在许多工业场合都对原材料和水刀设备的表面质量提出了较高的要求，如冶金工业在轧制板材或管材中的氧化皮清理、机械加工行业在加工前对原材料表面质量的要求，以及船舶等行业对涂装表面的预处理等，都需要对材料表面的氧化皮、污垢、锈蚀等彻底清除以满足作业要求。涂覆于金属材料表面的油漆和保护涂层的性能，在很大程度上取决于涂装前材料的表面状态。其中主要影响因素有锈蚀和氧化皮、表面污垢（如盐分、油脂、灰尘等）以及表面粗糙度。

    为了提供评定这些因素的方法和对获得洁净钢材表面的预处理方法提供指导并指出每一种方法达到规定清洁度等级的效力，国内外有关部门经过大量的试验研究和统计分析，对钢铁表面的锈蚀等级、采用不同方法达到的预处理级别制订了相应标准，主要有：

    (1)IS08501-1988：钢材在涂装油漆及和油漆有关产品前的预处理，表面清洁度的目视评定。

    (2)IS08502-1988：钢材在涂装油漆及和油漆有关产品前的预处理，表面清洁度的评定试验。

    (3)IS08503 -1988：钢材在涂装油漆及和油漆有关产品前的预处理，喷射清理过的钢材表面粗糙特征。

    (4)IS08504-1988：钢材在涂装油漆及和油漆有关产品前的预处理，表面预处理方法。

    在IS08501 - 1988标准中将未涂装的已安装钢结构表面以及库存钢材表面上通常存在的氧化皮和铁锈分为四级（称为锈蚀等级），还将未涂装的钢材表面及全面清除原有涂层、经表面预处理后的钢材目视清洁度分为若干个等级（称为预处理等级），这些清洁度的等级与涂装前用的表面预处理方法有关。IS08501 - 1988的相关部分是目视评定锈蚀等级和预处理等级的依据，它包括28张典型样板的照片，其中24张源于瑞典标准SIS05900 - 1967涂装前钢材表面预处理图谱标准，另外四张源于德国标准DIN 55928第四部分附录1（1978年8月），用有机涂层和金属镀层防止钢结构的腐蚀表面预处理及检测、照片标准。锈蚀等级分别用A、B、C、D表示，以文字叙述和典型样板照片共同定义：

    (l)大面积覆盖着氧化皮，而几乎没有铁锈的钢材表面；

    (2)已开始锈蚀，且氧化皮已开始剥落的钢材表面；

    (3)氧化皮已因锈蚀而剥落或者可以剥除，但在正常视力的观察下仅见到少量点蚀的钢材表面；

    (4)氧化皮已因锈蚀而剥离，在正常视力的观察下已可见到普遍发生点蚀的钢材表面。

    IS08501-1988适用于涂装前采用诸如喷射清理、手工和动力工具清理以及火焰清理方法处理过的热轧钢材表面。但这些方法，尤其是喷射清理方法也可适用于具有足够厚度、能抗因磨料冲击或动力工具除锈操作而引起变形的冷轧钢材，也适用于除了残余氧化皮之外还牢固地黏附着残余油漆和其他附属物（如可溶于水的盐分、焊渣等）的钢材。

    IS08501 - 1988规定的预处理等级由除锈作业之后表面外观状况的文字描述以及典型样板照片共同定义。不同的预处理方法类别采用相应的字母表示。如Sa-喷射清理（干法或湿法）；St-手工和动力工具清理；Fl-火焰清理。在代表预处理方法类别的字母后如有阿拉伯数字，则表示清除氧化皮、铁锈和原有涂层的程度。照片标有除锈前原有锈蚀等级和预处理等级的符号，如B Sa2 1/2。

    以喷射方式进行的表面预处理，以字母“Sa”表示，其预处理等级的意义为：

    (1) Sal-轻度喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。样板照片为BSal、CSal和DSal。

    (2)Sa2-彻底喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应

无可见的油脂和污垢，而且几乎没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物，任

何残留物应是牢固附着的。样板照片为BSa2 .CSa2和DSa2。

    (3)Sa2. 5-非常彻底的喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。样板照片为ASa2.5、BSa2.5、CSa2.5和DSa2.5.

    (4)Sa3-使钢材表面洁净的喷射清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。该表面应具有均匀的金属光泽。样板照片为ASa3、BSa3、CSa3和DSa3。

    该标准中没有包含ASal、ASt2和ASt3的照片，因为这些预处理等级是不能实现的。

    在目视评定钢材表面时，不管是在良好的散射日光下或照度相当的人工照明条件下进行，都应凭借正常视力，将其与每一张照片进行比较，并应将相应的照片尽量靠近地放在要检测的钢材表面的平面上。评定锈蚀等级时；记录下显而易见的最差的等级作为评定结果；评定预处理等级时，记录下与钢材表面外观最相近的等级作为评定结果。

    除ISO标准外，其他许多国家和行业也都制订有自己相应的表面预处理标准。其中主要有SIS055900 - 1967、DIN 55928第四部分(1977)、DS 2019(1967)、AS 1627第9部分(1974)、ASTMD2200 - 67(1980) .SSPC：Visl- 82T、JSRASPSS-1975等。最初，SIS 055900是由瑞典腐蚀协会和美国材料试验学会(ASTM)及美国钢结构涂装协会(SSPC)共同制订的，许多国家的标准都参照了标准SIS 055900，并构成了IS0 8501-1988的主要部分。

    目前，国内由全国船舶标准化技术委员会制订了专业标准-CB3092-81船体除锈标准；此外，海军装备部在1987年10月1日发布了适用于小型机械工具（小型风动、电动和高压水除锈设备）及手工工具（各种敲锈锤、刮锈刀、钢丝刷、砂布等）的除锈质量检验标一准——HJB 4-87海军舰船维修除锈标准。

    随着水射流应用的普及和水射流作业效果与其他作业方法效果在材料表面外观和表面状态上的区别，国外已经开始制订一些水射流表面处理专用规范和指南。美国国家腐蚀工程师协会(NACE)和钢结构涂装协会(SSPC)在多年研究的基础上颁布了一套联合标准NACENo.5，SSPC- SP - 12，将表面状态分为3种可视表面状态（如其他喷射清理标准所规定的）和4种不可视表面状态(定义为表面洁净度，Surface Cleanliness)。4种可视表面状态WJ -l、2、3、4同NACE No.1、2、3、4或SSPC- SP-5、10、6、7相当。

    SC-1：该表面经现场使用灵敏度接近实验室试验用的仪器检验，认定没有任何可测得的杂质物。这一标准指标所说的杂质物为水溶性氯化物、铁质盐和亚硫酸盐。

    SC-2：该表面经用现场或实验室有效的再重复使用的仪器检验，氯化物杂质小于7g/cm2，可溶性铁离子杂质小于10“m/cm。，亚硫酸盐杂质小于l7ym/cm2。

    SC-3：该表面经用现场或实验室有效的再量复使用的仪器检验，氯化物杂质和亚硫酸盐杂质均小于50tim/。mz。

    此外，针对不同的作业工艺，SSPC.海军、造船技术协会和有关公司也都有相应的规范和指南。人们认识到，影响表面处理质量的重要因素有3个：可视清洁度(Visible Cleanliness)，表面粗糙度(AnchorProfile)，不可见污染(Invisible Contaminants)，如盐分等。前两种是大家所熟知的，而第三种还没有引起人们足够的重视。通过研究表明，表面盐分往往比清洁度对涂层性能的影响更大，而除去盐分最有效的方法就是用水进行作业。

    由笔者2003年编制的国家标准GJB5251- 2003《舰船用超高压水射流除锈设备通用规范》已正式由国防科工委发布实施。该标准是国内外第一个以除锈设备为内容的产品国家标准，该标准为了大范围涵盖钢质表面预处理工艺与设备，将压力范围确定在125 - 250MPa，机组功率范围为ll0-250kW，该标准对高压泵、自动爬壁清洗器、喷枪、溢流阀、安全阀等重要部件提出了明确的技术要求，将水射流除锈等级与国际标准除锈等级一一对应起来，提高易损件寿命指标和质量保证规定。本标准的实施为我国发展这一技术市场和引进国外同类设备的市场准入提供了强制性依据。

    除锈设备产品标准在国际上尚为空白，由于标准对产品的指导意义，我国在这方面走在了前列，已经实施的相关标准有（均由笔者负责编制）：

    JB/T8093 -1999    高压水射流设备

    JB/T6909 -1993    超高压泵

    JB/Tl0351-2002  超高压水切割机

    JB/T85061-1997  高压水射流清洗作业安全规范

    GJB-5251-2003  舰船用超高压水射流除锈设备通用规范

    产品标准的主要内容是各类产品的型式与基本参数、技术条件和试验方法。

    水能使钢质表面生锈，对此人们深受其害，当人们用最原始的锤击方法敲下了锈层的时候，意外的收获在于锈层因是金属本体的附着物，是能够用外力剥除的。当人们充分认识到一束凝聚的水拥有打击力功能的时候，不再怀疑水也应该能够除锈，问题在于通过什么途径赋予水除锈的足够能量，使其像锤击，又像刀削。为此，水射流除锈技术在近20年经过了屡败屡战的历程，终于实现了商品化，进入商业应用。钢质表面锈层形貌与效应图，它提供了一个直观的锈层物理模型。

    铁锈是钢铁由于受周围介质氧化腐蚀，而在其表面上生成的以+2价或+3价铁的氧化物或氢化物为主的，有时还会有少量其他铁盐的沉积物。铁锈一般是碱性的，铁锈的成分及其组织结构性质因材质、环境介质和温度的差异而不同，其中介质和温度因素的影响作用最大。

    在潮湿的大气中，最初形成的铁锈的主要成分是Fe。O。．nH：O。当这些腐蚀产物达到一定的厚度时，还会影响大气腐蚀的电极反应。锈层处于湿润的条件下，氧的扩散通路被限制时，可以作为氧化剂，而在阴极被还原，产生下面的阴极去极化反应4Fe2 03’nHzO+Fez+= 2e--3Fe3 0d +4HzO

    而当锈层干燥时，它是透氧的，具有磁性的黑色的Fe。O。又被渗入锈层的氧气重新氧化，变成铁红色的。

    当锈层再受潮时，Fe20。吸水后再度发生阴极去极化反应，在靠近铁基体的部位，重新转化为Fe。0。。由此可见，在干湿交替的条件下，钢铁所带有的锈层能加速腐蚀的进行，因而生成的铁锈也较严重。钢铁在常温大气中的锈蚀产物是疏松的，主要以Fe。0。为主+是夹在Fe：O。和Fe中间很薄的过渡层，随着温度的升高，有增厚的倾向。

    钢铁在水溶液中，表面锈层的形成要经历电化学腐蚀产生铁离子，铁离子向溶液内部扩散，铁离子浓度逐渐增加和在钢铁表面优先达到饱和析出铁的氧化物及铁盐沉积物的过程。而在海水中，随着盐浓度的增加，使腐蚀速度增大。试验表明：在30%NaCl的水溶液中出现了腐蚀速度的最大值。

    氧化皮则主要是钢铁在高温(500℃- 1000℃)下遭受含氧大气腐蚀的产物，钢铁的高温氧化生成氧化膜，从内到外分别为Fe0、Fe2 03和Fe30。；当温度超过570℃时，水刀氧化层中出现大量有晶格缺陷的Fe0，使Fez+易于扩散，氧化速度大大增加。