浅谈2017版ISO 12944内容的更新

浅谈2017版ISO 12944内容的更新

1、引言

       20世纪90年代中期，在国际标准化组织（ISO）的组织下，涂料及防腐蚀行业的专家成立了专门的工作组织，来研究有关采用涂层防护漆体系保护钢结构防腐蚀问题。

       1997-1998年发布ISO 12944《色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》系列标准，一共包括8个部分。针对涂层防护漆体系方案，标准从保护设计年限要求、腐蚀环境分类、钢结构设计要求、表面处理要求、防护涂层体系设计、实验室性能测试方法、涂装过程控制及规格书制定要求等多个方面进行了规范和要求。

       ISO 12944自从发布后，逐步成为了各个国家和地区涂装防腐行业相关人员最为重要和认可标准，许多超高层建筑、枢纽机场、超大体育场馆及大型桥梁等钢结构的涂层设计都参考此标准执行。

       我国GB/T 30790《色漆和清漆 防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》也为采用重新起草修改法修改采用ISO 12944。

       ISO 12944发布之后，只在2007年对其第五部分进行了更新，本次重新发布的2017-2018版本对标准整体更新，并增加了第9部分。ISO 12944的1998版本有海上区域环境的分类，并有相应的涂层体系推荐，但NOSOK standard M-501《表面处理和防护涂层》等离岸钢结构涂层防护标准对于涂层的资格认证更多的采用了ISO 20340《色漆和清漆 海上平台及相关结构防腐涂料的性能要求》；本次第9部分替代原有ISO 20340后，更新后的ISO 12944在海上钢结构及相关涂层体系上将得到更加广泛的采用。

       本文主要对陆上钢结构体系经常用到ISO 12944第1部分（通则）、第2部分（腐蚀环境分类）、第5部分（防护涂层体系）、第6部分（实验室性能测试方法）的关键变更内容作介绍。

2、ISO 12944-1通则

       第一部分对标准体系作了整体介绍，新增了局部修补、部分翻新及整体翻新等新定义。本章除了对术语和定义等内容作了增减和修改外，增加了耐久性新的分类。耐久性虽然不是担保时间，但是作为涂装后的第一次维修的预期时间，是业主制定维修计划的最重要的技术依据。对于耐久性重新规范定义，业主、设计人员、涂料生产商、施工方等都十分关注，新标准缩小了中等及高耐久性的时间区间，新提出来了超高耐久性概念，划分更加合理。

表1 标准关于耐久性划分的变化

                                                                      耐久性                   1988版               2017版

                                                                      低（L）                  2-5年                不超过7年

                                                                      中（M）                 5-15年              7-15年

                                                                      高（H）                 ＞15年              15-25年

                                                                      超高（VH）                                    ＞25年

       新标准此部分对涂层失效的评估进行了举例描述，即：当涂层约10%表面达到了ISO 4628-3 中定义的Ri3级（锈蚀等级）时需要进行第一次维修。而老版本此部分内容在ISO 12944中的第五部分，其5.5章节描述为“第一次维修时间通常在涂层状态达到ISO 4628-3 中定义的Ri3 级”，从定义上来看，更新后的标准对维修判断的标准更加严苛，在10%面积达到Ri3级的情况下就需要维修，而不是整体达到Ri3级。

       本章的第5.4条为新增内容，指出钢结构环境条件类型和涂层设计耐久性是选择涂层系统的主要参数，为确定涂层体系方案提供了明确的支撑。

3、ISO 12944-2环境分类

       1998版本中，大气腐蚀环境的分类由ISO 12944单独定义，新版本的大气环境分类采用ISO 9223《金属与合金的腐蚀大气腐蚀性分类、测定和评估》。具体的变化有合并原有体系中的C5-I与C5-M定义为新的C5环境变化，且典型案例的归类发生了变化，高盐度的海上区域归属到新提出了CX极端腐蚀环境。标准也对CX环境进行了补充说明，ISO 12944相关设计标准只适用第9部分中定义的离岸腐蚀环境，不涉及其他极端腐蚀环境。

表2 标准关于大气腐蚀环境划分的变化

                                                    质量损失/（g*m-2）              1988版                              2017版

                                                  （低合金碳钢）

                                                    ≤10                                         C1 很低                            C1 很低

                                                    10-200                                    C2 低                                C2 低

                                                    200-400                                  C3 中                                C3 中

                                                    400-650                                  C5-I 很高-工业                  C5 很高

                                                                                                   C5-M 很高-海洋

                                                    1500-5500                               N/A                                   CX 极端

                                                    注：指低碳钢经第一年暴露后腐蚀的质量损失。

       对于浸没水中以及土壤中的腐蚀环境分类，旧版本中原有的Im2海水和微盐水浸没环境更加详细的区分为Im2（无阴极保护的海水和微盐水浸没）和Im4（带有阴极保护的海水和微盐水浸没）。

4、ISO 12944-5 防护涂料体系

       第五部分是整个ISO 12944最重要的部分，此部分推荐了C2~C5以及Im1~Im3腐蚀环境下可以采用的涂层体系（未涉及到的部分在第9部分中推荐）。作为标准的最核心部分之一，新的版本对的涂层系统进行整体更新。因为涂料技术的发展，相同腐蚀环境下，同一耐久性的推荐配套干膜厚度大部分都有了明显的下降（见表3）。同时推荐的涂料中也新增了聚硅氧烷、聚天门冬氨酸酯涂料等高性能涂料，移除了氯化橡胶、氯化乙烯等涂料。

表3 某一耐久性和大气腐蚀性级别下涂料体系最少额定干膜厚度

                                      腐蚀环境               耐久性                       经喷射清理碳钢基材最小额定干膜厚度/μm

                                                                                                       富锌体系                                   非富锌体系

                                                                                            2007版           2018版                  2007版           2018版

                                      C 2                       低                           –                    –                            –                      –

                                                                   中                           –                    –                         120                  100

                                                                   高                          60                 60                       160                  120

                                                                   超高                      N/A               160                      N/A                  180

                                      C 3                       低                            –                    –                        120                  100

                                                                   中                          60                 60                       160                  120

                                                                   高                          160                160                    200                  180

                                                                   超高                      N/A                 200                    N/A                  240

                                      C 4                       低                          160                 60                      200                  120

                                                                   中                          200                160                    240                  180

                                                                   高                          240                200                    280                   240

                                                                   超高                       N/A                260                    N/A                  300

                                      C 5                       低                            –                   160                    200                  180

                                                                   中                          240                200                    300                  240

                                                                   高                          320                260                    320                  300

                                                                   超高                       N/A               320                     N/A                  360

标准对涂料技术人员在应用过程中几个重点问题也进行了解答：

       1）对于新的涂层（涂料）技术，标准允许采用低于额定干膜厚度（NDFT）和相对较少的最少涂层道数（MNOC）的涂层体系；前提是新的技术应该通过应用经历证明，同时由独立的测试机构提按照标准要求确认实验室性能合格。

       2）对于锌粉含量的检测问题，由于按照ASTM D6580等方法检测底漆中的锌含量存在较大的误差，标准明确了可以通过涂料制造商配方声明或者审计审核方式进行锌含量确认，有效避免争议。同时再次强调某些标准中定义的干膜锌粉含量低于80%的富锌底漆，是不适用于IS0 12944标准富锌体系的涂层设计标准。

       3）对于干膜厚度的测量，标准沿用老版本的要求，在粗糙面上检测干膜厚度的方法和程序应按ISO 19840《色漆和清漆 粗糙面上干膜厚度的测量和验收准则》执行，热浸镀锌表面参照ISO 2808进行。ISO19840 的干膜厚度定义是指粗糙表面峰顶以上的代表性的涂层厚度。标准明确指出未使用修正值，而只是基于在平整光滑的钢材表面校正仪器测量的单个厚度读数，无论是技术规格书规定的还是经各方同意的，都是不符合ISO19840。这一点需要引起相关从业人员的重视。新标准关于干膜厚度的判定经常应用的80/20的判断原则没有进行描述，但是在2012版本的ISO19840中依然在沿用，由此可以判断此原则还可以应用在新版本膜厚测量中。

       4）水性产品依然不适合使用在浸没环境中。

5、ISO 12944-6 实验室性能测试方法

       第6部分主要讲述涂层系统的实验室性能测试方法及要求，此部分关于实验室测试结果与耐久性之间的关系描述并无明显变化。明确耐久性除了受到腐蚀环境、结构设计、表面处理以及施工过程控制等外在因素影响外，也和涂层体系的物理及化学特性是相关的。技术要求中所选择的老化试验类型及持续时间是为了确保高性能涂料体系确实具有满足实际应用中的预期耐久性要求而制定；同时也说明采用实验室测试方法具有局限性，很多因素是实验室不能够准确模拟的。

       本部分与更新前相比在技术指标方面多处有重大变化。新标准中删除了原有关于某些试验不适用于水性涂料体系的描述，所以可以推断目前我国大力推广的水性涂料体系也将和传统溶剂型涂料采用同样的检测标准。

       新标准中涂层膜厚的测量及验收与第五部分一致，粗糙面应按ISO 19840 执行，热浸镀锌表面参照ISO 2808 进行。但是测试样板的干膜厚度要求出现了重大的变化，旧版本的要求实际膜厚为不超过设计额定厚度的20%；新的版本放宽了厚度要求，设计干膜厚度不超过60μm的，实际最大干膜膜厚允许不超过设计厚度的50%，设计厚度高于60μm，允许最大干膜厚度不超过设计厚度的25%，显著降低了样板制作的难度（见表4）。

表4标准样板的厚度要求

                                                            额定膜厚/μm                         1988版                         2018版

                                                            ≤60                                   ≤NDFT*120%              ≤NDFT*150%

                                                            ＞60                                 ≤NDFT*120%              ≤NDFT*125%

       新标准在测试方法中，新增加ISO 12944-9的循环测试；循环测试和原有的中性盐雾测试配套凝露测试均可采用。但循环测试，在高腐蚀环境的长效涂层体系中将优先推荐，在将来考虑在C5-H和C4-VH等配套中采用循环老化试验取代盐雾和凝露试验。

       关于浸没环境，Im2和Im3使用5%NaCl溶液测试，Im3如果有阴极保护，则需要附加阴极剥离试验。

       老化试验前的样板在标准气候环境中的调节时间也由3周缩短到2周。明确所有的划线均需要划至碳钢底材上。对于所有老化测试过程的中断时间有了规定，其中包括单次中断以及总累积中断时间，且中断时间应该从总体测试时间中扣除。

       新标准中对于测试后的指标判定也有较为明显的变化，具体见表5。

表5 标准关于人工老化判定标准的变化

人工老化标准                               1998版本                                     2018版本                                                   备注

划格试验                                        0~1级                                          0~2级                                 选择测试方法时，新版要求膜厚不经

                                                                                                                                                     过校准；老化后测试时间有变化

拉开试验                              没有低于5.0MPa的从               拉开强度不低2.5 MPa；                新标准明确需要环切，对测试仪器有

                                            底材上的附着破坏                    没有第一道涂层与钢材/                  了具体的要求；试板上试柱数量的规

                                                                                                                                                    金属涂层之间的附着破坏定；

                                                                                                                                                    老化后测试时间有变化

                                                                                                                                                  （除非拉开强度值≥5.0 MPa）

盐雾后腐蚀宽度                   基材上任何划痕处的                 腐蚀平均值最大1.5 mm                 新标准采用ISO9227

                                            锈蚀蔓延不超过1.0mm                                                                  （原标准ISO7253已经被替代），

                                                                                                                                                    对测试中断时间有要求

循环试验后腐蚀宽度                                                              腐蚀平均值最大3.0 mm

       表5中除了部分数据发生变化了外，划格试验、拉拔试验等老化测试后的环境调节时间有显著的变化。根据笔者的经验，由于调节时间的变化，对于某些涂料来说结果将有较大的差异。对于划线处腐蚀宽度的评估也由最大腐蚀宽度变化为9个点的平均腐蚀宽度，属于重大判定变化。值得一提的是，虽然新标准采用了平均腐蚀宽度，但是允许腐蚀蔓延却从1.0 mm降低到了1.5mm。此外对于划线方法及规范要求，特别是线宽有了新的要求。

6、结语

       ISO 12944 系列标准本次更新，新增和修订多项内容，部分内容与其他ISO系列标准实现统一，整体趋于更加完善。本次变更涉及到部分重要的定义、试验方法及参数的修改，与老版本形成了显著的差异。作为钢结构涂层体系设计工作最重要、最基本的标准之一，涂料生产商、业主单位、设计单位、施工单位、监理单位及第三方测试机构等相关参与方需要仔细学习，认真研读，规范执行新的标准，避免产生争议。