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我國彩色涂層鋼板起步比較晚,80年代國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)(寶鋼和武鋼等)在進(jìn)行彩色涂層鋼板的建設(shè)和生產(chǎn)。大約在90年代中期隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對彩色涂層鋼板的需求劇增,大量民營及外商資資本進(jìn)入彩涂鋼板的行業(yè),從1996年開始的近十年,中國彩色涂層鋼板的產(chǎn)能從不足50萬噸猛增到2000萬噸,產(chǎn)能超過近四十年的總和。這些產(chǎn)能主要是針對建筑行業(yè),但是,建筑行業(yè)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)能的增速。目前中國國內(nèi)表觀消費(fèi)量不足500萬噸,由于市場供需矛盾突出,彩涂鋼板的市場競爭十分激烈,為了利潤,為了生存,偷工減料、、假冒名廠產(chǎn)品的現(xiàn)象突出,對整個行業(yè)以及彩涂鋼板的前途極其不利。由于缺乏有效的市場規(guī)范和監(jiān)督,使得90年屬于建筑材料的彩涂板變成了劣質(zhì)建材的代名詞,越來越多的公共建筑已經(jīng)不再使用彩涂鋼板,而改用更貴更的金屬合金板(鋁鎂錳板、鈦合金板等)。因此,近幾年來寶鋼已經(jīng)內(nèi)其他彩涂鋼板生產(chǎn)企業(yè)對彩涂鋼板的品質(zhì)進(jìn)行規(guī)范,并聯(lián)系下游用戶及行業(yè)協(xié)會等將高質(zhì)量的彩涂鋼板納入國家相關(guān)設(shè)計規(guī)范,并強(qiáng)制執(zhí)行。
寶鋼彩涂鋼板質(zhì)量失控的原因
■供需矛盾突出
國內(nèi)彩涂鋼板的年表觀消費(fèi)量不足500萬噸,而目前彩色涂層鋼板的生產(chǎn)能力(產(chǎn)能}超過2000萬噸。整涂機(jī)組的開工率只有20%,而且,國內(nèi)彩涂生產(chǎn)線集中在山東、江蘇、河北、天津、上海、浙江等沿海地區(qū),這些區(qū)域的市場競爭更為殘酷。
■缺少行業(yè)規(guī)范
盡管有彩色涂層鋼板國家標(biāo)準(zhǔn),但這部標(biāo)準(zhǔn)僅僅是推薦性的,不具備強(qiáng)制性。而對應(yīng)的建筑用壓型鋼板的設(shè)計規(guī)范還是不完備,依靠行業(yè)自律在目前階段基本就是一句空話。
■了解寶鋼彩涂產(chǎn)品的手段不足
彩色涂層鋼板與很多建材一樣,一般人()憑自己握的知識和肉眼來判斷材料的質(zhì)量及使用壽命是不現(xiàn)實的,即使是人員不借助的裝備也很難辨別優(yōu)劣。在目前的技術(shù)條件下,要俠速判斷彩涂鋼板的使用壽命是不可能的,即使使用的抗素外線照射,也要1000小時才能夠分辯得出,這就給大量劣質(zhì)彩涂鋼板有可剩之機(jī),因為在工程竣工前,再劣質(zhì)的材料也能堅持1-2年的時間。
■寶鋼彩涂鋼板售價與性價比的關(guān)系
彩涂鋼板是一種建材,它的質(zhì)量優(yōu)劣在短期內(nèi)是無法反映出來的,市場上大多數(shù)的用戶()目前還是以價格為主導(dǎo)因素來決定彩涂鋼板的選擇。實際上這很不科學(xué),盡管次投資省了,但存在著維護(hù)費(fèi)用提高、使用壽命縮短等問題般工業(yè)建筑的設(shè)計使用年限為15-20年,寶鋼彩涂鋼板在設(shè)計年限內(nèi)是不需要更換的。本書展示了很多使用了寶鋼普通PE)彩涂板的建筑,使用時間已經(jīng)10多年,有的甚至接近20年,到目前為止顏色、涂層等性能變化并不大,彩涂板完好無損。但如果采用一般的彩涂鋼板,使用壽命通常為7-8年,甚至更短,在設(shè)計期內(nèi)至少需要更換一次。由于寶鋼彩涂板良好的實物質(zhì)量,在市場上寶鋼彩涂板的價格比一般彩涂板貴幾百到上千元,但是如果按一般彩涂板在設(shè)計使用年限內(nèi)更換一次測算的話,使用寶鋼彩涂板的成本是一般彩涂板的60%左右。由此推算寶鋼彩涂板的售價可以比一般彩涂板售價貴66%左右,這還不考慮其它影響,如對企業(yè)形象影響,更換維護(hù)時對生產(chǎn)影響等。
對厚度及負(fù)公差的認(rèn)識
關(guān)于厚度以及公差,相信很多鋼結(jié)構(gòu)廠及關(guān)心,設(shè)計師設(shè)計材料享度時主要考慮材料的結(jié)構(gòu)及承載。但實際上彩涂鋼板的總厚度由三部分組成,鋼板享度+鍍層厚度+涂層厚度。以寶鋼0.5mm彩涂鋼板為例,按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)彩涂鋼板厚度是基板+鍍層的厚度,也就是05mm彩涂鋼板其基板厚度大約為0476mm,鍍層厚度為0024mm,涂層0.03mm沒有算在其中,因此,正常情況下,0.5mm寶鋼彩涂鋼板實際厚度大約為053mm還有就是材料的厚度負(fù)公差,由于彩涂鋼板廠的鋼卷都是卷狀交貨,負(fù)公差意味著鋼板變薄,就是說同樣重量的鋼板其使用面積提高,按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來說,大的負(fù)公差可以達(dá)到材料厚度的10%。負(fù)公差意味著材料的設(shè)計余量被占用,對整體建筑物的抗風(fēng)和雪載荷的能力下降,在極端天氣頻繁的今天其實很危險,近出現(xiàn)過多次的橋梁坍塌偷工減料)現(xiàn)象就很說明問題
■全流程的生產(chǎn)質(zhì)量控制管理
全流程(煉鋼——彩涂)的制造過程對終產(chǎn)品的性能至關(guān)重要。比如力學(xué)性能控制,由于對基板化學(xué)成分不受控,因此,彩涂生產(chǎn)廠熱鍍鋅機(jī)組的退火溫度控制就沒有針對性,導(dǎo)致力學(xué)性能隨基板不同而不穩(wěn)定,比如由于沒有上下工序的配合,鋼板的板型控制就失去方向;比如由于基板的缺乏,生產(chǎn)節(jié)奏拉長,導(dǎo)致鋼板表面的活性下降,影吶鍍層和基板、鍍層和涂層表面結(jié)合力不佳。無論是鍍鋅還是彩涂,它的基板都不能放置太久。寶鋼從70年代末開工建設(shè)起,從日本引進(jìn)了一貫質(zhì)量管理方法,它的基本思路就是輸入用戶需求,將寶鋼生產(chǎn)工藝、人員、設(shè)備、原料、研發(fā)、營銷等進(jìn)行規(guī)范設(shè)計,從原料到成品的全過程進(jìn)行管控,以質(zhì)量為中心兼顧效率、成本、交貨期的質(zhì)量管理方法,并借助PDCA方法持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量以滿足用戶日益提高的品質(zhì)要求。
完備的檢測裝備,的檢測手段
寶鋼彩涂鋼板的性能要求很多,但由于用戶大多是鋼構(gòu)廠,用戶自身對彩涂鋼板的檢測手段比較缺乏,只能進(jìn)行簡單的表面質(zhì)量、厚度、顏色及板型的目測,幾乎所有用戶都沒有辦法檢測材料的涂層種類(PE還是PVDF)。為保證彩涂產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定,為下游用戶把好質(zhì)量關(guān)口,寶鋼配備了的質(zhì)量檢測設(shè)備,從材料的力學(xué)性能(屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等)、到鍍層性能(鍍層厚度、種類、附著力)以及用戶關(guān)注的涂層性能。光涂層性能方面,寶鋼就配置了國內(nèi)(甚至全球}齊的涂層性能檢測設(shè)備。它不僅包括了常規(guī)的涂層享度(四種方法}、光澤、色差、T彎、硬度、沖擊、抗溶劑性(MEK},還有非常規(guī)的甚至長期的耐久性試驗。具體有刻劃硬度、軸彎、杯突、劃格試驗,耐劃傷試驗,玻瑞化轉(zhuǎn)變試驗,耐溶劑試驗,干熱試驗,壓斑試驗,過烘烤試驗,耐污染試驗,耐化學(xué)品試驗,磨耗試驗,落沙試驗,擦系數(shù)檢測,大氣曝曬試驗,鹽冥試驗,耐濕試驗,潮濕S2試驗,氙燈老化試驗,紫外燈老化試驗。
有色金屬冶煉廠(銅、鋅、鋁、鉛等)是挑戰(zhàn)彩涂鋼板使用年限的。但是合理的選擇材料、設(shè)計、以及環(huán)保投入等能保證或提高彩涂鋼板的使用壽命。10年進(jìn)行更換或維護(hù)是應(yīng)該能做到的。
彩鋼板知識詳解(建議收藏)
寶鋼彩涂板使用時可能直接或部分暴露于外部環(huán)境即大氣環(huán)境中,此時主要考慮大氣環(huán)境的腐蝕。
另外,也可能在相對封閉的內(nèi)部環(huán)境即內(nèi)部氣氛中使用,此時主要考慮內(nèi)部氣氛的腐蝕。
2 使用環(huán)境腐蝕性等級
GB /T 19292.1--2003((金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性分類》(ISO 9223:1992,IDT)根據(jù)碳鋼、
鋅、鋁等金屬年腐蝕速率測量值對大氣腐蝕性進(jìn)行了分類,但是彩涂板還缺乏使用環(huán)境(指大氣環(huán)
境和內(nèi)部氣氛)腐蝕性分類的數(shù)據(jù),因此本標(biāo)準(zhǔn)僅定性的將大氣環(huán)境和內(nèi)部氣氛腐蝕性分為5個等級即
C1,C2,C3,C4,C5,其腐蝕性依次增強(qiáng)。表D. 1示例性的給出了不同腐蝕性等級對應(yīng)的典型大氣環(huán)境
和內(nèi)部氣氛
3 大氣環(huán)境腐蝕性
3.1 影響寶鋼彩涂板耐大氣腐蝕性的關(guān)鍵因素是大氣中腐蝕介質(zhì)的種類、濃度和涂層表面被潮濕薄膜覆蓋的時間即潮濕時間。腐蝕介質(zhì)的種類越多、濃度越高,潮濕時間越長,大氣的腐蝕性越高。
3 .2 GB/T 15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》根據(jù)大氣環(huán)境中存在的腐蝕介質(zhì)(主要是二氧化硫和氯化物)及其濃度將大氣環(huán)境分為鄉(xiāng)村大氣、城市大氣、工業(yè)大氣和海洋大氣四種類型。但實際大氣
環(huán)境是復(fù)雜多樣的,可能還存在硫化氫、氟化氫、氮的氧化物、工業(yè)粉塵等各種各樣的腐蝕介質(zhì),因此GB/T 15957中的大氣環(huán)境分類并不完善,也不可能包括所有的大氣環(huán)境,對此應(yīng)有充分的認(rèn)識。另外,在特定作業(yè)環(huán)境中,如化工廠、冶煉廠、火力發(fā)電廠等場所周圍的大氣環(huán)境即微觀環(huán)境可能與該地區(qū)的大氣環(huán)境存在很大差異,此時微觀環(huán)境可能比大氣環(huán)境更重要,因此應(yīng)盡可能對微觀環(huán)境的腐蝕性做出準(zhǔn)確的判斷,并在分析大氣腐蝕性時給予特別關(guān)注
3.3 潮濕時間取決于氣候條件,如相對濕度、溫度、光照時間、風(fēng)力等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因素有關(guān):
a) 大 氣相對濕度;
b) 涂 層表面溫度達(dá)到或以下產(chǎn)生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質(zhì);
d) 結(jié) 露、降雨、融雪等直接濕潤涂層表面。
采 取 通 風(fēng)、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成,縮短潮濕的時間。
4 內(nèi)部氣氛腐蝕性
4 .1 與大氣環(huán)境腐蝕性相同,影響彩涂板耐內(nèi)部氣氛腐蝕性的關(guān)鍵因素也是內(nèi)部氣氛中腐蝕介質(zhì)的種類、濃度和潮濕時間。腐蝕介質(zhì)的種類越多、濃度越高,潮濕時間越長,內(nèi)部氣氛的腐蝕性越高。
4 .2 在分析內(nèi)部氣氛的腐蝕性時,應(yīng)先研究內(nèi)部氣氛中包含的腐蝕介質(zhì)的種類和濃度
4.3 潮濕時間取決于內(nèi)部氣氛的相對濕度、溫度、通風(fēng)條件等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因
素有關(guān):
a) 內(nèi) 部氣氛的相對濕度;
b) 涂 層表面溫度達(dá)到或以下產(chǎn)生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質(zhì);
d) 涂 層表面被直接濕潤。
采 取 通 風(fēng)、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成,縮短潮濕的時間。
5 其他腐蝕(老化)因素
5. 1 光照
光 照 (特 別是紫外光)是導(dǎo)致涂層老化的主要原因之一,彩涂板在使用過程中通常會受到光照的影響,因此光照強(qiáng)度和光照時間是分析環(huán)境腐蝕性時必須考慮的重要因素。
5.2 溫度
涂 層 長 時間處于溫度過高、過低或溫差過大的環(huán)境中會加速涂層老化。
5.3 化學(xué)品
彩 涂 板 在使用過程中應(yīng)盡量避免與酸堿、、洗滌劑、清潔劑等化學(xué)品直接接觸,以免腐蝕
涂層。
5.4 沉積物
工 業(yè) 粉 塵、懸浮顆粒等物質(zhì)長時間沉積在涂層表面易導(dǎo)致涂層老化。
5.5 微生物
在 潮 濕 、通風(fēng)不暢的環(huán)境下涂層表面容易長霉菌,降低彩涂板的使用壽命
5.6 機(jī)械磨損
彩 涂 板 有時可能與其他材料接觸或一同使用,由于材料性質(zhì)不同,因此應(yīng)注意材料之間是否會發(fā)生相互影響。
6 實際使用環(huán)境中存在多種影響因素并存在且相互影響,此時應(yīng)找出主要影響因素,并盡可能確定這些因素之間的關(guān)系,從而對使用環(huán)境做出全面、準(zhǔn)確的判斷
1 寶鋼彩涂板卷力學(xué)性能
1.1 寶鋼彩涂板的力學(xué)性能應(yīng)符合附錄B的規(guī)定,如對力學(xué)性能有要求應(yīng)在訂貨時協(xié)商。
1.2 供方如能保證,可以用基板的力學(xué)性能代替彩涂板的力學(xué)性能。
2 基板類型和鍍層重f
2. 1 寶鋼彩涂板的基板類型如表2,如需其他類型的基板應(yīng)在訂貨時協(xié)商
2.2 寶鋼熱鍍鋅基板、熱鍍鋅鐵合金基板、熱鍍鋁鋅合金基板和熱鍍鋅鋁合金基板應(yīng)進(jìn)行光整處理,其中熱鍍鋅基板的表面結(jié)構(gòu)應(yīng)為光整小鋅花或光整無鋅花,如采用其他表面結(jié)構(gòu)的基板應(yīng)在訂貨時協(xié)商
2. 3 各類型基板在不同腐蝕性環(huán)境中推薦使用的公稱鍍層重量如表4,
表 4 單位為 克/平方米
基板類型
寶鋼彩涂鋼板的選擇主要是對鋼種、厚度、鍍層及涂層的選擇。、工程及加工方考慮的是建筑物的安全性能(耐沖擊、抗震、防火、抗風(fēng)壓、抗雪)、居住性能(防水、隔音、隔熱)、耐久性能(耐污染、耐久、外觀保持性)、經(jīng)濟(jì)性(成本低、易加工、易維護(hù)、易更換)等。對彩涂鋼板供應(yīng)廠商來說,這些性能是需要鋼廠提供保證并轉(zhuǎn)化成彩涂鋼板性能的。轉(zhuǎn)化成彩涂鋼板的性能要求主要有材料的力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率)、鍍層性能(鍍層種類、鍍層厚度和鍍層附著力)和涂層性能(涂料品種、顏色、光澤、耐久性能、加工性等)。其中抗風(fēng)、抗沖擊、抗雪、抗震等都和材料的力學(xué)性能有關(guān),當(dāng)然也和彩色壓型鋼板的波形、鋼板的厚度、跨度、檁距有關(guān),如果選擇合適的彩涂鋼板再配合適當(dāng)?shù)膲盒弯摪逶O(shè)計,既能滿足建筑物的安全系數(shù)又能降低工程造價。而材料的耐久性、加工性能及外觀保持性則大部分由涂層和鍍層的耐久性決定。
下面就寶鋼多年的使用和研究經(jīng)驗對彩涂鋼板的選擇作一個簡要的推薦和介紹:
■環(huán)境對彩涂鋼板應(yīng)用的影響
自然環(huán)境的影響(不同地區(qū))
不同地區(qū)寶鋼彩涂鋼板的選擇主要考慮的是當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)雪載荷以及腐蝕環(huán)境。風(fēng)雪載荷主要是考慮建筑物的安全系數(shù),這盡管和彩涂鋼板的力學(xué)性能有關(guān),但更多的和壓型鋼板的板型、厚度以及板與板之間的連接有關(guān)(關(guān)于鋼板材料的推薦在發(fā)展趨勢中描述)。而定量描述一個地區(qū)的腐蝕環(huán)境相對困難,影響彩涂鋼板的腐蝕因素有很多。不同地區(qū)的腐蝕環(huán)境影響因素溫度:溫度高涂層軟化,腐蝕介質(zhì)容易沾附,容易滲透到基板,高溫下水中含氧量會提高,在一定溫度下腐蝕速度加快濕度:切口、加工損壞處的基板腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕,濕度低不容易形成腐蝕電池(即電化學(xué)回路晝夜溫差:溫差大容易結(jié)露,在的金屬上面形成電腐蝕的條件。另外,溫差大也導(dǎo)致涂層冷熱變形頻繁,會加速涂層老化疏松,外界腐蝕介質(zhì)容易滲透到基板。日照時間和日照強(qiáng)度:太陽光是電磁波,根據(jù)能量及頻率的高低分為y射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。微波和無線電波具有低能量并不和物質(zhì)互作用。紅外線也屬低能量光音,它只能拉伸或彎曲物質(zhì)的化學(xué)鍵,而不能使之?dāng)嗔选?梢姽赓x予萬物豐室的色彩。UV紫外光譜屬高頻射線,它有比低能光諧更大的破壞力。如我們知道的皮膚黑斑和皮膚癌是由于太陽紫外線造成的。同樣,UV也能破壞物質(zhì)的化學(xué)鍵,使其斷裂。這取決于UV的波長和物質(zhì)的化學(xué)鍵強(qiáng)度。X射線有穿透作用,y射線能使物質(zhì)化學(xué)鍵斷裂并產(chǎn)生游離的帶電離子,這些對有機(jī)物都是致命的,幸虧太陽光中這些射線很少。因此,從上面看出,日照時間和強(qiáng)度影響涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,尤其是紫外線強(qiáng)烈的地區(qū)。降雨量和降雨的酸度:降雨酸度大肯定對耐腐蝕是不利的,但陷雨量則有雙重作用,對墻面板及坡度大的屋面板,降雨有清潔鋼板表面、沖走表面腐蝕產(chǎn)物的作用,但對于低坡度的屋面板以及排水不暢的部位,降雨量大則容易引起腐蝕加劇。風(fēng)向和風(fēng)速:其作用和水類似,而且往往相伴而來,它對于材料的連接部位是一個考驗,因為風(fēng)會導(dǎo)致連接部位松動,雨水會滲透到建筑物的內(nèi)部。腐蝕性沉降物:如氯高子、二氧化硫等對腐蝕均有加速作用,這些沉降物多發(fā)生在海邊、工業(yè)污染比較嚴(yán)重的區(qū)域(如發(fā)電廠、冶煉廠等)。
