表面预处理外观检查----钢管直度、坡口角度、钝边
A.全长总弯曲度： 用一根细绳，从管的两端拉紧， 测量钢管弯曲处最大弦高（mm）， 然后换算成长度（以米计）的百 分数，即为钢管长度方向的全长 弯曲度 (≤0.2%管长) B.坡口角度为30-35°，钝边尺寸 为1.6mm±0.8mm。以钢管轴线的 垂线为基准测量坡口角。管端棱边 上不允许有毛刺.坡口和钝边有损 失，会影响钢管焊接。
5、表面预处理检测—环境要求
环境测试：钢管表面温度及环境温湿度检测，温度应高 于露点温度3℃；湿度不高于85%. 根据露点仪测出温度、湿度和露点温度；同时也可以根 据温湿度表测出温度和湿度，根据对应关系表算出露点 温度。 的要求,同时用红外线测温仪或表面温度计测量光管温度 并进行记录。湿度可以用手摇式干湿度仪和露点算盘进 行计算出湿度和露点温度。
钢材表面预处理知识培训教材
张凯 2013年8月5日 质量安全部


1.目的：实际经验表明，大部分的涂层缺陷都是来自于不良的表面处 理。任何涂料在处理不良的表面上都无法发挥其最佳性能。在锈蚀 、油污表面涂漆，无论是时间上还是金钱上，都是极大的浪费。高 等级的表面处理质量将会延长涂料的寿命。 2. 对象： (1)氧化皮；氧化皮似乎保护着钢材，实则上并不可信任。 它的表层为化学性质较稳定的 Fe2O3，中层是 Fe3O4，紧帖金属的 为 FeO，在水和氧的作用下，很容易生成氢氧化物。加上外界温度 的变化，机械作用等，氧化皮会很快剥落。各种氧化皮相对裸钢而 言是阴极。腐蚀发生在阳极表面上，钢板遭受腐蚀。除去氧化皮最 好的方法是喷砂处理。 (2)铁锈；铁锈是松散物质，往往截留了湿气 ，氧气，锈蚀产物还经常含有可溶性盐。可以采用打磨，喷砂等方 法除去铁锈。 (3)可溶性盐；硫酸铁、氯化亚铁等可溶性盐不仅直接 破坏着涂层，引起渗压起泡，附着力差等，它还是一种催化剂，会 加剧腐蚀。除去可溶性盐的最好方法进行高压淡水冲洗，表面不平 以及有缝隙的旧漆膜包括失效或海绵状的防污漆膜内极易藏纳盐垢 ，更要仔细冲洗。 （4）油脂大多数涂料与油脂有着排斥力，大于 油脂的吸引力。底材有油脂就会引起缩孔、附着力差等问题。而且 越是高性能的涂料如环氧，聚氨酯涂料，此时的附着力越不如常规 的油性涂料。（5）各种白色几号笔等（6）灰尘及其他旧涂层。
7、表面预处理检测—磨料相关检测（油污和PH）
1．油污检测 通常在 400ml 的试瓶中，磨料和水一起搅拌，在水静止 后，可以很容易地看 到表面的污油或其乳状漂浮在水面。 另一个方法是将10cm3 的磨料加入10cm3 二氯甲烷 （methylene chloride） 摇动5 分钟，滴5 滴溶剂在干净玻璃试片上，等溶剂完全 挥发后，把玻璃试片置 于完全黑暗的紫外线下面，如果有蓝色的莹光，该批磨 料不合格。 2．pH 值测试 100 克磨料捣碎后，取50 克，加200ml 蒸馏水，充分 混合均匀。最好使用误 差在±0.01 的电子pH 测试仪，混合液的pH 不能低于 6.2。 石蕊试纸和pH 试纸可指示化学盐类的存在，当其溶解 于水中，形成了酸性 或碱性溶液。(注意：石蕊试纸或pH 试纸不能检测氯化 物的存在)。如果红色石蕊 试纸变成蓝色，溶液呈碱性。如果蓝色石蕊试纸变成红 色，溶液呈酸性。如果石 蕊试纸不变色，溶液则是中性的。pH 试纸还可以表明 酸度或碱度的实际值
天津中油飞鸽外防腐粗糙度测量仪器 为日本三丰电子粗糙度仪，优势为测 量数值准确、使用方便、经济。外防 腐受管径限制，一般采用锚纹深度测 试纸(美国Testex）进行测量，缺点为 价格昂贵且为一次性，测量偏差大。
3、钢管表面预处理检测—灰尘度（Dust level）
基本原理：把 压 敏 粘带压贴在涂覆涂料前的钢材表面上，取下粘有灰尘的压敏粘带，放到一块 与灰尘颜色有反差的单色显示板上，目视检查，评定粘在压敏粘带上的灰尘数量和颗粒尺寸。 方法：每次系列试验开始前，将拉出的前3圈压敏粘带废弃，再拉出约200 mm长备用。 仅在两 端接触粘贴面，将新拉出的压敏粘带中约150 mm长压实在试验表面上。 拇 指横放在压敏粘带的一 端，移动拇指并保持压实力，以一个恒定的速率沿压敏粘带来回压实 。 每 一 个 方 向 压实3遍，每 一遍时间为5s^6s。再从试验表面取下压敏粘带，放在适当的显示 板 上 ， 然后用拇指按下使之粘 到板上。