紧固件的表面处理能否替代安装后的防腐涂装

源：钢结构Cost-steelstructure 公众号

感谢 赵伟 博士 感谢 Dr.Zhou 博士 两位老师对相关内容给予的解答！

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在讲述紧固件的防腐涂装要求之前，首先了解下紧固件的表面处理：发黑与磷化。

一、GBT 3138-2015 金属及其他无机覆盖层表面处理术语

1、发黑

3.24

黑色氧化 black oxide

黑色精饰 black finishing

发黑 blackening

将金属浸泡在热的氧化性盐或盐溶液，或混合酸或碱溶液中以对其进行精饰 (3.101) 。

3.101 精饰  finish

3.101.1

精饰 finish(名词)

覆盖层或基体金属 (3.22) 的外观。

参见光亮精饰 (3.31) ,消光精饰 (3.88) ,哑光精饰 (3.127) ,缎面精饰 (3.163) 。

3.101.2

精饰 finish(动词)

使覆盖层或基体金属 (3.22) 产生一定外观的处理。

3.22

基体材料 basis material

基体金属 basis metal

在其上沉积覆盖层的材料。

参见基材 (3.185)

3.31

光亮精饰 bright finish

使表面具有均匀、光滑且具有高反射性的精饰 (3.101) 。

3.88

消光精饰 doll finish 

实质上缺乏扩散和镜面反射的精饰 (3.101)

参见哑光处理 (3.127)

3.127

哑光精饰 matt finish

形成几乎没有镜面反射的细腻质感表面的一致性精饰 (3.101) 。

3.163

缎面精饰 satin finish

光亮的(但没达到镜面)的表面精饰 (3.101) ,表面具有精细的直纹理(通常用机械生产)或没有方向性的纹理。

3.185

基材 substrate

在其上直接电镀的材料,对于单一镀层或第一镀层,基材是基体金属 (3.22) ,对于随后的镀层,则中间镀层为基材。

2、磷化

3.150

磷化膜 phosphate conversion coating

用含正磷酸和/或正磷酸盐的药剂在金属表面形成的不溶性磷酸盐膜参见转化处理 (2.3)

2.3

转化处理 conversion treatment

经化学或电化学过程形成的膜(通常简称为转化膜),含有基体金属元素和溶液中的阴离子化合物。

示例:铝、锌的铬酸盐膜(常误称为钝化膜); 钢的氧化膜和磷化膜 。

注:阳极氧化 (3.8) 虽然满足上述定义,但是通常不称为转化膜或铬酸盐处理。

二、GBT 15519-2002 化学转化膜钢铁黑色氧化膜 规范和试验方法

1、范围

本标准规定了铁和钢(包括铸铁、锻铁、碳钢、低合金钢和不锈钢)上的黑色氧化膜的要求。

黑色氧化膜可用来减小滑动面或支承面间的摩擦，或用于装饰，或减少光反射。

这种膜无论是否经过附加防腐处理,都可用于需要黑色表面的地方；

即使经过附加防腐处理,在轻度腐蚀条件下,也仅能获得很有限的腐蚀防护性能。

本标准对黑色氧化前基材的状态、加工和表面粗糙度没有规定要求。

3、主要表面 significant surface

工件上某些已涂覆或待涂覆覆盖层的表面，在该表面上覆盖层对其使用性能和(或)外观是至关重要的；表面上的覆盖层必须符合所有规定要求。

4、需方应向供方提供的信息

4.1 必要信息

需方要求按本标准对工件覆盖黑色氧化膜时,应向供方提供以下信息:

a)本标准的编号;

b)指明待覆膜工件的主要表面，例如通过图纸或通过提供有适当标记的样品来标明;

c)基材的性质和表面状态(见第5章)；

d)要采用的抽样方法(见第8章)；

e) 膜的外观，例如通过提供有适当标记的样品来提出(见7.1)。

4.2 附加信息

需方可适当地提供以下附加信息:

a) 是否需要检验中性表面反应(见B.1)；

b) 是否需要检验黑色氧化膜的孔隙率和连续性(粗的缺陷)(见B.2)；

c) 附加防腐处理(如：油膜、蜡膜或漆膜)和经过这种处理后湿热试验的任何要求；

d) 黑色氧化前和(或)后热处理的任何要求(见第6章);

e)耐 草酸试验的任何要求(见7.2);

f) 耐磨性及其检测的任何要求;

g) 摩擦系数及其检测的任何要求;

h) 耐中性盐雾试验的任何要求(见7.3);

i) 较厚黑色氧化膜附着力的任何要求。

5、基材

膜层的表面粗糙度取决于基材原始表面粗糙度，因而它不应是黑色氧化膜拒收的原因。

可能需要对某些钢种进行热处理以减小因氢脆或碱脆而产生裂缝的危险性。

发黑+涂油成本很低，价格便宜，防锈能力差。 

发黑+涂油

三 、 GBT 11376-2020 金属及其他无机覆盖层金属的磷化膜

范围

本标准规定了确定磷化膜要求的方法。

本标准适用于黑色金属、铝、锌、镉及其合金 (见附录A) 。

磷化相对镀锌便宜，耐腐蚀性能比镀锌差。

磷化后应涂油，其耐腐蚀性能的高低与所涂油的性能有很大的关系。

除了涂油之外，磷化膜后还包括其他的处理类型：

T1 涂清漆或有机涂料、无机或非成膜有机密封剂

T2 涂无机或有机封闭剂

T3 涂染色剂

T4 涂油、脂或其他润滑剂

T5 涂蜡

T6 涂肥皂

磷化常用的两种，锌系磷化和锰系磷化。

锌系磷化润滑性能比锰系磷化好，锰系磷化抗腐蚀性，耐磨性较镀锌好。

高强度螺栓采用磷化，还可以避免氢脆问题， 所以在工业领域10.9级以上的螺栓一般采用磷化表面处理。 红色字体 来源:  中国先进制造技术论坛  

磷化（下图来自于 Dr.Zhou 研发产品 钢结构用自锁式单向高强螺栓连接副）

螺栓发黑+涂油，螺母和垫片磷化

四、紧固件的防腐涂装要求

4.1 GB 50017-2017 钢结构设计标准

18.2.4-3 条文：焊条、螺栓、垫圈、节点板等连接构件的耐腐蚀性能不应低于主材材料;螺栓直径不应小于12mm。垫圈不应采用弹簧垫圈。 螺栓、螺母和垫圈应采用镀锌等方法防护，安装后再采用与主体结构相同的防腐蚀方案。

从  18.2.4-3 条文最后一句话可以看出，紧固件本身的表面处理 （ 镀锌等方法 ） ，也并不能替代安装后的防腐涂装。这个也符合正常逻辑，作为节点连接的关键部分，理所应当具备更好的防腐性能。

未进入现场之前，总是会认为对高强度螺栓连接副按照同结构设计要求相同的方案进行涂漆防锈、防火是理所当然的事情，但是看过了施工现场以后，事实上确实存在着一些问题。

在钢结构工程安装中使用的，除了普通螺栓镀锌，通常情况下高强度螺栓连接副的表面处理不采用镀锌，发黑和磷化是比较常见的表面处理方式。

关于钢结构用高强度螺栓连接副镀锌的问题探讨，可以阅读下方文章：

 为什么不建议钢结构用高强度锚栓/螺栓连接副热浸镀锌 

4.2 JGJ82-2011 钢结构高强度螺栓连接技术规程

6.4.19 条文： 经检查合格后的高强度螺栓连接处，防腐、防火应按设计要求涂装。

6.4.19 条文说明： 高强度螺栓连接副在工厂制造时，虽经表面防锈处理，有一定的防锈能力，但远不能满足长期使用的防锈要求，故在高强度螺栓连接处，不仅要对钢板进行涂漆防锈，对高强度螺栓连接副也应按照设计要求进行涂漆防锈、防火。

由  6.4.19 条文内容可知， 高强度螺栓连接副不仅仅需要防腐，还需要防火，因为温度会造成预拉力的损失。

总结：

      在项目实施过程中，不管是发黑或者磷化，还是镀锌，都不能替代设计图要求的防腐涂装，就防腐能力来说 不管是磷化或者发黑，其实都不怎么样 ，主要是应用于转运和储存过程中，至于镀锌个人观点不建议高强度紧固件采用。另外， 比起防腐，扭矩系数的 控制 才是更应该重视的 。（红色字体为赵伟博士解答内容）

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