David Beamish, DeFelsko公司
原文发表于。材料性能》（2004年2月）；涂料和衬垫部分
更新。10月, 2021
最佳的环境条件对于涂层和衬里的表面准备、应用和固化是至关重要的，以最大限度地提高成功的性能。本文介绍了应该观察和测量的五个环境条件以及每个条件对成功工作的影响。它还涵盖了几种机械和电子测量设备，并讨论了每种仪器的正确使用。
表面准备以及涂层和衬里的应用应在最佳环境条件下进行，以帮助防止故障。有各种仪器可以测量应该观察和跟踪的五个条件。
众所周知，大多数涂料在低温和高相对湿度（RH）下无法正常干燥。人们较少了解的是表面湿度对材料的寿命和性能的影响。
当较温暖、潮湿的空气与表面接触时，水分就会在表面形成，这个过程称为冷凝。水分会导致未受保护的钢铁生锈。困在涂层和基材之间，湿气可能会导致应用系统过早失效。
喷砂表面的轻度冷凝可能难以观察。与其说是检测这种水分，不如说是用仪器来帮助评估水分首先形成的风险。在涂装过程之前、期间和之后都应进行测试，计算露点温度。露点温度应与表面温度进行比较，以确保两者相距足够远，不可能形成水分。
仔细观察大气条件并充分了解其对涂层和衬里应用的质量和长期健康的影响，对所有承包商和检查员都很重要。
评估基材上形成湿气的风险所需的第一个参数是要准备或涂抹的表面的温度和该表面附近的空气温度。在夜间，钢结构工程通常会辐射热量并被冷却到空气温度以下。在白天，它吸收热量，通常比空气温度高。
由于表面温度通常与空气温度不同，特别是在室外施工时，应测量这两个温度，以避免在空气或钢材温度过高或过低而无法形成满意的薄膜时出现应用问题。在不正确的温度下施工会导致缺陷，如：起泡、针孔、缩孔、干喷和泥浆开裂。涂料制造商应规定应用涂料的最高和最低表面温度。
ASTM D3276，"Standard 涂装检查员指南（金属基材）"1指出，涂层应用的最低表面温度通常为40ºF（5ºC）。对于 "冷固化 "的单组份或双组份系统，它可能低至0ºF（-18ºC），或者对于传统的双组份系统，它可能低至50ºF（10ºC）。涂料规格可以进一步说明，当温度下降并在下限的5ºF（3ºC）范围内时，不应进行涂装。
涂料应用的最高表面温度通常为125ºF（50ºC），除非有明确的规定。太热的表面可能会导致涂料溶剂快速挥发，从而导致施工困难，起泡，或形成多孔的薄膜。
固化率直接受到相对湿度的影响--空气中的水分含量以在特定温度下可能的总含量（饱和度）的百分比表示。充满水分的空气不能像干燥空气那样容纳大量的溶剂。因此，高相对湿度可以延缓溶剂的蒸发速度。由于这个原因，涂料或衬里可以应用和固化的最大相对湿度通常被设定为85%。然而，有些涂料需要水分才能固化。因此，检查涂料的规格是很重要的。
露点温度是水分开始在钢铁表面形成的温度。它是一定体积的空气必须冷却到的温度，以便达到饱和状态。它是空气温度和相对湿度的一个函数。
最后要注意的参数是表面温度和露点温度之间的差距。如果它们相同，就可能形成湿气。即使它们很接近，水分形成的风险也可能高得令人无法接受。ASTM D3276和国际standard ISO 8502-42等文件规定，在涂层的关键3个阶段：准备、应用和固化，表面温度必须至少比露点温度高5ºF（3ºC）。这个最小的间隔也有助于在溶剂蒸发或应用冷的涂层材料时使表面温度降低。
空气温度、露点温度和相对湿度可以用吊索或电池操作的测心仪来测定。这些仪器都配备了两个温度计。第一个温度计，称为 "干球"，测量环境空气温度。第二个温度计被包裹在一个薄纱袜或灯芯中，在使用前被弄湿，因此被称为 "湿球"。这个 "湿球温度 "代表袜子里的水蒸发所造成的热量损失。低相对湿度会导致更快的蒸发速度，湿球温度比高湿度低。
吊索式测心计（图1）在空气中旋转，以获得两个温度值。电动测心计保持静止状态，因为电机驱动的风扇将空气抽过温度计。
仔细阅读说明。在每一次测试之前，都要对仪器进行适当的检查和准备。定期检查潮湿的覆盖物并保持良好状态。水从薄纱上蒸发后，总会留下少量的固体物质。因此，最好是尽可能使用纯水，并不时地更新薄纱。
测试的物理位置和在湿球上旋转或吹气的时间是直接影响测试结果准确性的因素。温度计应快速旋转15或20秒；停止并快速读取湿球，因为当空气运动停止时，它将开始变化。试验应重复进行，直到两个或更多的湿球读数等于所获得的最低读数。
为了获得最佳的准确性，测心仪应在阴凉处旋转。观察者应面对风，来回走几步，以防止他们的身体对观察产生不利影响。请注意，当温度接近或低于冰点时，测心仪并不是一个非常可靠的测量湿度的仪器3。
心理测量仪不能直接测量相对湿度和露点温度。这些值是用一个公式计算出来的，其中插入了干球和网球温度。可以用图表和计量心理学的滑块计算器来计算。诸如美国气象局的计量心理学表（图2）等图表使这一确定更容易一些。选择与当地当天的大气压力相对应的表格：这个数值可以从最近的机场气象局获得。一般来说，使用30英寸（76厘米）的水银，对应于海平面。在较高海拔地区，使用29至23英寸（74至58厘米）。
仔细阅读温度计，因为有很多机会出现插值错误。从温标和湿度查询表获得的数值的微小差异会导致相当大的不同结果。
这里有一个例子。假设干湿球温度计的读数都是以1度为单位，但你可以插值到1/2度。考虑到典型的+1度精度，如果干球温度是75ºF（23.9ºC），湿球温度是73ºF（22.8ºC），可能的记录值可能与表1中的值相似。
尽管两个温度计的数值都在公差范围内，但由此产生的湿度公式计算结果却相差8.8个百分点!如果使用查询表而不是公式计算，差异可能更大。这种误差预算在非常低和非常高的相对湿度下的湿/干球计算中是最大的。
相对湿度也可以直接从湿度计上读出，或者用水文图连续记录。
像图3所示的表面温度计使用一个双金属感应元件。它可以用磁力吸附在钢铁表面，而胶带可以将其固定在其他表面。
温度计应在原地停留足够长的时间使温度稳定下来--通常是2或3分钟。在进行最终读数之前，请轻敲表盘，并注意直读。避免阳光直射、风、热辐射、暖气或通风管道，或其他类似情况。获取热区和冷区以及平均区域的数据。
数字式、非接触式红外测温仪，如 PosiTector IRT或PosiTector DPM IR，也可用于测量表面温度。仔细阅读仪器的说明。仪器离表面越远，测量的区域就越大，导致潜在的误差。
大气条件总是在变化：因此，应经常进行测量和计算。四个小时是一个典型的最低期限。建议在工作前、工作中和工作后对不同地点进行测量并记录条件。一些规范要求在喷砂清理过的钢材暴露在外或涂层或衬里固化时进行连续测量：连续测量确保金属的温度高于露点。
有些仪表只计算露点温度，但更实用的仪表有一个附加的表面温度探头（图4）。表面温度探针允许仪表计算并显示重要的delta值--表面温度和露点温度之间的差异。
连续测量是数字式多合一仪器迅速普及的原因之一。它们大大简化了测量和计算关键环境参数的过程。快速响应的精密传感器提供准确、可重复的读数，具有高可靠性和长期稳定性。通常可提供显示可直接追溯到国家标准和技术研究所标准的校准证书。
PosiTector DPM 露点仪连续并同时在液晶显示器上显示所有五个环境参数。不仅显示数值，而且这些数值可以在按下一个按钮后连同日期和时间一起存储在测量仪的存储器中。更好的是，输入一个时间间隔，仪器就可以在无人看管的情况下记录该间隔的所有五个数值--比如每15分钟或每小时（图5）。记录的数据可以储存起来，直到露点仪从该地点被取回，或者用户可以启用远程监控，看到现场的实时数据。这对于保持涂装前、涂装中和涂装后的环境条件的完整记录是很方便的。
一体化仪器，如PosiTector DPM 露点仪，通常比机械方法具有更高的精确度，更简单，反应更快。在爬梯子或脚手架时，或在到达遥远的地点和难以到达的小区域时，它们的单手操作很方便。显示器上的输出是快速和连续的。
其他一体式露点仪，如PosiTector DPM L露点仪记录仪，具有环境密封的容器，可以自主测量环境条件长达200天而无需更换电池。
数字仪器提供的另一个优势是，它们消除了测量中的许多猜测。许多型号的仪器都有报警功能，当表面温度过于接近露点温度时，会自动提醒用户；这一功能预示着水分形成的高风险。大多数都以摄氏或华氏单位显示。有些只在表面温度值稳定后才记录该值。换句话说，触摸一个冷或热的表面，仪器将测量温度读数，因为它下降或上升到实际表面温度。几秒钟后，一旦仪器确定读数已经稳定，仪器就会发出蜂鸣声并冻结显示。这在测量偏远地区时特别方便，因为那里的显示屏很难或无法看到。
1.ASTM D3276-15e1，"Standard 涂装检查员指南（金属基材）"(West Conshohocken, PA: ASTM 2015)
2.ISO 8502-4:2017，"应用涂料和相关产品前的钢铁基材准备--评估表面清洁度的测试--即湿球和干球第4部分：涂料应用前的冷凝概率估算指南"（瑞士日内瓦：ISO，2017）。
3.ASTM E337-15，"Standard 用心理测量仪测量湿度的测试方法（湿球和干球温度的测量）"（West Conshohocken, PA: ASTM 2015）。
DAVID BEAMISH（1955 - 2019），DeFelsko公司前总裁，该公司是一家位于纽约的手持式涂层测试仪器制造商，产品销往世界各地。他拥有土木工程学位，在这些测试仪器的设计、制造和销售方面拥有超过25年的经验，涉及各种国际行业，包括工业涂装、质量检测和制造业。他主持培训研讨会，是各种组织的积极成员，包括NACE、SSPC、ASTM和ISO。
