金屬熱噴涂是利用某種形式的熱源將金屬噴涂材料加熱，使之形成熔融狀態(tài)的微粒，這些微粒在動(dòng)力的作用下，以一定的速度沖擊并沉附在基體表面上，形成具有一定特性的金屬涂層。水工鋼結(jié)構(gòu)件等基體材料的表面，經(jīng)過熱噴涂技術(shù)處理，得到了耐腐蝕、耐磨蝕的金屬保護(hù)涂層，從而增強(qiáng)水工鋼結(jié)構(gòu)件耐腐、耐磨的性能。

可用于金屬噴涂的材料較多，如鋅、不銹鋼等。其中不銹鋼涂層具有耐磨損及保護(hù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)；鋅涂層不僅具有覆蓋、耐腐蝕作用，更重要的是具有陰極保護(hù)功能（原電池原理）。它們是水工鋼結(jié)構(gòu)防腐噴涂的重要材料，因此得到廣泛應(yīng)用。

隨著國(guó)家南水北調(diào)工程的實(shí)施，水工鋼結(jié)構(gòu)的使用將會(huì)迅速增加，研究開發(fā)一種新型的水工鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)，對(duì)降低工程造價(jià)、延長(zhǎng)工程壽命十分重要。為此，將上述兩種金屬涂層各有的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在同一工件基體上疊加噴涂，先用鋅涂層作為底層，再用不銹鋼涂層作為面層，最終形成階梯涂層，運(yùn)用到水工鋼結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過大量研究與試驗(yàn)獲得了既經(jīng)濟(jì)、又滿意的防腐效果。

一、熱噴涂金屬階梯涂層工藝流程

１鋼結(jié)構(gòu)表面處理：熱噴涂金屬階梯涂層防腐工藝的除銹打糙和噴鋅、噴不銹鋼涂層一樣，首先由空壓機(jī)提供噴砂動(dòng)力。在壓縮空氣的作用下，將經(jīng)過篩選的帶有棱角的石英砂??經(jīng)過砂桶、膠管砂氣混合后，高速?zèng)_擊工件表面，除去了基體表面的銹等氧化物達(dá)到使基體表面凹凸不平的目的。

２熱噴涂鋅：主要設(shè)備有：壓縮空氣系統(tǒng)，氧氣、乙炔系統(tǒng)，金屬氣噴槍及膠管等設(shè)備。其原理是：以噴槍中的壓縮空氣為原動(dòng)力，在驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)下，鋅絲通過噴嘴，在氧－乙炔焰的加熱下，成為熔融體，借壓縮空氣使之霧化成微粒并噴射到工件上，形成熱噴涂鋅保護(hù)層。由于噴砂后的基體表面凹凸不平??散熱收縮后的金屬涂層能牢固地附在工件表面。

３噴涂不銹鋼：主要設(shè)備同噴鋅，但金屬氣噴槍應(yīng)選用中速槍，一般在高速槍基礎(chǔ)上改進(jìn)，更換部分零配件即可使用。工作原理同上，只是鋅、不銹鋼兩者熔點(diǎn)不同，故應(yīng)調(diào)整好氧－乙炔焰的用量。

４涂裝環(huán)氧云鐵，封閉底漆，涂裝ＡＣ－５氯化橡膠鋁粉面漆。涂裝方法：采用手工刷涂結(jié)合空氣噴涂方法。要求無(wú)刷痕、無(wú)起泡、無(wú)流掛、無(wú)漏噴，外觀呈銀灰色，整潔，勻稱一致。

二、應(yīng)用

2002年4月，江蘇省三河閘鋼結(jié)構(gòu)防腐公司在國(guó)家重點(diǎn)工程淮河入海水道濱海樞紐立交地涵水工鋼結(jié)構(gòu)防腐中應(yīng)用了該技術(shù)。

１選材

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋅絲使用的是上海生產(chǎn)的?h３ｍｍ，純度為９９．９９％，熔點(diǎn)為４２０℃。外觀色鮮亮，圓度勻，表面無(wú)毛刺，無(wú)劃痕，無(wú)氧化皮。塑料紙、布條雙層外包裝完好。

不銹鋼絲使用的是上海生產(chǎn)的?h２ｍｍ的鐵素體不銹鋼絲。其主要成分是：鉻（Ｃｒ）含量１８％，鎳（Ｎｉ）９．０％，錳（Ｍｎ）１．２５％，熔點(diǎn)為１２００Ｏ℃。外觀無(wú)劃痕、毛刺、無(wú)氧化皮、外包裝完好。

２主要技術(shù)控制

（１）金屬氣噴槍：噴鋅選用高速槍，噴槍嘴為?h３．２ｍｍ，空氣帽用?h６．５ｍｍ，噴不銹鋼時(shí)選用中速槍，噴槍嘴為?h２．２ｍｍ，空氣帽為?h６．０ｍｍ，應(yīng)更換蝸輪蝸桿。

（２）氧氣壓力和乙炔壓力調(diào)整：因鋅與不銹鋼熔點(diǎn)不同，噴涂時(shí)氧—乙炔用量應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，噴鋅時(shí)氧氣壓力為５～６ｋｇ／ｃｍ２，乙炔壓力為０．８～１．２ｋｇ／ｃｍ２，火焰調(diào)整為中性或偏碳化，使鋅絲在噴槍口被火焰熔融形成錐形霧束噴射到閘門上；噴不銹鋼時(shí)氧氣壓力６～８ｋｇ／ｃｍ２，乙炔壓力１．４～１．５ｋｇ／ｃｍ２，使不銹鋼絲在噴槍口被氧—乙炔火焰熔化后，形成錐形微粒束，噴射到鋼閘門上。

（３）進(jìn)絲速度控制：由于鋅絲熔點(diǎn)較低，使用高速噴槍，進(jìn)絲速度調(diào)整為３～４ｍ／ｍｉｎ；不銹鋼絲熔點(diǎn)較高，使用中速噴槍，進(jìn)絲速度調(diào)整為２～３ｍ／ｍｉｎ。
（４）噴射距離與角度掌握：這兩個(gè)參數(shù)直接影響噴涂質(zhì)量緊密度，經(jīng)過對(duì)比，噴鋅距離取１５～２０ｃｍ，噴不銹鋼距離取２０～３０ｃｍ；噴鋅在平面部位角度取１０°～３０°，在一些困難的地方也可以放到４０°。噴不銹鋼取１０°～２０°，這樣就避免了因角度過大而導(dǎo)致噴涂層結(jié)構(gòu)松散、脫落現(xiàn)象的發(fā)生。

３噴涂效果

階梯涂層底層——鋅層顆粒較細(xì)，涂層均勻，孔隙小，密實(shí)性好，鋅層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，由于鋅層的厚度僅為原來(lái)的一半，附著力強(qiáng)，不銹鋼涂層覆蓋其上，呈灰黑色，顆粒較粗，孔隙大，但堅(jiān)硬、耐磨，因疊加噴涂厚度僅是原來(lái)的一半，故附著力也好，對(duì)鋅層有很好的保護(hù)作用，再采用環(huán)氧云鐵涂料封閉，用氯化橡膠鋁粉漆作面漆，防水、防滲性能好。經(jīng)水利部上海勘測(cè)設(shè)計(jì)院和江蘇省質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)各道工序分別檢測(cè)，熱噴涂金屬階梯涂層質(zhì)量?jī)?yōu)良，滿足設(shè)計(jì)要求。

三、與常用噴涂技術(shù)的對(duì)比及試驗(yàn)

１質(zhì)量對(duì)比

（１）噴鋅

三河閘鋼結(jié)構(gòu)防腐公司自１９７５年成立以來(lái)，其鋼結(jié)構(gòu)噴鋅防腐工藝多次獲獎(jiǎng)，長(zhǎng)期在長(zhǎng)江葛洲壩、甘肅碧口電站、塞內(nèi)加爾國(guó)家體育中心等數(shù)十個(gè)國(guó)內(nèi)外重大工程承接鋼結(jié)構(gòu)噴鋅防腐工程，幾十年成功的施工經(jīng)驗(yàn)證明??水工鋼結(jié)構(gòu)噴鋅防腐工藝的保護(hù)周期為１５年左右，它的優(yōu)點(diǎn)是??防腐性能可*穩(wěn)定，效果良好，防滲透性強(qiáng)，缺點(diǎn)是表面硬度較差，耐磨性不足，抗破壞性弱。

（２）噴涂不銹鋼

根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料顯示，不銹鋼的噴涂層保護(hù)周期為４５年左右，其優(yōu)點(diǎn)是硬度高，耐磨性好，強(qiáng)度大，抗破壞性良好，缺點(diǎn)是噴涂防腐效果較差、易銹蝕、無(wú)陰極保護(hù)功能，表面粗糙、滲水性強(qiáng)，覆蓋密實(shí)性差，易剝落。

（３）熱噴涂金屬階梯涂層

該工藝是逐步發(fā)展起來(lái)的防腐新技術(shù)，但在水下水工鋼結(jié)構(gòu)防腐中尚未被廣泛應(yīng)用，為檢驗(yàn)這種新技術(shù)的防腐效果，做了一個(gè)試驗(yàn)：

將采用噴鋅（Ａ）板、噴不銹鋼（Ｂ）板和金屬階梯涂層防腐的（Ｃ）板三塊鋼結(jié)構(gòu)試板（Ａ板噴鋅厚度１６０μｍ，Ｂ板噴不銹鋼厚度１６０μｍ??Ｃ板噴鋅厚度８０μｍ、噴不銹鋼厚度亦８０μｍ）同時(shí)浸入水中，數(shù)天后取出。

結(jié)果，Ａ板表面基本無(wú)變化，用小錘輕輕擊打，鋅層受撞擊、摩擦變形、移位，表面受擊部位裸露。

Ｂ板表面基本銹蝕，銹水從不銹鋼表層的粗糙裂縫中滲出（因其未磨光，在水工鋼結(jié)構(gòu)防腐中不可能磨光，否則不但施工困難且造價(jià)將數(shù)倍上漲），用小錘輕輕擊打不銹鋼表層，受擊部分銹斑剝落，可見該工藝由于涂層孔隙大，透水性強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)表面仍與水接觸而銹蝕，故無(wú)法滿足水工鋼結(jié)構(gòu)水下防腐的需要。

Ｃ板表面，完好如初，無(wú)銹蝕，用小錘輕輕擊打不銹鋼表層無(wú)磨損、剝落，不變形。由此可見，熱噴涂金屬階梯涂層防腐效果良好。

２經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

單獨(dú)選用噴涂不銹鋼工藝防腐，初始投資成本較之選用噴鋅高，其不銹鋼涂層堅(jiān)硬、耐摩擦，保護(hù)周期可達(dá)４５年之久，但對(duì)水工鋼結(jié)構(gòu)水下工程防腐并不適用。

單獨(dú)選用噴鋅工藝防腐，雖然初始投資較之比選用不銹鋼和熱噴涂金屬階梯涂層防腐工藝低，但鋅層耐磨性能差，保護(hù)周期僅１５年，特別是閘門水線附近等一些經(jīng)常受摩擦、沖刷部位，鋅層保護(hù)周期將更短，４５年需重復(fù)噴涂３次以上，工程壽命周期成本隨之增高。
熱噴涂金屬階梯涂層防腐技術(shù)，涂層耐磨損，外觀整潔，覆蓋均勻、密實(shí)，保護(hù)周期長(zhǎng)，防腐性能好，抗破壞性強(qiáng)，不需組織二次施工，顯著降低了工程壽命周期成本。是首選的水工鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)。

我國(guó)江河湖泊眾多，海岸線較長(zhǎng)、水利工程較多，同時(shí)南水北調(diào)等工程亦將修建大量的水工建筑物，水工鋼結(jié)構(gòu)防腐工作面廣量大。水工鋼閘門各部分運(yùn)行過程中，在水上、水下、水線受腐蝕與破壞程度均不一樣，磨損程度不一，閘門滾輪、軌道等埋件受滾輪摩擦，保護(hù)層極易損壞。熱噴涂金屬階梯涂層防腐技術(shù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，又能達(dá)到預(yù)期的效果，故應(yīng)大力推廣使用。