熱浸鍍鋅防蝕技術與應用

＜內容簡介＞ ◎推廣熱浸鍍鋅對鋼材防蝕的重要性，降低公共工程生命週期成本（LCC Life Cycle Cost）。 ◎台灣是海島國家，鋼材的腐蝕問題更嚴重。而熱浸鍍鋅防蝕技術不僅可以保護鋼材延長使用壽命，並能節省大量的維護成本。為了讓大眾能了解熱浸鍍鋅的原理跟優點，協會邀請了多位產、官、學、研界各領域對熱浸鍍鋅有研究的專家共同完成本書。內容包括有熱浸鍍鋅的基本原理、應用及使用者常碰到的問題解答，幫助大眾認識及應用熱浸鍍鋅對鋼材防蝕保護的優點。 重視公共工程的耐久性，降低生命週期成本（LCC Life Cycle Cost），就能節省國家社會龐大的公帑支出。目前世界各國愈來愈重視能夠節能減碳的綠色建築，熱浸鍍鋅是可以防止鋼鐵生銹，其工法更是能夠減少維護管理，幫助公共工程達成百年建設的目標，實屬於綠建築產業的一部分。 ★目錄： 【創會理事長的話】公共工程應為百年建設 【理事長的話】輕鬆認識熱浸鍍鋅 【推薦序】（依姓氏筆畫順序排列） 王仲宇：符合經濟、耐久及安全需求的防蝕方法 邱琳濱：尊重自然生態，整合創新價值 施義芳：兼具技術內涵與實務應用的熱浸鍍鋅專著 施漢章：推廣適合臺灣的熱浸鍍鋅應用 陳振川：善用防蝕科技 推動永續工程建設及節能減碳 彭振聲：走向低碳永續之熱浸鍍鋅技術應用 黃治峯：理論及實務兼具的工具書 Part 1 熱浸鍍鋅 認識篇 歷史沿革 名詞釋義 熱浸鍍鋅之防蝕作用 熱浸鍍鋅作業流程 熱浸鍍鋅與鋼材 熱浸鍍鋅之特徵 熱浸鍍鋅表面塗裝 熱浸鍍鋅鋼筋 熱浸鍍鋅鋼鐵結構物用途 建築工程 橋梁工程 電力設備熱浸鍍鋅的應用 交通設施 石化工業 其他設施 Part 2熱浸鍍鋅 問答篇 【基礎篇】 Q1：金屬為何會生銹？ Q2：鋼鐵的防蝕方法有哪些？ Q3：熱浸鍍鋅的耐蝕性有何特徵？ Q4：熱浸鍍鋅所使用環境與耐用年限之關係？ Q5：熱浸鍍鋅的優點有哪些？ Q6：鋼鐵材料都可以熱浸鍍鋅嗎？ Q7：熱浸鍍鋅的作業流程為何？ Q8：熱浸鍍鋅層的組織為何？ Q9：熱浸鍍鋅後之鋼材性質是否會有變化？ Q10：熱浸鍍鋅在工程之應用有哪些？ Q11：熱浸鍍鋅之大型鋼構造物實例有哪些？ Q12：目前臺灣有多少家熱浸鍍鋅工廠？ Q13：熱浸鍍鋅構造物在設計上有哪些注意事項？ Q14：熱浸鍍鋅後高強度螺栓在摩擦接合部的疲勞強度是否會降低？ Q15：熱浸鍍鋅螺栓接合部之設計有何注意事項？ Q16：熱浸鍍鋅後之鋼材可否銲接？ Q17：混凝土中之鋼筋是否適用於熱浸鍍鋅？ Q18：如何使鋼材在熱浸鍍鋅時將變形減至最少？變形程度與鋼材形狀有關嗎？ Q19：熱浸鍍鋅所發生之鋼材變形該如何矯正？ Q20：局部不做熱浸鍍鋅時，應如何處理？ Q21：銲接部可得到相同的鋅附著量嗎？ Q22：螺栓、螺帽之鋅附著量標準為何？ Q23：熱浸鍍鋅後之鋼材可否做彎曲加工？ Q24：熱浸鍍鋅表面為何會產生白銹？ Q25：何謂「燒灰」、「鋅垂」、「殘灰」？ Q26：為何熱浸鍍鋅表面光澤會消失？有時又會呈現不定狀態？ Q27：熱浸鍍鋅之傷痕或剝離如何修補？ Q28：熱浸鍍鋅表面可否塗裝？ Q29：熱浸鍍鋅之標準為何？ Q30：如何檢驗熱浸鍍鋅品質？ Q31：如何驗收構造物之熱浸鍍鋅品質？ Q32：熱浸鍍鋅後，如需要再進行銲接或切削，補修方法為何？ Q33：熱浸鍍鋅是否以鹽霧試驗做比較？ Q34：熱浸鍍鋅是否會產生氫脆化？ 【實務篇】 ●關於材料部分 Q35：熱浸鍍鋅鋼管溫度超過幾度時鍍鋅層會有剝落或鋅脆裂的情況產生？ Q36：熱浸鍍鋅和熱鍍鋅有無不同 ? 如有不同何者防蝕能力較好？ Q37：鋼材含矽量多少會產生燒灰現象？如何避免？ ●關於規範部分 Q38：熱浸鍍鋅後表面再塗裝之表面處理，是否可依規定 SSPC-SP 1 或SSPC-SP 3 ？底漆、中塗漆及面漆各該選用何種？ Q39：請問什麼是 ASTM A90 之規定？ A90 和 Z27 如何對照參考？ Q40： 30×60×2.3t 鍍鋅錏板扁方管有對照的規範嗎？鍍鋅附著量為多少？ ●關於設計部分 Q41：下圖案例的失敗成因？ Q42： A325（M）螺栓熱浸鍍鋅後材料性質可符合規範要求，但只列出A325 TYPE 1；若鋼橋設計採用 A325 TYPE 3 的螺栓，此螺栓熱浸鍍鋅後材料性質是否也符合規範要求？ Q43：①鍍鋅量 g/m2 如何規範？②油漆上在鍍鋅板上需表面處理之正確規範？③鋼管、鋼板厚度增加，鍍鋅量是否會減少？④工地難免有銲接、切割情形，其補漆規範？ Q44：①每次鍍鋅之附著量是否有上限？若設計 600g/m2 之鍍鋅量（建築用鋼結構產品），是否需浸鍍 2 次？②一般 C 型鋼，如C150×50×20×3.2t，可否達到鍍鋅量 600g/m2 之規定。（C 型鋼是由鋼捲壓延而成）。 Q45： 100×100×3mm 的方鐵鍍鋅含量可達鍍鋅量 500g/m2 以上嗎？若無法達到，則多厚的方鐵才可達到鍍鋅量 500 g/m2 以上呢？ Q46： 150×65×20×2.3 之 C 型鋼的鍍鋅量應為多少？如依 CNS10007 3.2節規定是屬哪一類？是否可能達到 440g/m2 ？ ●關於施工部分 Q47：為何熱浸鍍鋅構件局部會有不同顏色區域？ Q48：為何熱浸鍍鋅鋼管表面有白粉物？是否會影響其耐蝕性？ ●關於維護管理部分 Q49：已事先預埋於混凝土結構內之預留件，未做熱浸鍍鋅處理，在不更換材料並能符合公共工程之規定下，如何解決需鍍鋅處理的問題？ Q50：鍍鋅板表面有白粉狀的小點及呈現霧狀（無金屬光澤）對防銹有何影響？上項材料製作機具，浸在 0℃冰水中對防銹有何影響？ Q51：製作 50 加侖鐵桶，目前使用鍍鋅鋼板製作鍍鋅桶時，因電銲而使銲道破壞鍍鋅表層，因此需要噴塗鍍鋅漆防蝕，但因桶內內容物皆為化學品，鍍鋅漆能否抗化學品的侵蝕？ Q52：熱浸鍍鋅鋼材因環境因素及先期處理不良，可否再行補漆？ Q53：①保溫包覆蒸汽管（溫度約為 150℃）是否可採用熱浸鍍鋅，以避免外界環境（如鹽害）發生？②包覆保溫管線易有保溫下腐蝕情形，採用熱浸鍍鋅的溫度上限？③是否會因為高溫產生電位元反轉，而加速腐蝕？ ●附錄 世界各國熱浸鍍鋅參考標準 ＜作者簡介＞ 中華民國熱浸鍍鋅協會 創造熱浸鍍鋅文化 維護台灣有限資源 ■本會任務 ．加強會員間互動及參與。 ．研究熱浸鍍鋅技術。 ．提供熱浸鍍鋅市場資訊。 ．舉辦熱浸鍍鋅技術研討會。 ．積極深耕市場及推廣開發潛在市場。 ．推廣熱浸鍍鋅防蝕技術。 ．加強熱浸鍍鋅協會組織功能。 ．促進國內外技術與學術交流。 ．發行熱浸鍍鋅技術雜誌。 ★內文試閱： ‧作者序 ◎公共工程應為百年建設 經過諸位編輯委員的努力修訂，本書終於可以正式出版了，在此再一次感謝各位委員的辛勞。 本書之前身是早年我為了推廣熱浸鍍鋅防蝕觀念，特別商請日本熱浸鍍鋅協會同意之後，將該會出版之《熱浸鍍鋅 Q&A手冊》翻譯成中文，作為自己公司行銷推廣之用。 自從中華民國熱浸鍍鋅協會成立之後，為了讓更多人了解熱浸鍍鋅產品，促進熱浸鍍鋅產業的發展，於是將這本《熱浸鍍鋅 Q&A 手冊》捐給協會印行。 爾後為了普及熱浸鍍鋅知識，我們邀請了中華民國熱浸鍍鋅協會技術委員會諸位委員們，依各委員之專長區分章節，以淺顯易懂的文字解說熱浸鍍鋅，使原本的手冊內容更加豐富完備，作為本會在各機關舉辦研討會的補充資料。如今我們把這份珍貴的資料正式隆重發行成書，趁此機會也將原本的舊名《鋼鐵結構物熱浸鍍鋅問答集》更新名為《熱浸鍍鋅防蝕技術與應用》，祈望讓社會各界尚不熟悉熱浸鍍鋅的人一經翻閱即可找到答案，而且也可以作為公共工程界從業人士隨手可查的工具書。 無論何種場合，我一直鼓吹提倡重視公共工程的耐久性，降低生命週期成本（LCC Life Cycle Cost），節省國家社會龐大的公帑支出。目前世界各國愈來愈重視能夠節能減碳的綠色建築，熱浸鍍鋅是可以防止鋼鐵生銹，在一般大氣腐蝕環境之下，熱浸鍍鋅防蝕工法更是能夠減少維護管理，幫助公共工程達成百年建設的目標，實屬於綠建築產業的一部分。雖然很多人都向我表示理解上述概念，但是如何能夠更加深化落實、強化此一觀念，進而造福社會，還是要靠更多強而有力的傳播方式才能廣為流傳，這也是本書新版正式發行的目的。 最後感謝諸位公共工程界先進們為本書作推薦序，增添本書無限的光采！ 中華民國熱浸鍍鋅協會 創會理事長 蕭勝彥 ◎輕鬆認識熱浸鍍鋅 依據歐美先進國家的統計得知，鋼鐵材料每年因生銹腐蝕造成的損失金額約占 GDP 的 3 ～ 4%。臺灣是海島國家，鋼材的腐蝕問題更加嚴重，因此在臺灣到處都可以看到鋼材生銹腐蝕現象，而政府部門每年也編列了大筆預算進行維護或重建。造成此現象，通常是因為建造初期採用了錯誤的防蝕方法，或是過程處理得不好，為了預防此現象，熱浸鍍鋅就是一個最好的處理方案。 目前在國際上，熱浸鍍鋅防蝕技術早已廣泛運用於各領域以保護鋼材延長使用壽命，對節省大量的維護成本貢獻極大，也有非常多的成功案例，但在臺灣的各大專院校中卻沒有任何系所開設講授熱浸鍍鋅的課程，為了讓大眾能夠輕鬆簡易地了解熱浸鍍鋅的原理跟優點，本協會邀請了多位產、官、學、研界各領域對熱浸鍍鋅有研究的專家，歷經一年多次開會討論收集整理完成這本手冊，內容包括有熱浸鍍鋅的基本原理、應用 及使用者常碰到的問題解答，著實可以幫助不懂熱浸鍍鋅的人認識及應用熱浸鍍鋅對鋼材防蝕保護的優點。 中華民國熱浸鍍鋅協會 理事長 戴晉平 ‧推薦序 ◎符合經濟、耐久及安全需求的防蝕方法 腐蝕的定義係指材料在使用的環境，諸如：水、水蒸氣、潮濕空氣、高溫氣體，或具腐蝕性之氣體或液體中，由於受到化學或電化學的作用而導致其性質退化的現象。據世界各國的統計，每年因腐蝕所造成的經濟損失占國內生產總值（GDP）的 3 ～ 5%。根據國外經驗，如果採用有效地控制和防護措施，25 ～ 40% 的腐蝕損失就可以被避免。因此，研究腐蝕機理與開發對其控制技術對國家經濟建設具有重大的意義。 土木基本設施（civil infrastructure）是國家的經濟命脈、永續發展的基石。各國的基礎建設中需要使用大量的鋼鐵材料，位於腐蝕環境中的基本設施長期經受高濃度腐蝕離子的侵蝕及乾濕交替的因素作用極易產生腐蝕，嚴重影響整體的使用年限。因此，從預防式養護與管理的觀點出發，為了實踐腐蝕環境中結構物使用年限延長、降低生命週期維護管理成本的目標，就需要針對基礎設施結構提出合理的防護措施，並對使用中設施結構的腐蝕狀態做即時檢監測和診斷並提早修復，以延長其使用壽命，這是影響整個設施耐久性的主導關鍵因素。 臺灣島嶼的海洋環境對基礎設施的腐蝕作用相當嚴重，可惜過去投注於此方面的研發費用與人力十分欠缺，以致過去及未來付出相當大的社會成本。土木工程師需具備鋼鐵材腐蝕及防蝕的基本常識，才能在結構物除因結構力學行為之破壞模式以外，尚能因應由於防蝕方法不當所產生之破壞模式，如此才能達到真正符合經濟性、耐久性及安全性的需求。 腐蝕之防制，基本上只要將構成腐蝕電池之四要素：陽極、陰極、物理性接觸及電解質，去除其一即可達成。鋼鐵材之防蝕方法應依據腐蝕環境及防蝕目標，選擇最合適之方法，且不限使用單一方法，可從結構設計、鋼鐵材選擇、表面防蝕及陰極防蝕等方式進行之。選擇適當的防蝕方法是工程師防蝕設計最重要的工作。 熱浸鍍是常用之防蝕方法之一，此法將鋼鐵材料浸置於低熔點的液態金屬中，附著於鋼鐵材表面之該金屬於取出後經冷卻可以形成一附著性良好的表面金屬層，此熱浸鍍金屬層一方面可以隔絕腐蝕性環境的侵蝕，另一方面對於特定金屬（如鋅或鋁等）的熱浸鍍層也可提供陰極防蝕的效果。最普遍的熱浸鍍金屬是熔點低的鋅、鋁或鋅鋁合金。 本書對熱浸鍍鋅技術及實務做了清楚完整的介紹，相信本書的出版，將可使工程人員對鋼鐵材料的腐蝕防制認識更為深刻，可作為相關規劃、設計、施工、監造及維護管理工作之參考。 國立中央大學土木工程學系 教授 王仲宇 ◎尊重自然生態，整合創新價值 40 餘年來的公職生涯，從事建築、道路、橋梁、捷運等國家基礎建設相關工程，在工程規劃設計及施工中，新工法、新材料一直在求新求變，創造出更好更快速的施工方法，且讓工程品質提升、使用年限更耐久。早期公共工程以鋼筋混凝土為主，後經十大建設國內擁有自己的煉鋼廠，鋼結構工程逐漸增加形成兩大主流。但，鋼筋混凝土結構面臨過海砂的不當使用，造成鋼筋生銹保護層剝落使房屋結構產生損壞；而鋼結構也面臨過施工條件控管不佳、腐蝕環境等造成長期維護管理等問題。這期間逐漸改善工法及相關規範的增修，例如使用熱浸鍍鋅工法於鋼筋或鋼結構之防腐蝕；公路橋梁設計規範也於 2015 年增訂「耐久性」章節，將熱浸鍍鋅工法列為其中一種。 熱浸鍍鋅工法工業化已超過 180 年歷史，且臺灣於日治時期即有引進使用。1970 年代十大建設也已大量應用在基礎