重防腐涂料在港口设备上的应用

港口设备(如起重运输机械、钢质趸船、钢栈桥、码头钢管桩等)的钢结构在进行防腐施工时通常会遇到这样的一些问题:

(1)设备腐蚀的速度过快。由于这些设备通常都位处江、海、河、湖的岸边或水中,水汽、盐雾侵蚀相对严重;港口生产时产生的酸性或碱性物质的粉尘积聚在设备表面,更加剧了对设备的侵蚀;防腐施工往往存在预处理清洁不彻底,设备表面堆积的粉尘清洗不干净或旧的锈蚀没能除干净,然后就被直接刷上了漆。

(2)进行一次防腐施工很不容易。岸上设备首先需要对防腐设备冲洗清洁,待干燥后再除锈,若选择手工除锈,则不易彻底,刷漆后不到三四年又锈了,若采用喷砂除锈,则费用高,工期很长,水上趸船还要停产进厂上坞,费时费钱,钢管桩等则根本没法防腐。

(3)港口生产繁忙,设备难以停工,甚至需要在生产情况下进行防腐施工,或者在生产空档的很短时间内抢工。针对以上问题,研究出1个最佳的防腐施工方案迫在眉睫。

一、传统的设备涂装方案

对于港口设备钢结构的防腐涂装,最经典的应用方案是采用环氧富锌底漆+环氧厚浆或者环氧云铁中间漆+丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯面漆。环氧富锌底漆不但附着力优良,而且能提供阴极保护功效(当然产品必须具有足够的含锌量,否则不能构成连续的电屏蔽膜)。环氧中间漆主要起增加膜厚,利用具有片状结构的填料(如云母氧化铁、铝粉、玻璃鳞片等)增强对介质的屏蔽与阻隔作用。面漆则通常选用丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯面漆,其耐候性较为突出,在一些对面漆耐候性和质感性要求不高的场合,也可以采用单组分的丙烯酸面漆来代替。以上经典方案存在的最大缺点就是对表面预处理的要求比较高,须进行喷砂处理至Sa级(最低Sa2级)。对于预处理实际做不到以上要求的防腐,传统上多采用球氧磷酸锌等容锈性相对较好的底漆来代替,其价格相对比较便宜(所用填料价格低廉且所占比重很大,防腐性能很差,往往达不到预期的防腐效果。

二、改性环氧重防腐涂料的研究

20世纪90年代中后期不断发展起来的改性环氧低表面处理漆则很好地解决了传统的环氧漆所存在的问题,即使用于表面预处理很差也能表现出优良的油漆性能,作为通用的环氧类防腐涂料其综合防腐性能更比传统的环氧漆有很大的提高,其研究与发展颇为引入注目,各国际著名品牌的涂料生产厂家都相继开发这类产品,如佐顿的JUTOMASTRIC系列,当用于水下时会添加铝粉作为填料以增加屏蔽性(不具备阴极保护效用),而国内厂家的研发总的来说略显迟后。深圳市群致力涂料化工有限公司研发的省工型系列改性环氧涂料具有带锈带潮,防盐雾防潮湿、防酸碱性等特点,同时,底漆兼顾具有阴极保护的功效。

(1)高性能的合成树脂和颜填料决定涂料性能

该涂料通过对以环氧树脂为主的多种树脂在高温控压下进行聚合改性(不同于普通的混合冷拚改性),成功合成的改性复合树脂,不但能跟基材螯合(实现带锈功能),而且还具有优秀的综合耐蚀性能,从而有了实现重防腐性能与省工功能完美结合的基础;与此同时,开创性地运用特殊颜填料,进一步提高了该涂料的综合性能,使该涂料呈现出一些特别的特性(漆面硬而光亮,有弹性,水阻系数小等)。

(2)全新的带锈机理

为了应对工程防腐实际需求,如今带锈涂料不少,传统的带锈涂料,其作用机理分为转化型、稳定型和其他型,这些涂料通过在填料中添加转化液、络合物稳定剂等来转化或钝化铁锈以实现带锈的功能,受其带锈机理的限制,这些涂料的一个共同缺点就是,涂料的防腐性能都不佳,与常规的(非带锈型的)重防腐涂料相比,防腐性能明显不如,所以严格地说它们算不上是真正的重防腐涂料,带锈只不过是权宜之选。省工型改性环氧重防腐涂料与以上不同,采用的是全新的带锈机理———整合转锈机理。它不靠填料中的添加物,而是靠改性复合树脂本身,通过与金属基材及铁锈产生物理化学反应,将树脂、颜填料、稳定的锈层转化物以及金属基材的分子螯合在一起形成强固的复合屏蔽层。由于该屏蔽层是与基材金属螯合在一起的,所以可近似地认为屏蔽层下的离子交换通道被彻底消除,而其屏蔽层的高度稳定、致密和电绝缘性,更有效地阻止了离子的穿透,使得电化学过程的外部通道也被切断。因此,其腐蚀电流被限制在极小的数量级,长效重防腐性能十分出色。此外,该屏蔽层不但可以有效地阻止氧化离子向金属基体扩散,而且,只要树脂涂层存在,还可以将新氧化生锈的锈点再一次转化并固定,从而彻底堵塞了再腐蚀通道。因此,该涂料不仅与金属基体之间的附着力远高于一般底漆,而且具有很强的带锈防腐能力。由于它是靠树脂而非颜填料、添加剂起螯合作用,所以也为自由地使用颜填料创造了广阔的空间,从而分化而得到非常广泛的产品系列。

（3）可带潮、可与新旧漆膜相容

潮湿的钢铁表面涂以防腐层,对于绝大多数涂料而言,水份都会滞留在涂层下,一方面阻止漆膜与钢铁结合,继续促使钢铁锈蚀而生成疏松的腐蚀产物;另一方面随温度的变化,水份有局部的液气相变化和体积的胀缩,对漆膜产生机械力破坏,久之则漆膜起泡、剥离,所以潮湿对于防腐是一大隐患。而在一些特殊的环境下,要求做到施工表面干燥,环境相对湿度适宜比较困难,涂装施工时,有时还会遇到钢材表面产生凝露的现象(虽然只是局部的或轻微的),极易被施工人员忽略,从而造成隐患,不用多久,涂层即会剥落。省工型重防腐涂料,其树脂的亲铁功能远远强过水的亲铁功能,所以当其在潮湿面施工时,立即与铁亲合,将水挤走而进入涂层,紧接着水份通过分子的迁移逐渐透过涂层而逸出,所以带潮施工,既能省工,又容易保证施工质量。

（4）省工型重防腐涂料特点

作为严酷环境下应用的重防腐涂料,其综合防腐性能非常优秀,其各项性能指标较之常规的重防腐涂料普遍要优数倍乃至十多倍。譬如,中性盐雾中耐腐蚀达h,耐湿热h。此外,耐候性、耐化学介质腐蚀性能突出,抗冲耐磨好,附着力大。普通规格防腐,其涂层寿命可达10年以上;加强型规格防腐,其涂层寿命可达20年以上,甚至30年以上。不含各种有机酸、无机酸,不使用含铅、铬等有害物质,使用过程三废少,有利于环境保护。其漆膜属实际无毒级,可用于流动饮用水场合的防腐蚀。可以带锈涂装(预处理仅要求手工除锈St2级),而且还能够带潮施涂,干湿两用,具有广谱、良好的相容性,能与绝大多数金属、非金属材料螯合,因而可以在金属、木材、混凝土等表面,以及绝大多数新旧漆膜上施涂,附着牢固,广泛的适应性方便了用户,降低了防腐材料储备的种类和施工的繁琐。施工工序少,一次成膜,可实现底漆、面漆合一,费用低。施工温度范围较宽(5°C～50°C),常温下既能较快固化。无溶剂水下环氧漆是改性胺固化的高性能环氧漆,可以在水下进行涂装,在0°C以上温度固化,固化后的漆膜具有优异的耐海水和淡水的性能、耐化学品性能,漆膜坚韧、耐磨、抗冲击、附着力强。在极端恶劣的条件下,特别适合用于港口、海上平台、水下钢结构、潮差区(水位变化区)钢结构、木材、玻璃钢、混凝土部件、桩基等及工业水管线等的防腐蚀保护、现场修理。

三、新一代省工型改性环氧

重防腐涂装方案

该方案采用湿喷砂工艺清洁并除锈,然后刷涂可带潮施涂的省工型改性环氧重防腐涂料,具有以下突出优点:

(1)预处理可以做得很彻底,不但冲洗干净(水压很高并夹着砂),湿喷砂的效果也很好(湿喷砂的压力远高于干喷砂,并有水流挤冲),而且效率非常高。同样的预处理清洁度等级,如Sa级标准,湿喷砂与干喷砂工艺相比较,效率要高出至少5倍以上。加上省去冲洗和干噪的时间,湿喷砂的效率要比干喷砂高得多,考虑到配套所采用的省工型重防腐涂料对预处理之后的表面状态的要求低,一般情况下只需达Sa级即已足够,甚至允许Sa1级,所以实际施工效率高。

(2)采用的省工型改性环氧重防腐系列涂料,除了可以带潮施工,以及对预处理不彻底的容忍性好外,其防腐性能较之传统的环氧类漆更出色,尤其它的耐酸性、耐盐雾性和耐湿热性等都非常杰出,所以该防腐方案效果理想。只要适当掌控好湿喷砂后的清洁度标准等级,通过该防腐施工方案施工后的设备可以恢复达到新设备的状态。

(3)施工效率高、工期短,对设备运行停机影响少,加上湿喷砂设备机动性也比干喷砂设备好,所以安排施工方便易行。比如说一条带式输送机运输线,如果停机时间超过6～8h以上,就可以将整条输送机作业线(或很长的带式输送机作业线的一部分)防腐施工做完交付使用,并且清洁除锈做得彻底。

(4)施工费用低,比手工除锈施工费用略高,比干喷砂低,海边施工可以用海水进行湿喷砂,然后用少量淡水冲淋后刷漆。

四、工程应用实例

(1)三峡工程永久船闸坝基锚杆防腐这是三峡工程中,对防腐涂料长效防护性能要求最高的应用场合之一,要求有效防护80年(先进行预处理再涂漆)。通过对国内外涂料产品的对比筛选,最终选用的是该省工型重防腐涂料。

(2)葛洲坝拦污栅防腐拦污栅位于水轮机进水口上方,常年受高速流动且夹带大量泥沙的水流冲刷,枯水期又曝晒于阳光下,腐蚀环境恶劣。业主曾采用多种方法进行防腐,包括镀锌、用无机富锌涂料等,效果都很差,一个汛期下来,就见严重锈蚀。采用了省工型重防腐涂料之后,效果理想,使用6年后,涂膜仍然保持良好。

(3)海军潜艇鱼雷发射管舱防腐“”潜艇是我国目前最先进的常规潜艇,其鱼雷发射管舱的腐蚀环境十分恶劣。鱼雷发射时,舱内产生高温并有很大的负压,对涂料形成拉拔力,因而对涂料附着力要求特别高;发射过后,舱内注入海水冷却,然后再排空。整个过程是,海水侵蚀,干湿交替,冷热交替,负压拉拔。此外,舱内空间非常狭窄,一个人钻入舱内转身都相当不易,施工难度可想而知。试过多种涂料以及其他方法都不能满足要求,选用该省工型重防腐涂料后能保持涂层3年有效。

(4)舰船内舱防腐舰船内舱干湿交替,积水积污,腐蚀环境恶劣,但由于武器、动力、电子等装备密集,施工受限制,防腐蚀治理费用高,效果差,一直是一大难题。海军某部通过采用省工型重防腐涂料与磨料水射流除锈技术(湿喷砂)结合,成功地解决了这一国内外内舱防腐蚀的难题,彻底改变了内舱严重腐蚀的状况,延长了舰船的使用寿命,该技术作为海军舰船维修的一项重大科技成果获鉴定通过。

(5)自来水管网、埋地管道的超长期防腐蚀保护自来水管网用涂料,需要涂料本身无毒性且长效防护性能优异(许多场合常希望防护20年、30年甚至更长)。埋地管道同样要求长效防护。为了提供长效的防护功能,埋地管道通常的用法是涂料涂敷加玻璃布缠绕相结合使用,涂敷涂料底涂常采用无机富锌底漆或环氧富锌底漆,外涂多采用环氧沥青漆与无腊玻璃布缠绕交替。这样施工存在的问题:一是所用涂料与管壁粘结力不足或耐久性较差,久之产生疏松层,导致“剥皮”、“起光”而失效;二是施工工艺繁复,整体费用高;三是外涂采用的沥青类涂料不环保,数年后将被禁用。深圳市自来水公司和东莞市自来水公司,先后采用省工型重防腐涂料,彻底解决了上述问题。其一无毒,可用于流动饮用水场合;其二可提供长达20年以上的防腐蚀保护,且涂层与管壁结合牢固,无“剥皮”“起壳”之虑;其三施工简便,预处理要求降低,甚至还可以现场带潮涂装,可省去缠绕玻璃布,整体费用通常能够得到较大幅度的降低。通过多年的跟踪检验和采用先进的测试方法,表明该防腐涂料是适合用于上述场合的理想涂料。上述分析说明:省工型重防腐涂料可以应用于港口设备(如起重运输机械、钢质趸船、钢栈桥、码头钢管桩等)钢结构的防腐,以取代常规防腐涂料。

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