GB/T 19355-2003 钢铁结构耐腐蚀防护 锌和铝覆盖层 指南

GB/T19355-2003

前言

本标准修改采用ISO14713:1999((钢铁结构耐腐蚀防护锌和铝覆盖层指南)}(英文版)。

本标准对ISO14713:1999进行了重新起草，并作下列修改:

—取消7ISO14713的前言;

—取消了ISO14713的附录ZA(规范的附录)“国际标准发布与欧洲标准发布的关系”;

—用“本标准”代替“本国际标准”;

—引用了部分采用国际标准的我国标准;

—将我国国家标准GB/T11373《热喷涂金属表面预处理通则》以及我国行业标准JB/T5067

《钢铁制件粉末渗锌》和JB/T8928((钢铁制件机械镀锌》收人了附录C作为参考文献。

本标准附录A和附录B是资料性附录。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国金属与非金属筱盖层标准化技术委员会归口。

本标准负责起草单位:武汉材料保护研究所。

本标准参加起草单位:西安天元化工(集团)有限公司。

本标准主要起草人:昊勇、李秉忠、李春燕、胡有权、张海成、董志红、胡箭星、刘俊峰。

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钢铁结构耐腐蚀防护

锌和铝覆盖层指南

范围

本标准是一个指南，它给出了钢铁结构件(含连接件)的锌或铝耐腐蚀防护覆盖层的一般性建议

本标准着重于热轧钢或冷成型钢上的热浸镀层和热喷涂层.但是这些一般性建议也适用于其他锌覆盖

层<电镀锌层、机械镀锌层、粉末渗锌层等)。初步保护涉及到:

a)适宜的标准工艺;

b)设计要求;

c)使用环境。

这些指南还考虑了铝或锌覆盖层的最初选择对此后采用油漆或粉末涂装的影响。

这些指南仅提供一般性的建议，而不涉及具有锌或铝覆盖层的钢在服役中的防腐蚀维修，防腐蚀维

修由另一文件(见ISO12944-5)给出

每类金属覆盖层的具体要求促使人们去制定其各自相应的标准。对于在工厂某一特定产品上应用

并成为该产品(如钉子、紧固件、球铁管)不可缺少的组成部分的金属覆盖层的要求，由相应的产品标准

做出规定。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T9793金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金((eqvISO2063)

GB/T9799金属覆盖层钢铁上的锌电镀层(eqvISO2081)

GB/T12334金属和其他无机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则(eqvISO2064)

GB/T13912-2002金属覆盖层钢铁制品热浸镀锌技术要求及试验方法(MODISO1461:

1999)

ISO4998结构碳钢板连续热浸镀锌

ISO9223金属及合金的腐蚀大气腐蚀分类

ISO12944-5色漆与清漆钢结构保护性涂装体系防腐第5部分:保护性涂装体系

EN10142冷作用低碳钢板和钢带连续热浸镀锌规范交货技术条件

EN10147结构钢板及钢带连续热浸镀锌规范交货技术条件

FN10240钢管的内外得护涂尽自动让工厂的执浸铃锌规恭

3术语和定义

下列术语和定义以及GB/T13912-2002,GB/T9793和GB/T12334给出的定义适用于本标准。

大气腐蚀atmosphericcorrosion

暴露在一55℃与60℃之间的大气中而产生的腐蚀。

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3.2

高温elevatedtemperatures

60℃与150℃之间的温度。

3.3

异常暴露exceptionalexposure

在一些特殊情况下，腐蚀暴露得到切实强化，而且(或)对腐蚀保护体系提出了更高要求

3.4

首次维修寿命lifetofirstmaintenance

从初始涂覆时刻算起，到原始涂层的保护性能下降到必须对其进行维修才能维持其对基体的保护

作用的时刻为止的间隔时间。

4材料

4.1钢铁基体材料

钢可以热轧成型或冷成型。热轧被用来生产角型类、“工”型类、"H”型类构件及其他构件。一些较

小构件，如:格构析架、包覆钢横梁以及包覆钢镶板采用冷成型。

钢是由铁、碳和根据性能和加工方法要求加人的其他元素组成的合金。钢的冶金和化学性质对热

喷涂涂层的防护性能毫无影响;但对于热浸镀而言，钢的化学成分尤其是硅加磷的含量降低钢的活性

(见GB/T13912-2002)

铸铁和锻铁具有不同的金相组织和化学成分，这些对热喷涂层的防蚀性能不产生影响;但是，对热

浸镀锌而言，有必要特别推荐下列最适合的铸铁:

—灰铸铁:灰铸铁的含碳量大于2%，碳主要以片状石墨形式存在。

—球墨铸铁((SG):多数化学成分与灰铸铁相似，但由于加人镁或钵，碳主要以球状石墨形式

存在。

—可锻铸铁:黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。其韧性和可塑性源于退火工艺，

不允许存在初级石墨。

传统盐酸酸洗无法清除铸铁表面的型砂、石墨或积碳，要将其清除干净需采用喷砂方法。形状复杂

的铸件应由专业电镀厂采用氢氟酸清洗

铸件设计须谨慎。对于形状简单的小铸件和实心件，只要材料和表面状况合适，热浸镀锌不存在什

么问题;但对于较大铸件，就应该考虑平衡设计，以保证其截面厚度均匀，避免热应力造成的变形和开

裂。设计中应采用大的内圆角半径和增多型腔的数量，避免尖角和深的壁完。

铸件表面一般是粗糙的，因而铸件较轧制件更易形成较厚的热浸镀锌层。

4.2有色金属搜盖层

金属覆盖层是延缓或阻止钢铁基体腐蚀的有效方法。最常采用的是锌、铝或锌铝合金、铝锌合金、

锌或铝与铁的合金覆盖层，因为它们能从屏障阻隔和电化学作用两方面来保护钢铁，通常以热浸镀或热

喷涂工艺涂覆。

锌、铝及其合金的腐蚀受其表面暴露于潮湿环境和腐蚀介质的时间的影响，但腐蚀速率比钢要慢得

多，且常常随时间延长而逐渐降低，不同腐蚀介质的相对影响也会发生改变。

如果在设计的使用寿命内有色金属覆盖层与其钢铁基材的总腐蚀不足以影响结构的性能，则这些

覆盖层可以不维修。如果需要更长的总体寿命，则应采用涂漆来维护覆盖层，可进行初始涂漆或重新涂

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漆，重新涂漆应在初始筱盖层仍然有效时进行。

锌或铝筱盖层体系的选择

锌或铝覆盖层体系的选择应考虑下列各项:

a)服役的总体环境(见6和表1);

b)局部环境变化，包括预期的环境变化和任何特殊的环境条件;

C)金属覆盖层体系的首次维修寿命(见表2);

d)所需的辅助要素;

e)涂漆费用，包括初始涂漆和金属覆盖层将要接近首次维修寿命的终点时进行起码的维修所需

的费用;

f)有效性及成本;

g)覆盖层体系维修的难易(它的首次维修寿命小于钢结构所需寿命)。

所选覆盖层体系的施工工序应由钢构件加工方和金属覆盖层体系施工方协商决定。

注1其他信息可参见产品说明书.

注z:在一些国家和对一些零件不仅适用热浸镀(特别是对板材和线材)，而且也适用热喷涂的锌铝合金层体系，但

热喷涂的锌铝合金层体系与其他一些合金1t盖层一样并不普遍适用，因而在表2中未列出。

不同环境中的腐蚀

6.1大气腐蚀

表1给出几组基本腐蚀性环境(参照ISO9223)。相对湿度低于60%时，钢铁的腐蚀速率可忽略不

计，钢铁制件可以不需要金属覆盖层保护，例如在许多建筑物内。但是对有外观和卫生要求的钢铁制

件，如食品厂中使用的制件，则仍然需要加涂漆或不加涂漆的金属覆盖层保护。当相对湿度高于600o

时，或暴露于潮湿、长期凝露环境中，或处于全浸状态，钢铁像大多数的金属一样会遭到严重的腐蚀。钢

铁表面上的污染沉积物，特别是抓化物和硫酸盐会加速侵蚀。如果钢铁表面的沉积物吸潮或在钢铁表

面生成溶液，则这些沉积物会进一步加剧钢铁腐蚀。环境温度也会影响未加保护的钢铁的腐蚀速率，且

温度波动比平均温度值的影响更大。

宏观环境最好是由科学测量数据来加以定义(如相对湿度、温度、氯化物和硫酸盐的沉积速率)，但

这些数据却常常难以利用。因此，表1和图1给出了对环境的定性描述，表1和图1参考了联合国及其

他全球性研究的最新成果。就不同国家或一些国家的不同地区而言，腐蚀的优先趋势不尽相同，如:斯

堪的纳维亚或西班牙的工业大气的腐蚀性就可能比联合王国(UK)的要轻。在过去30年里，由于大气

污染减轻，锌及锌合金覆盖层在大气中的腐蚀速率显著降低，并有可能进一步降低。应尽一切努力根据

已知行为或硫酸盐或氯化物水平来选择大气环境种类:对锌来说，二氧化硫含量最为重要;在其他类似

大气环境中，锌的腐蚀速率随二氧化硫含量的增加而呈线性增加。

表1环境种类、腐蚀危险及腐蚀谏案

腐蚀速率

编号腐蚀性种类腐蚀危险锌的平均厚度损失一阮

;am/年

C1室内干燥很低(0.1

室内:偶尔结露

C2低0.1-0.7

室外:内陆乡村

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表1(续)

腐蚀速率

编号腐蚀性种类腐蚀危险锌的平均厚度损失,6.o

t-/年

室内:高湿度、轻微空气污染

C3中0.7一2

室外:内陆城市或温和海滨

室内:游泳池、化工厂等

C4室外;工业发达的内陆或位于海滨的城市高2-4

C5室外:高湿度工业区或高盐度海滨很高4-8

Im2温带海水很高10-20,

除腐蚀速率)2dam/年的数据以外，其他腐蚀速率数据与ISO9223所列完全相同

b锌的腐蚀速率数据适用于表2，它们均在该表的每部分标题中给出作为初步近似，视某一特定环境中的

所有金属锌表面的腐蚀都以相同的速率进行。钢铁腐蚀一般比锌快1040倍，高抓环境中的腐蚀速率通

常较高。铝覆盖层腐蚀速率随时间呈非线性变化，根据平板腐蚀数据所得到的关系见ISO9223

大气环境随时间的推移而发生变化，过去30年来，污染情况(特别是二氧化硫)在世界范围内明显下降，这

表明，讨论中的每种环境种类的腐蚀速率(本表是按1990^-1995年的数据制定的)远低于历史上的腐蚀速

率;如果污染继续减轻，预计未来的腐蚀速率还要低.

d温带海水对锌的腐蚀比通常处于较高温度的热带海水弱。此表适用于欧洲温带海水，热带环境应征求专家意见

1覆盖层厚度，单位为微米p〔m);

2—覆盖层的首次维修寿命，单位为年

注1:每种环境均以条带表示，边线表明在该环境中覆盖层典型寿命的上限和下限。

注2:小环境的特殊影响未包括在内。

图1按典型腐蚀速率分类的各种腐蚀环境中锌筱盖层的典型首次维修寿命

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微观环境，也就是钢构件周围占主导的环境条件，同样也很重要，因为对可能有的环境而言，它能够

做出比单独地研究基本气候条件更为精确的评价。但是在项目的设计阶段，我们对其并不总是很清楚。

然而，应尽可能对微观环境做出准确的判别，因为它是总体环境中的一个重要因素，而耐这种总体环境

就需要实施防腐蚀保护。微观环境的一个典型例子是桥下部分(尤其是水面以上)的微观气候。

建筑物内部钢构件的腐蚀取决于内部环境而非“正常的”大气环境，如:环境干燥和温度升高的影响

都不明显。建筑物外墙里面的钢构件的腐蚀与外墙内各部分的配置有关，如:钢构件与外墙门扉完全分

开并被一个空间隔为两部分时，其腐蚀危害比钢构件与外墙门扉相接触或埋人外墙门扉之中时要小。

当建筑物内含工业加工、化学、潮湿或污染环境时，应对其加以特别关注。半敞开的钢结构，如农场的谷

仓、飞机库，应考虑为处于户外环境。

6.2土壤腐蚀

土壤腐蚀取决于土壤中矿物质的含量、矿物质性质、有机物成分、水和氧含量(有氧腐蚀和厌氧腐

蚀)。受污染土壤中的腐蚀速率通常高于未受污染土壤。

一般而言，含石灰和砂土的土壤(假如不含氯化物)腐蚀性最弱，而粘土和粘泥灰土的腐蚀性也有

限;对于泥沼和泥炭土壤来讲，腐蚀性取决于土壤中总酸含量。

许多钢铁结构，例如管道、隧道、罐体装置，由于跨越了不同类型的土壤，因氧浓差电池的形成会导

致局部区域(阳极区)腐蚀加剧(点蚀)对于某些应用，如土质加固，在对钢铁结构采用金属覆盖层保护

的同时，配合采取控制性的土壤回填。

腐蚀电池也可能在土壤/空气界面处和土壤/地下水平面界面处形成，这也可能导致腐蚀加剧，对这

些区域应加以特别关注。相反，对土壤中或〔水中)的钢结构采用阴极保护，则不仅能降低对保护涂层的

要求，而且能延长钢结构的使用寿命。对所有存在的条件都应征求专家的意见，以得到充分指导。

土壤腐蚀的这些影响因素使得表2中无法以简单指南的方式将其列出。

6.3水中腐蚀

水的类型(软或硬的淡水/微咸水/盐水)对水中钢铁的腐蚀和金属保护覆盖层的选择起主要作用。

对于锌覆盖层，腐蚀的主要影响因素是水的化学成分，但水的温度、压力、流速、流动性及氧含量也都很

重要。例如，锌不应用于热的不结垢的水中;在冷凝水中锌也能发生严重腐蚀，尤其在550C-80℃之间

(如桑拿浴环境中)。另外，任何水温条件下的锌覆盖层都提供阻隔保护;水温低于60℃以下的锌覆盖

层还能提供阴极保护。锌覆盖层在低温结垢水中的寿命通常比在不结垢水中长(用Ryznar或Langeli-

er指数来计算水是否结垢)。通常是根据水的pH值选择铝、锌覆盖层:pHGS或6时选择铝覆盖层;

pH>5或6时选择锌覆盖层(结合其他因素)。由于不结垢水的成分变化很大，先期经验或专家建议应

加以重视。对热水来说，专家意见始终应予重视(亦可参见DIN50930-3:1991)0所有用于供水的钢构

件(包括管道、配件、水箱及箱盖)的覆盖层，凡是与饮用水接触的，都应无毒，不应使水发生任何串味道、

串气味、串色或浑浊，不会促使水中细菌繁衍。对于水箱，若需对热浸镀锌层进行涂装保护，应采用高标

号沥青涂层。

涨落区(即:由于水的自然涨落，例如潮汐运动而带来水位变化的区域;或船闸及水库里人为造成水

位变化的区域)或飞溅区均应予以特殊考虑，因为除了水的侵蚀之外，还可以存在大气腐蚀和磨料浸蚀。

影响淡水腐蚀的因素复杂，仅靠表2这样的简单表格指南来选择覆盖层是不够的;海水环境下的覆

盖层选择参见表2中9);但应强调的是，对于所有暴露于水环境中的腐蚀问题，都应征询专家意见，以

获得在所有相关条件下全面的指导。

6.4异常暴露(特殊情况)

6.4.1总则

由于异常暴露(特殊情况)种类的多样性，6.4.2-"6.4.4只讨论几种情况，表2中不包含此项内容。

6.4.2化学侵蚀

工业生产产生的污染区域性地加剧了腐蚀，所产生的酸会加剧锌覆盖层的腐蚀，而产生的碱会加剧

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铝覆盖层的腐蚀。

虽然许多有机溶剂对有色金属的影响都很小，但对每一种化学物质均应征询专家建议。

6.4.3磨料漫蚀

发生在水中的砾石漂移、砂粒浸蚀、波浪飞溅等能引起自然机械磨损。风夹带着颗粒(如砂)也能加

剧侵蚀。

有色金属覆盖层比传统的涂漆层的耐磨料浸蚀能力高得多(10倍或更多)。锌一铁合金覆盖层特

别硬。

行人、机动车或两者混合区域会遭受严重的磨料浸蚀;粗糙碎石下的部位也会受到严重的冲击侵蚀

和磨料浸蚀。金属覆盖层和钢之间良好的结合力(尤其是具有合金反应的热浸镀锌和粉末渗锌)有利于

降低这类影响。

6.4.4在温升及高温中暴露

所有的已述金属覆盖层一般都适用于温升场合。但涉及到任何有机材料和涂层时必须分别征求

意见

本标准不考虑200℃以上的情况。2000C~500℃之间的温度只出现在特定的结构和操作条件下，

如钢制烟囱、暖气管道、焦化厂的煤气输出总管。对将暴露在这类环境中的表面覆盖层应征求专家

意见。

7保护体系的设计

7.1一般原理

设备和结构的设计将会影响保护体系的选择，优化设计使之适合优选的保护体系，可能是经济合

理的。

应考虑的要点包括:

a)应提供维修的安全和抵近维修作业的便利。

b)容易积水、积灰的死角及凹槽应予避免。平滑的外形设计有利于保护层的施工且有助于提高

耐腐蚀性。腐蚀性化学物质应被引导离开构件，例如，应采用排水管以使用于除冰而撒布的

盐流去。

c)对安装后再无法进人的部位，所采用的覆盖层体系应按构件要求的使用寿命来设计。

d)如果可能存在双金属腐蚀，应考虑额外保护措施(例如参见英国标准协会的PD6484),

e)在覆盖层保护的钢铁构件预计可能与其他建筑材料相接触的地方，对接触区域应予特别关注，

如应考虑采用涂料、胶带或塑料衬垫加以隔离。

f)热浸镀锌、粉末渗锌、机械镀锌或者电镀锌只能在工厂进行，而热喷涂和锌鳞片涂层施工既能

在工厂也能在现场进行。若金属覆盖层需要涂漆，尽管在车间涂装更易控制，但对于在运输和

安装过程中容易损伤的部位，最终涂装宜在现场进行。

当整个体系都无法在现场施工时，施工规程的要求中应包括避免己完成表面保护的钢铁

构件受到损伤和钢构件一旦安装完毕即刻着手覆盖层修补的内容。

g)热浸镀锌(依照GB/T13912-2002)或热喷涂(依照GB/T9793)工序，应在弯曲成型或其他

成型工序之后进行

h)覆盖层施工之前对工件标记的方法。

i)为最大限度减少加工过程中和加工过程后可能发生的变形需采取的预防措施。

7.2专业设计

热浸镀层的设计实践不同于热喷涂层。附录A给出了热浸镀层的设计指南，附录B是针对热喷涂

涂层的它们补充给出了钢结构正确设计的基本原则。

设计初期应与热浸镀厂就设计进行讨论，以便使加工过程中产生的应力尽可能平衡。热浸镀期间

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基体金属内的一部分应力会被释放，这可能会引起镀件变形。

电镀锌的设计遵循常规电镀设计原则，本标准不再涉及。粉末渗锌和机械镀锌的设计最好和专业

人士协商而定;一般而言，粉末渗锌和机械镀锌最适合能在滚筒中翻滚的小件，但专用的设备可能适用

于其他形状的零件。

7.3管件和空心件

7.3.1总则

如果管件和空心件内部是干燥而且密封的，就不需要保护;如果空心件内部完全暴露于大气且未密

封，则应考虑对内外壁有无必要都进行保护、避免内部积污和任何进水的排出等问题。

7.3.2热漫镀保护

热浸镀为内外壁提供相同厚度的镀层如果管件及空心件在拼装后才进行热浸镀锌，应设置工艺

排气导流孔(见附录A).

7.3.3热喷涂保护

某些内表面无法采用热喷涂保护是因为喷枪不能合适地接近这些表面。因此，如果部分封闭结构

的内表面只采用较少的保护配置，就应考虑采用其他方法(如干燥剂)以提高保护覆盖层寿命

7.4接头

7.4.1与热喷涂层或热浸镀层一起使用的紧固件

结构接头处的螺栓、螺母及其他连接件的保护处理应予以细致考虑，理想状态下，其保护处理等级

至少应与所要求的总体表面保护处理等级相同。特殊要求参见相关产品标准和正处于制定或出版阶段

的紧固件覆盖层系列标准

应考虑采用热浸镀锌的(例如参见GB/T13912-2002，该标准覆盖了最小镀层厚度至55pm的热

浸镀锌层的要求)、粉末渗锌的[相关的欧洲标准(工作项目00262097)处于委员会草案阶段]或其他覆

盖层的钢制紧固件。此外也可采用不锈钢紧固件，如果有美观或防止浸在氯化物溶液中时发生电偶腐

蚀的需求，那么装配后应进行涂装;在这种情况下，应对不锈钢进行适当的预处理。

对于由高强度摩擦力防松螺栓制成的接头的配合面应给予特别对待。一般情况下不需为了获得足

够的摩擦系数而除去这些区域的热喷涂层或热浸镀层;但是如果是在要求长期防滑动、防蠕变以及需要

调整装配尺寸的情况下使用时，应考虑去掉覆盖层。

7.4.2与覆盖层相关的焊接设计

焊接方法影响到焊接区域是否:

a)在表面预处理后并在焊接前进行覆盖层保护;或

b)在焊接后再进行覆盖层保护。

最好在热浸镀或热喷涂以前进行焊接。焊接后，应按为整体钢构件规定的标准进行表面预处理，然

后再实施涂层保护应均衡焊接(即从主轴线出发的每个方向上焊接量相等)，以避免导致结构中的应

力不对称。涂层施工前应去除焊渣。对热喷涂而言一般的预处理通常已经足够，但热浸镀锌则需要特

别的预处理，尤其焊渣应分别去除有些焊接会留下碱性沉积物，应用清水洗净后再喷砂，然后再喷涂

(这种预处理不适用于需进行热浸镀的留有碱性焊接沉淀物区域的清理)

在加工时最好不用防锈底漆，因为这些底漆在热浸镀或热喷涂前都要除去。

如在热浸镀或热喷涂后焊接，为保证最佳焊接质量，最好在焊接前将焊区的涂层局部清除。焊接之

后应采用热喷涂、低“温焊粘结”和(或)富锌涂料进行局部修补保护。

已进行覆盖层保护的钢焊接后，在涂漆或喷涂熔结粉末涂层之前，应按为整体钢构件规定的标准对

其表面进行预处理

不同的金属焊接装配在一起时，需要采用不同的预处理，应与加工方进行讨论。

7.4.3铜焊或锡焊

锡焊组装件不能热浸镀;