油漆检查员的任务与职责概述Word格式.docx
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经过一定时间间隔,就应当编制并提交报告。
这些报告的形式会随各种防腐工作要求的不同而不同。
调查:
除非在必要情况下,不应要求油漆检查员向除甲方之外的人员就是否采取某种防护工艺的效果发表意见。
知识
油漆检查员应当充分掌握下列知识:
-典型的位置问题(车间、现场)
-钢材的处理和清洁方法
-油漆以及其他防护涂料的施工方法
-油漆涂料的功能机理
-油漆涂料的特点
-相关代码、国家法规和标准
油漆检查员应当大体掌握下列知识:
-典型的设计要求
-适当的材料技术
-腐蚀原理
-阴极保护
-根据应用范围,用于表面处理和涂料施工的设备
-锌、铝及其合金的热喷涂施工
-油漆涂料的症状以及/或者崩溃模式
-与健康和环境有关的风险要素
-正确的废物处置
技能
油漆检查员应当能够:
-阅读并理解规格书
-根据规格书进行安排并开展工作
-所有跟工作有关的检验设备的校准和使用
-使用跟工作相关的表格与标准
-对下列相关问题进行评估:
钢材的表面处理
涂料和其他防护涂料的正确使用相容性(如,与其他油漆)
一般情况下可以适用的设计条件(如连接、电偶、可用性、盒体以及其他
空心构造等)装配及生产方法
环境分类(如腐蚀类别、腐蚀应力等)表面状况(如预处理底漆、镀锌、金属化处理、现有的涂层系统等)位置(如车间或现场、一般情况等)人员(如操作人员技术等)与规格书的差异所指出的健康安全和环保保护颜色及色卡正确的施工文件记录和报告
-确保产品在指定区域的正确施工,并编写这些区域的相关报告
-编写检查报告,并确保此类报告的正确发送
-根据标准的规定竭尽所能解决矛盾
任务
我们所必须了解的是油漆检查员,为建造者/分包商工作的除外,都属于我们所说的二级质量控制体系。
因此他们不必采取任何直接行动,对不符合规格书、标准或者与优良技术的要求和实践不符的操作进行纠正。
二级质量控制的内容包括开展随机检查,查看工作的正确完成与否。
如果发现了差错,就必须由建造者/分包商加以纠正。
从事二级质量控制的人员无权中止工作(安全理由除外),这是因为像油漆检查员这样的二级质量控制人员的职责就是观察、监督和报告。
腐蚀
引言
腐蚀是由于材料与所在环境的相互作用而发生的自然变质或损坏。
腐蚀主要发生在金属中,该术语用于描述金属与氧气之间的反应。
大多数人将腐蚀一词和生锈联系在了一起,但所有的材料都会发生表面变质。
尽管其中存在物理和机械因素的作用,但通常都是化学或电化学过程。
由于更换腐蚀构件和保护现有构件而给社会造成的腐蚀成本预计每年约占一个县的GNP的2-4%,虽然该百分比很可能偏高,但如果是正确的话,这就意味着对挪威来说年成本将达到约30亿美元。
在美国,据计算1985年的腐蚀成本超过100亿美元。
从这些可能的正确数字来看,每年腐蚀对社会造成的成本显然是巨大的。
这些成本中有很大一部分是可以大幅度降低的,但由于大部分所发现的损坏都是由于人们对腐蚀以及有利于发生腐蚀的条件缺乏足够的认识。
人们往往没能对材料进行正确的选择,而对同种材料的保护也往往不够充分。
金属的腐蚀通常仅局限于表面。
有些情况下,如铝材,表面会形成一个氧化层,成为阻止其进一步接触氧气的阻挡层,从而抑制了腐蚀的发生。
干燥空气中铁的氧化层薄得都无法用肉眼看见,它为铁提供了保护。
但在潮湿的情况下,就会形成氧化铁的氢氧化物,
铁就会变得多孔,可以吸收氧气,使腐蚀得以进行。
人们数十年来一直在努力通过向纯金属中添加其他物质来抑制或者阻止金属的腐蚀,取得了不同程度的成功。
向铁中所添加的微量物质可能加快腐蚀的速度,但一些其他物质则可能抑制腐蚀。
在黄铜中添加铝可以使它更耐腐蚀。
采用不容易发生腐蚀的材料解决腐蚀问题的缺点在于与原来的金属相比,其物理性能往往会有所缺失,或者由于合金的成本而导致成本增加。
最常用的防腐方式就是给需要保护的金属外加一个有耐受能力的表面涂层(或者敷层)。
此类涂层所使用的材料各不相同,但最常用的是油漆、塑料、橡胶、陶瓷以及通过各种方式(如电镀、热浸镀锌、喷涂等)施用在表面上的其他金属,如铝、锌、铬或镍等。
在使用防护性涂层系统保护金属结构免遭腐蚀时,所有的相关人员,从构件的设计师、油漆工人一直到涂料检查员都至少必须对腐蚀及其影响因素有基本的了解。
这些化学知识是不可或缺的。
化学反应
对化学反应的研究构成了所有化学的基础,不论是有机还是无机的。
所有的化学反应都涉及到分子内或者分子之间化学键的形成和断裂,从而形成了不同的物质。
化学被人们定义为物质的科学——研究物质的组成、结构和属性,以及存在于其自身或自身与其他物质的产生新物质或者变样物质的反应。
当氢气和氧气结合形成我们称为水的化合物时,一个简单的化学反应就发生了。
从分子的层面上来看,这是由于两个氢原子和一个氧原子形成一个化学键,产生了水(H2O)。
我们常常把化学反应与物理变化混为一谈,这应加以避免。
状态的改变是物理变化,这经常与化学变化混淆。
和大多数物质一样,水由于受外部影响的诱导,如压力、气温等,可以以各种状态存在。
当加热到沸点以上时,水就转化为蒸汽,而当冷却到凝固点以下时,就会结成冰。
各种状态的水形态各异,物理属性也各不相同,但它还是H2O。
化学反应与能量有关,在化学反应中,不是需要能量来开始或者维持化学反应,就是反应将释放能量。
化学反应所释放的能量被称为放热,而反应所需要的能量被称为吸热。
化学反应中所涉及的能量形式可能包括热量、压力、辐射、电能等,但是当我们具体讨论涂料的化学反应时,我们主要探讨的就是热能。
氢氧之间形成水的反应会释放出一定量的热能。
因此该反应为放热反应。
水分子一旦形成,仅仅通过水的冷却(放出热量)我们是无法打开原子之间的化学键的。
只有将与原反应所释放的相同的能量(例如以电能的形式)归还给水,断开将氢氧原子结合在一起的化学键,这个键才能打开。
后一种反应属于吸热反应。
化学反应是通过在反应过程中物质化学属性的变化来加以鉴别的。
这种属性的变化可能非常复杂,一般还很持久。
食盐(NaCl)溶化时,在溶液中通入直流电就能分解成元素。
在负极上,我们将得到银色的熔化金属钠(Na),而在正极上我们将得到释放出来的黄绿色有毒氯气(Cl)。
从上述例子我们可以看出食盐的融化仅仅发生了物理变化,而只有当我们将电流通过溶液时才得到了化学属性的改变。
这种变化实际上是非常复杂的,因为两种元素之间化学键的打开使食盐从一种无害的物质变成了两种基本元素,其中一种还具有很强的毒性。
何为腐蚀?
对于大多数人来说,腐蚀只不过就是棕红色的铁锈而已,是钢铁受到腐蚀时所形成的副产物。
尽管这种铁锈是最常见的腐蚀副产物,但我们还发现了铜发生腐蚀时形成的绿的锈蚀(铜锈)(尽管这种锈斑大部分情况下被看作所谓的“铜绿”)和锌发生腐蚀时形成的白色“锈蚀”。
为什么我们在构件中所使用的材料会以这种形式发生损坏呢?
回到金属上来,我们知道大部分金属都是通过向矿石中加入大量的能量而形成的。
在它的自然状态下,矿石与其他各种元素,如碳或硫等,联结在一起。
金属的自然状态是最稳定的,而且不容易发生腐蚀。
而在金属(如钢或铝)的生产过程中,我们改变了矿石的自然状态,使其接触大量的能量,不论是在高炉、电炉还是在电解过程中。
这部分能量的加入使矿石被分解成为了形成熔融状态的纯金属单独元素以及其他不需要的残留产物,通常被我们称为炉渣。
金属从炉渣中被分离出来,冷却到固态。
在这一固态情况下,金属非常容易发生腐蚀,且其残留能量处于高水平。
制作工艺,如轧制或挤压等,可能向金属施加额外的能量。
钢板的轧制要让红热的钢材接触氧气,在钢材表面形成一个氧化层。
这层氧化铁被称为氧化皮。
当氧化皮保持完好时,就能保护钢材,但氧化皮是非常易脆的,暴露在室外就会迅速开裂和分解,从而使钢材遭受腐蚀。
腐蚀的副产物铁锈在组分上与铁矿石是非常相似的,因此比钢铁更加稳定。
铁锈的能量水平要比后者更低,非常接近于铁矿石自然存在状态下的能量水平。
腐蚀理论
金属的腐蚀是需要电导液或导电物质的一个电化学过程,也就是我们所说的电解液和氧气。
水常常被作为电解液(海水是非常好的电解液),甚至冷凝水或者是雨水通过吸收大气中或者基材表面上污染物中的颗粒,也可以导电。
电解液就是具有导电性的液体。
接触导体如其他金属或者电解液时,金属很容易释放出被称为电子的带电颗粒。
物质释
放出一个或一个以上电子,就会因为原子核中正电子的存在而带正电。
吸收电子的物质会由于电子的负电荷而带负电。
带正电或者负电的物质被称为离子。
在一些金属中,这种趋势很弱,如铂或金等。
电子释放量很少的此类金属被命名为贵金属。
其他带有离子释放趋势强烈的金属,比如铝或锌等,都被命名为贱金属。
如果将两种金属浸没在电解液,但不直接接触,那么这两种金属就会以一定的速率发生腐蚀。
但如果两种金属有直接接触,那么其中的贱金属腐蚀速度就会明显加快,而贵金属的腐蚀速度就会减慢或者被抑制。
腐蚀速度取决于若干因素,例如所涉及金属的种类、与电解液的接触时间、电解液的成分、基材表面上的污染物等。
试想将钢直接接在铜上,并浸泡在一种电解液中。
当一个铁原子被释放到表面上时,它会释放出两个电子,并成为铁离子(Fe++)。
释放电子的一侧被称为阳极。
阳极通过腐蚀被消耗。
电子(带负电)通过钢传输给铜,而铜就成为了阴极。
阴极形成氢氧根离子。
这些离子将与铁离子发生反应,然后与空气或者电解液中的氧气发生反应,形成铁锈,或者含水氧化铁(Fe2O3;
Fe3O4+H2O)。
我们在电池中就利用了这种现象。
传统电池就是将碳棒或者石墨棒浸在电导性物质(电解液)中。
极棒和电解液都包裹在锌壳中。
极棒和锌壳都与电线(极)相连接。
如果将合适的小灯泡接在两极上,灯泡就将被点亮。
电池释放出电流。
一段时间后,随着锌壳(阳极)被溶解耗尽(即,腐蚀),这种电流的释放就将终止。
贱金属会被溶解,并在阳极释放出电能。
这部分能量将被阴极所吸收。
对于腐蚀的发生来说,并不一定要像上面的例子那样,将两种不同的金属连接在一起。
钢实际上是一种合金,当它暴露在户外环境中时就会发生腐蚀。
这是因为在显微镜下看来,钢的成分并不均匀。
所有的钢材上都存在包含贵和贱金属颗粒的微小区域。
如果不对钢材进行涂装,并使其接触电解液,那么氧化皮、石墨或者其他贵物质的颗粒就会形成很小的阴极,而钢本身将成为阳极。
这些区域就形成了微小的“电池”,发生腐蚀。
腐蚀将溶解阳极(钢材本身),并保留阴极完好无缺。
然而,必须指出的是,阴极周围的电解液性质会发生改变,成为碱性(pH值增大)。
反应过程如下所示:
铁+氧气+水+能量↑Î
铁离子+氢氧根离子=氧化铁+H2O
除了在阴极形成氢氧根离子外,还可能发生其他反应。
在酸性溶液或者酸中,会生成氢气。
贵金属还可能通过溶液分解出来,沉积在阴极的金属上。
电流序列(金属活动序列)
金属的耐腐蚀性就是指金属在环境中抵抗腐蚀的能力。
金属或合金的耐久性取决于金属
本身以及对其所施加的影响。
所有的金属或者合金都包含一定数量的残留能量。
这部分残留能量是可以进行测定的
(以伏特计)。
这种测定值被称为电势或者电压。
两种金属之间的电势差可以用伏特表来测定,但如果我们想测定单独或者一起测定某种金属的电势的话,我们就需要使用参考电极了。
参考电极的作用就像零刻度一样。
这里的参考电极是指标准氢电极(SHE)。
它在所定义的电解液中0oC时的电势为0伏。
为了测定海水中的电势,应使用下列参考电极。
电极
电解液
电势
银/氯化银
海水
约为+0.25V
Ag/AgCl
铜/硫酸铜
约为+0.30V
Cu/CuSO4
两种参考电极的电势都高于氢电极。
金属和金属合金可以根据其抗腐蚀能力进行排列,就是我们所谓的电流序列(金属活动序列)表。
这种金属活动序列表是通过测定金属或者合金在定义环境中的电压或者电势而建立的。
金属浸没在海水中的活动序列是最常见的,而且从中我们可以迅速确定当连接在另一种金属上时,哪种金属会发生腐蚀。
电势低于另一种金属的金属被认为不如另一种贵。
当两种金属连接在一起时,最好要尽量减少腐蚀的发生。
如果无法隔绝金属直接的电学接触的话,则应该尽可能减小两种金属的电势差。
如上所述,腐蚀过程的推动力就是金属之间的电势差。
电势差越大,贱金属的腐蚀就会越严重。
由于两种金属之间的电势差或者合金本身内部的电势差造成的腐蚀,被称为电流/双金属腐蚀。
金属的腐蚀很大程度上取决于金属所接触的介质。
铝合金和不锈钢在城市里或者工业大气环境中不会发生严重腐蚀。
然而,同种金属接触海水时则会发生严重腐蚀。
有些金属或合金的电势可能不是固定的。
这是因为这些金属被一层很薄的保护氧化层所覆盖。
只要氧化层保持完好,它就能实现我们所说的金属的钝化。
如果氧化膜遭到破坏或者被去除,金属的电势就会发生变化,金属就会进入我们所说的活性状态。
由于氧化膜的去除而降低其耐腐蚀性能。
含有这种钝化膜的合金包括不锈钢和耐酸钢、镍铝合金等。
水和氧气的充足供应将重新形成氧化膜,但如果金属表面受到污染或者是脏的,那么氧气的供应可能受到影响,并发生腐蚀。
如果在外部条件影响下,两种相似金属的电势发生了改变,那么就可能发生电流/双金属腐蚀。
供氧的变化就是此类外部影响中的一个例子。
下表说明了某些针对商业用途的金属材料在海水中的电流序列,列表最顶端为电势最高
的材料。
电势高说明防腐蚀能力强。
贵金属(阴极)
铂
金
石墨
钛
银
耐热镍基合金(62Ni,18Cr,18Mo)镍基合金C(62Ni,17Cr,15Mo)
18-8-3不锈钢(钝化)
18-8不锈钢(钝化)
Inconel合金(80Ni,13Cr,7Fe)
镍(钝化)
银焊料
蒙乃尔铜-镍合金(70Ni,30Cu)铜镍合金(60-90Cu,40-10Ni)青铜合金(Cu-Sn)
铜
黄铜合金(Cu-Zn)
耐热镍基合金(66Ni,32Mo,1Fe)镍基合金(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)
Inconel合金(活性)镍(活性)
锡
铅
铅-锡焊料
18-8-3不锈钢(活性)
18-8不锈钢(活性)
耐镍铸铁
铬基不锈钢11-30Cr(活性)
铸铁
钢或铁
2024铝(4.5Cu,1,5Mg,0.6Mn)
镉
纯铝
锌
镁及镁合金
贱金属(阳极)
表格中分为一组的合金可以同时使用,对两种金属都不存在发生严重电流腐蚀的危险。
腐蚀性环境与pH值的影响
在干燥的内部空间里,发生腐蚀的危险是很小的。
但一旦暴露在室外,受到环境的影响作用,如日晒、雨水污染和气生污染等都会使情况发生改变,通常这些影响会提高大部分金属的腐蚀速率。
气生污染尤其会产生不利影响。
相当多从工业排放到大气中的气体,不是酸性或碱性物质,就是将转化成为酸性或碱性物质。
这些物质——通常为水溶液——会对金属以及其他构件材料造成腐蚀。
当我们需要说明溶液的酸碱性时,我们会测定溶液的pH值。
通常这一数值的测定范围为0-14,如下图所示。
pH值范围:
酸性
Í
中性
Î
碱性
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
纯水的pH值为7,说明溶液处于中性。
pH值低于7为酸性溶液,而pH值高于7为碱性溶液。
酸碱度是按照对数构建的,也就是说,从中性开始,前进或者后退一个单位,溶液的浓度就将增加10倍。
pH值为4的溶液浓度将是pH值为7的溶液浓度的10x10x10=1000倍。
一般来说金属的腐蚀在酸性或者碱性溶液中会有所加剧。
铝和锌在碱液中的腐蚀速率会加快,而钢接触碱液时,则会在钢材表面上形成一层氧化铁薄膜,而发生钝化。
这种钝化膜能为耐腐蚀提供良好的保护。
大部分金属在酸液中都将被迅速耗尽。
据有关发现,当钢筋嵌在混凝土中时,钢材在碱性环境中会发生钝化。
只要混凝土保持碱性,钢筋就不会发生严重腐蚀。
由于气生污染物被溶解在雨水或者冷凝液水中,常常会形成酸,导致对基材表面的腐蚀。
暴雨将冲刷掉此类污染物,但小雨和冷凝液却无法做到这一点。
灰尘和盐等污染物能够吸收水分(这些污染物是吸湿性的),从而延长潮湿时间。
这也正是位于降水极少但总体湿度很高的区域内的构件可能发生严重腐蚀的原因所在。
腐蚀类型
基本上,所有的腐蚀都是物质的原子核周围壳体向外散出一个或一个以上的电子,于是留下了一个带正电的离子。
因此,在[几乎]所有的情况下,腐蚀都是电流性/双金属的。
尽管如此,由于腐蚀本身有多种表现形式,而腐蚀的开始和传播又在很大程度上受到外力的影响,因此为了加以互相区别,我们又对腐蚀的这些子形式进行了命名。
各种腐蚀类型形式的系统清单列举如下:
腐蚀并使受影响区域均匀变薄的腐蚀类型:
一般/均匀腐蚀大气腐蚀
电流/双金属腐蚀杂散电流腐蚀一般生物腐蚀液状金属中的腐蚀高温/热电腐蚀
在特定区域金属穿透率很高的局部腐蚀:
点状腐蚀裂缝/沉积/氧浓差腐蚀丝状腐蚀局部生物腐蚀化学腐蚀
受合金化学和热处理影响的冶金影响腐蚀:
粒间/晶体间腐蚀脱合金成分腐蚀/选择性腐蚀
机械分解:
冲刷腐蚀磨损侵蚀气穴现象跌落冲击腐蚀腐蚀疲劳
环境导致的开裂:
应力腐蚀龟裂(SCC)氢脆化液状金属脆化固体金属引发的脆化
仔细研究更为常见(也更加重要)的那些腐蚀类型,我们发现:
一般腐蚀
在金属表面平均扩散的腐蚀被称为一般腐蚀。
此类腐蚀中金属的消耗是相当平均的。
我们发现同一表面上同时发生了阳极反应和阴极反应。
这是由于金属表面上的外来元素,或者钢合金中电势能不同的各种元素,或者电解液的不同,造成各部分势能各不相同的缘故。
从技术角度来看,这类腐蚀并不会造成特别的难题。
通过许多试验都可以对腐蚀速度进行非常精确的计算,并对不同金属制成的构件的使用寿命进行精确的估算。
如果某构件中的钢材以每年0.05mm的速度被均匀腐蚀,那么钢材厚度减少2mm就将
耗费40年时间。
如果保持结构完整(安全)性所需的钢材厚度为7mm,而构件的寿命估计为40年,那么就需要使用初始厚度为9mm的钢材用于该物品的制造。
通过下列的一种方法,可以延缓一般腐蚀的发生:
-选择合格材料
-涂装
-添加抑制剂(只用于长期接触液体的系统)
-改变环境条件(如除湿等)
大气腐蚀
这种腐蚀是一般腐蚀的子类型。
它只发生在大气条件下(一般腐蚀还可能发生在浸没条件下),而且它的腐蚀速度虽然较为缓慢而且可以预测,但在很大程度上受到大气腐蚀环境的影响。
随着氧化层在发生腐蚀的金属表面上的积累不断增加,氧气无法进入金属表面,腐蚀速度也就减慢了。
电流/双金属腐蚀
当在电解液中的两种材料之间存在导电接触时,就会发生电流/双金属腐蚀。
这是最常见的腐蚀类型之一,可能也是最危险的一种。
其危险在于,在条件允许的情况下,在腐蚀电池中作为阳极的金属的腐蚀速度非常迅速并无法控制。
阳极的腐蚀在接触点处是最严重的,其腐蚀程度会随着与接触点距离的增加而减小。
腐蚀损坏的外观各异,并取决于多种因素。
其中两种金属的面积关系以及电解液的导电率是至关重要的。
阴极表面积大而阳极表面积小,阳极的腐蚀就会加快而且非常严重。
另一方面,阴极小而阳极大,阳极的腐蚀速度就较慢。
电流/双金属腐蚀的推动力是两种相关金属之间的电势差,电势差越大,腐蚀速度就越快。
从在海水中的电流序列表中我们可以相当精确地预测出发生电流/双金属腐蚀的危险性。
化学品轮液舱中的不锈钢加热盘管是应该与支柱上不含有害物质的钢制支架隔开的,但工人在安装加热盘管时,忘了使用随附的特氟纶垫片。
在过了很短的时间后,支架和支柱发生了腐蚀损坏,造成盘管发生松动和断裂。
幸运的是没有造成事故,但必须支付更换支柱、支架以及(部分)盘管的成本。
船只也必须停用一段时间,又进一步增加了损失。
电流/双金属腐蚀可以通过以下措施得到缓解:
-采用合适的电焊条
-避免不良的金属接触
-将材料彼此绝缘
-使用屏蔽涂料或者油漆
-避免金属离子在表面的沉积
-缩短金属浸没在电解液中的时间
点状腐蚀
点状腐蚀就外观来看是金属表面点状或孔洞状的局部损坏。
此类腐蚀损坏在不利条件下,将极为迅速地扩散,因此给安全造成很大的危险性。
金属表面上的损坏是从表面钝化层很小的局部分解开始的,并在该点处发生了剧烈的分解。
点状腐蚀主要有两类,也就是腐蚀坑表面开口较大、对金属的渗透较浅的类型,以及表面开口较窄、深入渗透金属的类型。
其中后一种类型更为危险,据观察发现,这种腐蚀可以在3-4个月内渗透达到6mm。
点状腐蚀往往难以被发现,这是因为腐蚀坑常常会被腐蚀产物所