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太陽能模組支架熱浸鍍鋅使用指引2024-01-31 09:18:45

太陽能模組支架熱浸鍍鋅使用指引   下載
 
1. 目的與範圍
    為確保太陽能模組支架於各類腐蝕環境能提供良好、長久服務的防蝕機能,本指引將說明模組支架進行熱浸鍍鋅
    所需鍍鋅之材料、設備、施工、檢驗等相關規定。
    凡太陽能模組支架之契約圖說中規定熱浸鍍鋅構件,其所需鍍鋅之一切人工、材料、機具與機械設備、動力、試
    驗等均屬於本指引之適用範圍。


2. 相關國家標準(CNS)

     (1)  CNS 1247     熱浸鍍鋅檢驗法
     (2)  CNS 4237     熱浸鍍鋅螺栓及螺帽
     (3)  CNS 8503     熱浸鍍鋅作業方法
     (4)  CNS 10007   鋼鐵之熱浸鍍鋅
     (5)  CNS 14771   鋼筋混凝土用熱浸鍍鋅鋼筋
     (6)  CNS 15257   熱浸鍍鋅層損傷及裸點修補


3. 太陽能支架在台灣的腐蝕環境
     採用熱浸鍍鋅構件所設置之太陽能支架,在大氣環境中受腐蝕因子影響而產生劣化或破壞的現象,稱為大氣腐
     蝕。圖3-1為鋅金屬在2007年5月〜2008年8月暴露期間之大氣腐蝕分類等位圖;圖中,等位線區間的顏色依
     ISO 9223之鋅金屬最初第一年之腐蝕速率來區分,C5等級以上(CX)以紅色表示,C5等級以粉紅色表示,C4等
     級以藍色表示,C3等級以綠色表示,C2等級以黃色表示,C1等級則以淡黃色表示。
     一般而言,除了在山區的試驗位址外,鋅金屬在台灣的大氣腐蝕環境分類多為C3以上,甚至在西北部海岸,腐
     蝕環境可達CX(2012年ISO 9223將超過C5等級的腐蝕等級稱CX)。在平行海岸線方面,以高鐵沿線為例,針對
     鋅金屬而言,台灣西部大氣腐蝕環境的分類可以大甲溪為界,大甲溪以北地區(如通霄以北之苗栗、新竹、桃園
    、台北市)多為C4等級,大甲溪以南台中市至台南市之間多為C3,但高雄市附近為C4,沿海地區則為C5至CX等
     級。

    
    圖3-1  鋅第一年腐蝕速率之ISO分類 (資料來源:工業技術研究院)
 

4.   熱浸鍍鋅腐蝕防治設計
       根據ISO 9223,金屬的大氣腐蝕環境可分為C1、C2、C3、C4、C5、CX六個等級,其中C1表示腐蝕性非常低
       (very low),C2表示腐蝕性低(low),C3表示腐蝕性中等(medium),C4表示腐蝕性高(high),C5表示腐蝕性非
       常高(very high),CX代表腐蝕性極嚴重(extreme)。鋅金屬在各個環境分類下的第一年與10年、30年的平均腐
       蝕速率如表4-1所示。

表4-1  鋅的大氣腐蝕速率
腐蝕等級 第一年腐蝕率
(g/m2)
10年平均腐蝕率
(g/m2)
30年平均腐蝕率
(g/m2)
腐蝕性
C1 rcorr≦0.7 rav≦0.5 rlin≦0.36 非常低
C2 0.7<rcorr≦5 0.5<rav≦3.6 0.36<rlin≦2.86
C3 5<rcorr≦15 3.57<rav≦10 2.86<rlin≦7.85 中等
C4 15<rcorr≦30 10<rav≦20 7.85<rlin≦15.7
C5 30<rcorr≦60 20<rav≦40 15.7<rlin≦31.4 非常高
CX 60<rcorr≦180 40<rav≦114 31.4<rlin≦92.8 極嚴重
資料來源:ISO 9223- 2012與ISO 9224- 2012

    一般大氣腐蝕環境分類常區分為海洋環境、工業環境、硫氛環境、都市及鄉村環境,參考台灣過去大氣腐蝕腐蝕
   調查的數據比較,其與ISO 9223腐蝕環境分類的對照如表4-2所示。

表4-2 大氣腐蝕分類對照表
一般大氣腐蝕環境分類 ISO 9223 大氣腐蝕環境分類
鄉村、山區 C1、C2
都市 C3
海洋環境、工業環境、硫氛環境 C4、C5、CX
    根據ISO 9224-2012定義之平均腐蝕速率(10年的平均腐蝕率)估算,熱浸鍍鋅附著量550 g/m2在腐蝕性中等的C3
    環境中可保有49.5年以上的防蝕壽命,於腐蝕性很嚴重的C5環境中也可維持12.4年以上的防蝕壽命,CX環境應
    加塗裝作為雙重防蝕。鍍鋅附著量與防蝕壽命的關係如圖4-1所示。各種鍍鋅附著量在各種環境之耐用年限參考
    值如表4-3所示。鍍鋅層耐用年限,係以鍍鋅層附著量之90%除以鍍鋅層所處大氣腐蝕性環境之腐蝕速率評估之
    。而同一支架結構中各構件之鋼材、厚度不同,其耐用年限可能各有不同。

 
 
                         圖4-1 鍍鋅附著量與防蝕壽命的關係 (資料來源:工業技術研究院)
 
                     表4-3 各種鍍鋅附著量在各種環境之耐用年限參考值
腐蝕性分類 鋅金屬10年平均腐蝕率(rav,g/m2) 耐用年限(年)
600 g/m2 550 g/m2 350 g/m2
C1 rav≦0.5 >100 >100 >100
C2 0.5<rav≦3.6 >100 >100 87.5~100
C3 3.57<rav≦10 54~100 49.5~100 31.5~87.5
C4 10<rav≦20 27~54 24.75~49.5 15.75~31.5
C5 20<rav≦40 13.5~27 12.4~24.75 7.88~15.75
CX 40<rav≦114 4.7~13.5 4.3~12.4 2.19~7.88
                           註:1.本表之耐用年限係指純鍍鋅層,不包含表面塗裝之效應。

      熱浸鍍鋅支架在不同的適用環境下之防蝕設計可將其區分為Z1、Z2及Z3等三種系統。各防蝕系統之防蝕層組
     成及其一般適用環境,如表4-4所示。

                      表4-4各暴露環境之防蝕系統
系統 暴露環境 防蝕層組成
Z1 C4以下 熱浸鍍鋅
Z2 C4以下並有景觀、視覺需求 熱浸鍍鋅加外觀性塗裝
Z3 C5及C5X,亦可使用於C1~C4 熱浸鍍鋅加防蝕性塗裝
 
 
5.  熱浸鍍鋅與施工
5.1       材料
5.1.1    鋅料
            依CNS 8503第5.2節及第5.3節之規定。
5.1.2    模組支架
            (1) 模組支架用之鋼料材質須符合CNS 2473 SS400或A36 或SM400 以上等級並經熱浸鍍鋅處理,其鍍鋅
                 層附著量不得低於550g/m2
            (2) 熱浸鍍鋅層附著量應依CNS10007第4節之規定如表4-5 。


表4-5熱浸鍍鋅層適用底材與附著量
符號 鍍鋅層附著量(g/m2) 適用底材(參考)
HDZ35 350 厚度l mm 以上,2 mm 以下之鋼材、鋼鐵製品,直徑12 mm 以上之螺栓、螺帽及厚度超過2.3 mm 之墊圈。
HDZ40 400 厚度超過2 mm,3 mm以下之鋼材、鋼鐵製品及鑄鍛造品。
HDZ45 450 厚度超過3 m,5 mm以下之鋼材、鋼鐵製品及鑄鍛造品。
HDZ50 500 厚度超過5 mm之鋼材、鋼鐵製品及鑄鍛造品。
HDZ55 550 嚴酷腐蝕環境下使用之鋼材、鋼鐵製品及鑄鍛造品。
備 考 1.若要求為HDZ 55 之鍍鋅層, 其底材之厚度宜在6 mm 以上。若厚度小於6 mm 者, 由買賣雙方協議之。
備 考 2.所示的厚度及直徑, 係為標稱尺度。
備 考 3.嚴酷腐蝕環境,例:C5環境以上之地區。
5.1.3     螺栓
5.1.3.1  模組支架用螺栓
             (1) 模組支架用螺栓應符合CNS 3934強度區分4.6以上等級並經熱浸鍍鋅處理,其鍍鋅層附著量不得低於
                   350g/m2
             (2) 搭配之螺帽、墊圈亦應符合前述附著量要求。
             (3) 螺帽之擴孔(tapped oversize)不得大於0.8mm。
5.1.3.2  基礎螺栓
             (1) 基礎螺栓須符合CNS 3934強度區分4.6 以上等級。螺栓於工廠製造完成後施以熱浸鍍鋅處理,其鍍鋅
                  層附著量不得低於350g/m2。搭配之螺帽、墊圈亦應符合前述附著量要求。
5.1.4  鋼筋
            (1) 模組支架用之基座熱浸鍍鋅鋼筋應符合CNS 14771規定,如表5-1。

                       表5-1 鋼筋混凝土用熱浸鍍鋅鋼筋與鍍鋅層附著量
鍍鋅
層等級
竹節鋼筋稱號 鍍鋅層附著量(g/m2)2
等級一 D10
D13以上
915
1,070
等級二 D10以上 610
註:
1.竹節鋼筋之表面積依CNS 560之標稱周長計算後,再乘以1.2倍以求算鍍鋅層附著量。
2.等級一適用於嚴酷腐蝕環境, 例:C5環境以上之地區。

5.2.1     一般規定
5.2.1.1  模組支架之鍍鋅鋼材,均應於裁切、鑽孔等製作工作完成校對無誤後再行鍍鋅,鍍鋅之後,除必要之變形矯
             正及鍍鋅缺陷之修補外,不得再行裁切或打孔。
5.2.1.2 除設計圖說另有規定外,鍍鋅層附著量依CNS 10007第3.2節之規定。
5.2.1.3 模組支架若處於大氣環境分類C5或CX,支架(含螺栓、螺帽、墊圈)除經熱浸鍍鋅處理外表面需再經塗裝處理
            以增加耐蝕性。
5.2.1.4 模組支架用之基座若處於魚塭、海水、鹽灘地中或大氣環境分類C5或CX,基座用熱浸鍍鋅鋼筋,鍍鋅層附
            著量不得低於 1000g/m2之規定。
5.2.1.5 熱浸鍍鋅工廠必須具備ISO 9001品質認證資格,並為中華民國熱浸鍍鋅協會認證合格之資格廠。
5.3       熱浸鍍作業
           (1) 依CNS 8503之規定。
           (2) 鍍鋅表面應平滑,不得具有使用上之缺陷
           (3) 熱浸鍍鋅層損傷及裸點修補依照CNS 15257規定辦理。
5.4      物件鍍鋅前之加工
5.4.1   物件鍍鋅前之裁切毛邊應加以磨成R≧2mm之圓弧狀。對於角鋼、槽鋼或鋼板銲接之重疊面,應將其邊緣加以
           銲封。
5.4.2   管狀製作品、空心結構件、箱型梁等,應有適當之通氣孔,通氣孔位置為每一組件之兩面或對角位置,通氣
           孔直徑應為內直徑或對角長度之[25%]以上,並符合CNS 8503之相關規定。
5.4.3   槽鋼或梁柱上銲接之加勁板或連結板,應事先鑽孔或裁割端角,其大小應足以流通鋅液。
5.4.4   物件銲接時產生之銲渣,應於鍍鋅前完全清除。
5.5      成品檢驗
           成品檢驗包括構件外觀、構件變形量、鍍鋅層附著量、鍍鋅層附著性及鍍鋅層膜厚之檢驗。
5.5.1   熱浸鍍鋅構件外觀
           (1) 外觀檢驗以目視方式進行之,並應進行100%之檢驗。檢驗項目包括裸點、刮痕及殘渣附著。
           (2) 構件之燒灰、縫痕、變色及白銹,不影響構件之防蝕性或施工性,除契約另有規定外,不需檢驗。
           (3) 構件之接合面及接合板之接合面,除應進行第(1)項之檢驗項目外,尚需進行鋅垂滴、顆粒及粗糙等項目
                之檢驗,以保持接合面平整為原則。
           (4) 構件之最終成品不得有裸點。構件有裸點時,單一構件裸點之總面積大於全部表面積之0.5%,或任一裸
                點之面積大於5cm2時,應依CNS 10007第6.4節(a)之規定辦理。其他較輕微之裸點缺陷,應根據CNS
                15257之規定方法進行補修。
           (5) 構件之最終成品不得有穿透鍍鋅層之刮痕。構件有穿透鍍鋅層之刮痕時,根據CNS 15257之規定方法以
                鋅粉漆進行補修。
           (6) 構件之最終成品不得有殘渣附著。構件有殘渣附著時,應以銼刀或研磨機除去。
5.6     允收
          (1) 試樣取樣後,依CNS 1247進行鍍鋅層附著量檢驗。檢驗結果達到契約規定值以上時視為允收。
          (2) 檢驗不合格時,應就檢驗不合格項目加倍取樣進行複驗,必須全數合格方可允收。取樣方式需和第一次流
                程相同。
          (3)  檢驗不合格之同批構件可再去除鋅後,重新進行熱浸鍍鋅加工後,再次送請檢驗。
5.7     現場品質管制
5.7.1  熱浸鍍鋅後成品於工地儲放時,應放在通風、排水良好的地方,避免純鋅因氧化造成白銹(white rust)現象。
5.7.2  熱浸鍍鋅後之物件應防止脆化、翹曲與變形致影響施工品質之情況,若發生翹曲或變形時,不得使用熱整方
          式,以免影響鍍鋅品質。
5.7.3  鍍鋅構件,於運送前,應妥為包裝保護,無論運輸或架設時,如有碰擊損壞之鍍鋅面處,亦應依CNS 15257
          之規定以富鋅漆修補之。
5.7.4  鍍鋅物件經熱浸鍍鋅後,應作表面潔淨處理。
5.7.5  模組支架處於大氣環境分類C5以上,熱浸鍍鋅物件應再加以塗裝,則須經表面清潔處理或掃砂,並依據ISO
          12944選擇適當的塗裝系統或測試方法。
5.7.6  鋼筋混凝土構件若使用熱浸鍍鋅鋼筋時,應依CNS 14771之規定。