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水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的研制與應(yīng)用
摘要:年大約占國(guó)民生產(chǎn)總值2%-3%的財(cái)富因腐蝕而化為灰燼,油田的集輸管道多為無(wú)縫鋼管,腐蝕會(huì)大大縮短管線使用壽命。為了減緩腐蝕,延長(zhǎng)管線使用壽命,涂層保護(hù)是經(jīng)濟(jì)易行、技術(shù)可靠的一種重要防腐蝕方法。 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化涂層材料兼具有機(jī)涂層材料和無(wú)機(jī)涂層材料的優(yōu)點(diǎn),具有優(yōu)異的物化性能,熱穩(wěn)定性好,是目前涂層材料的發(fā)展方向之一。
關(guān)鍵詞:防腐,防腐工程,防腐處理,防腐涂料,鋼結(jié)構(gòu)防腐
1 水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的性能
1.1 防腐涂料附著力
水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料由于硅酸鹽與鋅粉反應(yīng)的同時(shí),還與鋼鐵反應(yīng)形成硅酸鋅鐵絡(luò)合物,因而對(duì)鋼鐵表面形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵,從而可抵有機(jī)物、氯化物、水、海水等的侵蝕,達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)防腐的目的。
1.2 防腐涂料耐蝕性能
該涂料的防銹蝕機(jī)理是通過(guò)鋅與鋼鐵基材表面直接接觸,當(dāng)腐蝕介質(zhì)滲入漆膜與鋼鐵界面就會(huì)形成一個(gè)由鋅-鋼鐵組成的原電池,因鋅的電化學(xué)活性(標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.763V)較鐵(-0.449V)活潑,鋅為陽(yáng)極失去電子而犧牲,鐵為陰極得到電子而得到保護(hù),即所謂鋅起到了陰極保護(hù)作用。另外犧牲的鋅形成Zn2+與空氣中的水分和二氧化碳反應(yīng)生成堿式碳酸鋅[3Zn(OH)2•3ZnCO3]等產(chǎn)物,這些不溶于水、不導(dǎo)電的腐蝕產(chǎn)物填充在漆膜空隙中,如某點(diǎn)鋅粉已消耗(或有漏點(diǎn)或缺損)則腐蝕產(chǎn)物就會(huì)沉積在此處基材上形成致密膜,阻擋、屏弊腐蝕因子透過(guò),從而進(jìn)一步延長(zhǎng)防銹蝕的時(shí)間,這些反應(yīng)的結(jié)果即所謂富鋅漆具有自修復(fù)性能。
1.3 防腐涂料耐熱性
工程中各類構(gòu)件經(jīng)涂裝后,下一步組裝時(shí)切割和焊接是主要的加工作業(yè),因此底漆的可切割性和可焊接性,即其耐熱性能在鋼結(jié)構(gòu)防腐中十分重要,即在作業(yè)時(shí)漆膜的燒損面積應(yīng)小,一般蔓延應(yīng)在10~25mm內(nèi),水性無(wú)機(jī)防腐涂料在形成硬化膜時(shí)以聚硅氧烷(Si—O—Si)相結(jié)合,這種Si—O鍵的結(jié)合能為 445.2kJ/mol,比形成有機(jī)高分子的C—C鍵結(jié)合能(346.9kJ/mol)大得多,因而無(wú)具有更強(qiáng)的耐熱性。
該涂料的主要性能如下:
(1)防腐涂料抗海水性:23.6海里/小時(shí)海水高速?zèng)_擊112小時(shí),涂膜表面不起泡、不脫落。
(2)防腐涂料耐熱性:400℃下加熱10小時(shí),涂膜表面不起泡、不脫落。
(3)防腐涂料抗沸水性能:沸水煮24小時(shí)涂膜表面不起泡、不脫落。
(4)防腐涂料老化性:涂膜表面1000小時(shí)無(wú)可見(jiàn)變化。
(5)防腐涂料抗溶劑性:在甲苯、合成潤(rùn)滑油、航空煤油、航空汽油中浸泡45天,涂膜表面不起泡、不脫落。
(6)防腐涂料高低溫沖擊實(shí)驗(yàn):—45℃/75℃循環(huán)分鐘共500次涂膜表面無(wú)變化。
(7)防腐涂料耐濕熱性: RH〉95%30天涂膜表面不起泡、不脫落、無(wú)腐蝕。
(8)防腐涂料附著力:一級(jí)〉3.8MPa。
2 水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的原理
在鋼材防腐涂料中鋅的含量以及鋅粉顆粒度非常重要的,鋼材防腐,主要依靠的是金屬鋅,鋅在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中對(duì)鋼材起到了陰級(jí)保護(hù)的作用。全地鋼結(jié)構(gòu)屋面防腐szbasa.cn 鋼材防腐涂料根據(jù)成膜物質(zhì)的不同,一般分為有機(jī)富鋅涂料與無(wú)機(jī)富鋅涂料兩大類。有機(jī)富鋅涂料在我國(guó)已得到廣泛的應(yīng)用,其成膜物質(zhì)主要是合成樹(shù)脂。而無(wú)機(jī)富鋅涂料成膜物質(zhì)多以硅酸鹽、磷酸鹽等無(wú)機(jī)聚合物為主。兩者相比,無(wú)機(jī)富鋅涂料在耐溶劑性、導(dǎo)電性、耐熱性、耐候性、防腐蝕等方面比有機(jī)富鋅涂料要好,尤其當(dāng)作單一涂層時(shí),有更好的和耐候性和耐久性。溶劑型防腐涂料防腐效果好,成膜時(shí)間短,但此類涂料中的有機(jī)溶劑,對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生非常不好的影響,水性防腐涂料以
水為主要溶劑,既降低成本又減少了環(huán)境污染,并能阻燃和易于運(yùn)輸儲(chǔ)存,符合節(jié)能環(huán)
保的要求,成為防腐涂料非常重要的發(fā)展方向。水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料屬于一種堿
金屬硅酸鹽無(wú)機(jī)富鋅涂料,它是由特種改性無(wú)機(jī)硅酸鹽為粘結(jié)劑,配以一定含量的鋅粉
和助劑得到的。無(wú)毒、無(wú)嗅、不燃不爆,在鋼基體表面形成具有良好電化學(xué)保護(hù)及屏蔽
雙重保護(hù)功能的涂層。漆膜堅(jiān)硬耐磨,具有優(yōu)良的耐侯性和耐水性,耐各種油品長(zhǎng)期浸
泡,對(duì)各種郵寄溶劑有極強(qiáng)的抵抗能力,并具有優(yōu)良,而且穩(wěn)定的導(dǎo)靜電性能和長(zhǎng)時(shí)間
的陰極保護(hù)作用,耐高溫、耐熱輻射?珊感院茫够瘜W(xué)腐蝕,不含任何有機(jī)溶劑,室
溫快速自固化,施工非常方便,刷、噴、淋涂均可。涂層被破壞后,補(bǔ)涂即可,不存在
新舊涂層結(jié)合差的問(wèn)題。是一種優(yōu)良的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。
3 水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料目前已廣泛應(yīng)用于石油管道設(shè)備、大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁、大型體育場(chǎng)、大型會(huì)展中心、鋼結(jié)構(gòu)廠房、機(jī)場(chǎng)、貯油罐等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與其它防腐涂料對(duì)比,具有
優(yōu)異的防腐性能和經(jīng)濟(jì)適用性,可廣泛應(yīng)用在油水管道、石化設(shè)備、橋梁鋼結(jié)構(gòu)上等,
具有一定的的推廣價(jià)值。與HT515、環(huán)氧粉末內(nèi)噴涂防腐比較如下表1所示。水性無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料價(jià)格與HT515防腐涂料相差不大,但使用壽命是后者的2-1.5倍;價(jià)格比環(huán)氧粉末內(nèi)防腐涂料便宜2倍,但使用壽命與后者相同。
4 結(jié)論
在一些發(fā)達(dá)的國(guó)家,水性防腐涂料(包括水分散性涂料和水溶性)的產(chǎn)量,已經(jīng)達(dá)到了防腐涂料總產(chǎn)量的5%以上,每年全球水性防腐涂料需求量,在以10%以上的速度遞增,伴隨著人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng),水性涂料逐漸成為了涂料行業(yè)的發(fā)展主流,但是目前水性防腐涂料的防腐性能還達(dá)不到溶劑型防腐涂料的要求,大多用于防腐底漆或?qū)Ψ栏筝^低的金屬保護(hù),但通過(guò)對(duì)以上性能的改進(jìn),改型涂料將有更廣闊的發(fā)展空間。
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