探究涂装对钢结构摩擦面摩擦系数的影响

打开文本图片集

< a rel="example_group" title="Custom title" href="http://img.resource.qikan.cn/qkimages/616c/616c202310/616c202310235-2-l.jpg">

摘要：通过对香港一体化废弃物处理I期项目（HKIWMF）钢结构摩擦面的摩擦系数实验探究，找出适合于该项目摩擦面的涂装方式。

关键词：摩擦面；摩擦系数；刷涂；喷涂；无机硅酸锌底漆

引言：

香港一体化废弃物处理I期项目（HKIWMF）是集垃圾焚烧、尾气处理、尾气排放于一体的高度集成模块。由于项目钢结构全部采用螺栓连接，因此钢结构螺栓连接处摩擦面的摩擦系数成为主体结构是否稳定的关键因素。本文以标准EN 1090-2：2018为依据，基于该标准中表17-等级B的摩擦系数要求，探究表面处理对摩擦面摩擦系数的影响。

1.实验背景：香港一体化废弃物处理I期项目对摩擦面的要求根据标准EN1090-2：2018 表17摩擦面的分类-等级B执行，即“表面根据EN ISO 1461热浸锌，喷丸清理和碱性硅酸锌漆，标称厚60μm”。但该标准中的表面处理无法满足于现行项目的摩擦面设计类型。该项目摩擦面的连接形式是雌雄口形式，一面是双夹板，另一面是插入板。二者以雌雄口连接后，通过螺栓孔进行栓接。由于双夹板的间隙过窄（≤23mm），无法满足最小的喷漆间距要求。因此无法在内壁施涂碱性硅酸锌漆。本实验旨在探究等级B处理的变式，能否满足标准中μ≥0.4的摩擦系数要求。

2.实验目的：本实验主要用于探索在特定的涂装方式下，摩擦面的摩擦系数能否达到标准中μ≥0.4的摩擦系数要求。

3.实验材料及设备：

实验钢材LJ-01 S355J0（尺寸：300mm*100mm*20mm共计10件）、实验钢材LJ-02 S355J0（尺寸：290mm*100mm*10mm共计10件）、高强螺栓、螺母：HV10.9级，带双垫圈，共计20套、喷砂及扫砂设备、喷漆设备、各项检测仪器（如盐分测试仪、紫光灯、膜厚测试仪、粗糙度检测仪等）、佐敦碱性硅酸锌漆Resist 86油漆及其稀释剂。

4.实验方案：

本实验基于EN1090-2：2018 CLASSB的变式。即双夹板摩擦面内部根据ISO1461标准镀锌后，进行扫砂处理。插入板摩擦面根据ISO 1461标准镀锌后进行扫砂处理，再施涂60um的碱性硅酸锌漆。这一方案与标准中CLASS B的区别是双夹板内部只镀锌和扫砂，而不做油漆处理。而插入板严格执行CLASS B的处理要求。

5.实验步骤：

根据EN 1090-2 2018说明，本项目表面处理规定为热浸锌和碱性硅酸锌涂层，属于B级防滑系数不小于0.40。依据上述实验方案，将双夹板内部的表面处理进行改善。具体试验方案如下：

·试件准备：

准备五组试验试板，参照EN 1090-2 2018 附录G，每组实验试板为两块LJ-01，尺寸300mm*100mm*20mm；两块LJ-02，尺寸为290mm*100mm*10mm。五组试板共计20块。实验试板如下图所示：

·表面处理：

试验组零件LJ-01：预处理打砂→热镀锌→扫去软锌层→施涂60um碱性硅酸锌。（零件LJ01厚度为20mm，且夹在LJ02零件之间）。

试验组零件LJ-02：预处理打砂→热镀锌→扫去软锌层。

·滑移试验：

滑动试验：将5组试件分别按照图1进行装配，前四项检测要求按照常速进行（检测时长约10分钟到15分钟）。第五项检测试件应进行蠕变实验。

·过程记录及检验：

为控制实验变量，减少实验误差，实验过程中应记录各项参数，如喷砂介质、喷砂压力、喷砂次数、表面粗糙度、软锌层是否去除、油漆的固化时间、漆膜的附着力测试以及试样的储存条件等。

检验过程中各项实验参数测定如下：

可溶性盐和表面污染物：根据 BS EN ISO 8502 标准，对表面铁渣、氯化物、灰尘、表面盐份等进行检测。对于表面油脂，可通过紫光灯照射，无荧光为合格。灰尘度测试验收标准应根据标准BS EN ISO 8502-2 达到等级2。实验结果满足上述要求。

检验是否去除到软锌层的标准：在镀锌表面扫完砂后，表面呈哑光色就证明软锌层完全去除。实验结果满足上述要求。

根据标准 BS EN ISO 8503，表面粗糙度应为细至中等G（30-85μm，Ry5）。喷砂清理表面应具有较小的表面粗糙度，波峰到波谷的距离不能超过0.1mm。实验结果镀锌前表面粗糙度为50um。

最大可溶性盐含量为： 20 mg/m2，镀锌表面可放宽至50 mg/m2。实验结果满足上述要求。

镀锌前表面清洁度：根据BS EN ISO 8501-1，达到Sa2.5 等级。实验结果满足上述要求。

压缩空气吸液试验：根据标准ASTM D4285，使用的压缩空气应无油和水。实验结果满足上述要求。

碱性硅酸锌漆的施工方式在本实验中选用喷涂处理。基于碱性硅酸锌的特殊性能，喷涂泵能使锌粉在实验板表面分布更均匀，而锌粉的均匀分布会增加摩擦面的摩擦系数。

涂装施工方应根据标准BS EN ISO 2808 和BS EN ISO 2360 进行膜厚测量。干膜厚度测量报告应显示每层的读数。DFT 的验收标准应遵循油漆供应商的要求。本实验碱性硅酸锌供应商推荐的膜厚为45um～80um。实验结果满足要求。

6.实验结论：

实验件经广东省珠海市质量计量监督检测所检验，五组摩擦系数数值如表1所示：

实验结果验证了EN1090-2：2018标准中表17-等级 B处理的变式满足摩擦系数μ≥0.4的数值要求。

本实验在一定程度上是对于标准EN1090-2：2018表17 等级B处理的创新。将等级B中要求的螺栓面需“镀锌+扫砂+施涂碱性硅酸锌处理” 改为 “一面只镀锌+扫砂处理，另一面镀锌+扫砂+施涂碱性硅酸锌处理”。

此实验对于后续栓接形式的模块化项目在摩擦面涂装处理方面提供了新思路。具有一定的借鉴意义。