淺談鋼結構熱浸鍍鋅施工經驗

 


一、前言

熱浸鍍鋅簡稱鍍鋅,就是老一輩人台語中的「鍍ㄚ」(台語發音),ㄚ就是鋅是日文「亞鉛」的簡稱,受日本教育的百姓,在有音無字的台語中,無法找到適當之專有名詞而衍生出「鍍ㄚ」的術語,又因構件在鍍鋅時,就像油炸東西般的濺爆滾動,有人因此稱為「甜不辣」。

民國65年左右,筆者在高雄某機械廠進行鋼構駐廠監造檢驗工作,廠商為使構件從加工、製造、鍍鋅連成一貫作業,藉以節省製作成本及時程,乃斥資在廠內設立熱浸鍍鋅廠,而筆者親眼目睹鍍鋅爐及鍍鋅槽之設置、鋼料鍍鋅之過程、鍍鋅遭遇之瓶頸及障礙的排除,加之往後經常赴鍍鋅廠檢驗,對熱浸鍍鋅施作,耳濡目染下略有心得,玆將施工經驗分享如下。

二、前置作業

鋼構件工製造(含假組立)完成後,先排除構件之焊渣、開孔不當、局部油漆及貼紙等,會造成鍍鋅作業不良之因素後,再將構件依施工圖以打鋼印方式編號,然後將構件置入鹽酸槽內予以酸洗,去除表面鐵銹等雜質,俟呈現灰白色後予以烘乾。

三、熱浸鍍鋅過程

將烘乾後構件以適當之角度及速度,浸入盛裝溫度大約420~5000C、純度99.99%熔融鋅液之鍍鋅槽內,當構件全部沒入鍍鋅槽後幾秒鐘,立即取出鍍鋅槽,以熱水冷卻(易變形構件應空冷)後,先檢查構件表面是否有未鍍鋅部分,然後以膜厚計量測鍍鋅膜厚,如構件表面有瑕疵或量測鍍鋅膜厚不足,則需經過酸洗將鋅層去除乾淨後重鍍。

四、事後整理

構件(尤其是長構件)承受420~5000C之高溫,難免有彎曲變形之情形,於是先以油壓機矯正構件之彎曲變形,再整修構件鍍鋅表面、及以鋅漆修補輕微未鍍鋅點,最後將同類型之構件,以適當數量及方式綑紮包裝。

五、熱浸鍍鋅要訣

構件尺寸以能一次浸入鋅液,方可獲得較均勻之鍍鋅層組織,構件若太長或太寬,須二次浸鍍作業時,二次浸鍍之接合處之鍍鋅層面,外觀會顯得粗糙及太厚。基於以上要慎選熱浸鍍鋅廠製作能力,特別要留意其鍍鋅槽尺寸,必須考量構件尺寸是否可放入槽鍍鋅,並且寬度至少保有5公分以上,而高度至少保有20公分以上。

筆者曾赴北部之某鍍鋅廠檢驗,其構件之浸入及取出鍍鋅槽皆採用自動設備,構件經過酸洗後沒有經過烘乾流程,即以吊車就直接浸入鍍鋅槽,於浸入槽內剎那會發出嗶潑、嗶潑之聲音,鋅液瞬間似下大雨般的強力往外飛濺,雖然筆者事先都遠離鍍鋅槽不會被飛濺到,但是感覺還蠻恐怖的。因此基於安全考慮及節省成本(鋅液),尤其沒有吊車等自動設備之鍍鋅廠,經過酸洗除銹之構件,必須烘乾後方可浸入鍍鋅槽內。

熱浸鍍鋅一般於4500C或以上之溫度浸鍍,溫度低構件鍍鋅附著量高,反之溫度高構件鍍鋅附著量低,因此要藉定時量測,來控制鋅液的溫度。據筆者經驗鍍鋅層附著量600g/m2(膜厚85μm)之最佳鋅液的溫度為4500C左右。

鍍鋅槽隨著構件之浸鍍,鋅液會逐漸消耗,且殘雜會下沉至槽底形成鋅渣,不但要定時補充純度99.99%之鋅料,而且槽底之鋅渣因為會侵蝕鍍鋅槽底,必須定時撈起廢棄,否則一旦累積過量鋅渣,會造成鍍鋅槽底之破裂,導致鋅液之流失,不但危險而且無法鍍鋅。

六、熱浸鍍鋅品質判定

鋼構之耐蝕性取決於鍍鋅層厚度,故以量測厚度來判定鍍鋅品質之良窳,一般量測鍍鋅層附著量,初步方法為利用磁場感應之膜厚計,來量測鋅層厚度(μm),至於正式的檢驗報告則採酸洗法,其方法為自鍍鋅完成之構件截取方形試片測其重量,將方形試片經過酸洗去除鍍鋅層乾淨且烘乾後再測其重量,以上兩者重量相減後,即得方形試片之鋅重量,再除以方形試片原鍍鋅層面積,即得鍍鋅層附著量(g/m2),鍍鋅層厚度及附著量對應表詳如後附。

鍍鋅層厚度等級對應表

厚度等級

μm

g/m2

35

35

245

45

45

320

50

50

355

55

55

390

60

60

425

65

65

460

     75

75

530

80

80

565

85

85

600

100

100

705

 

鍍鋅層最薄的地方係最易生銹之部位,故必須檢測鍍鋅層最薄部位是否符合標準,一般採用硫酸銅試驗檢測鍍鋅層之均勻性,其方法係以一定浸漬時間之反復次數來判定均勻性。

七、結語

熱浸鍍鋅在國外有200年以上之歷史,而在國內也有70年以上之歷史(諸如台電公司之輸變電鐵塔、電桿之鐵配件,開關場之鋼構架,以及氣象觀測鐵塔等)。一般設計圖說,對熱浸鍍鋅附著量規定為600~610 g/m2,依內政部建築研究所研究報告,鋅一年暴露時程之重量損失以腐蝕環境區分:極高濱海區為(>30-60g/m2),中等區為(>5-15g/m2),低等區為(>0.7-5g/m2),以最保守數據核算腐蝕至鋼鐵時間,極高濱海區至少10年,中等區至少40年,而低等區則至少120年,因此熱浸鍍鋅之防蝕效果非常好。

八、參考資料

1.蔡明達(民91年)。鋼結構與熱浸鍍鋅,中華民國防蝕工程學會。

2.內政部建築研究所(民96年)。鋼結構建築防銹蝕工法之研究。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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