摘要：針對沿海鋼結(jié)構(gòu)防腐情況及目前常用鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的性能，優(yōu)選了3種重防腐涂料——環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧玻璃鱗片中間漆、聚氨酯面漆。討論了環(huán)氧樹脂、鋅粉、玻璃鱗片、聚氨酯改性樹脂的選擇方法，并提出了適合涂料涂裝的表面處理技術(shù)和施工工藝。

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

建于沿海地區(qū)的大量鋼鐵設(shè)施長期暴露于海洋環(huán)境中，受到海水沖蝕及鹽霧侵蝕。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于表面防腐涂料的腐蝕，大量設(shè)備及管線，包括各類供水、供氣及供油管線，風(fēng)機(jī)、空調(diào)設(shè)備等，其使用壽命大大降低，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。海洋環(huán)境是苛刻的防腐蝕環(huán)境，普通的防腐涂料無法滿足海洋設(shè)備的防腐要求，要防止設(shè)備受到侵蝕，必須開發(fā)出相應(yīng)的重防腐涂料。重防腐涂料是指在苛刻腐蝕環(huán)境下使用并能起到長效防護(hù)作用的防腐涂料或防腐涂料體系[1—2]。重防腐涂料以它防腐效果好、工程造價低、施工操作簡單、適應(yīng)性強(qiáng)及易于修復(fù)和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，作為重要的防護(hù)手段已得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)沿海鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的腐蝕情況以及目前常用防腐涂料的性能，提出了適合高鹽霧環(huán)境下使用的防腐涂料的合理技術(shù)方案及適合防腐涂料涂裝的施工工藝。

1 重防腐涂料的選擇

環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧玻璃鱗片中間漆、聚氨酯面漆涂層體系具有非常優(yōu)異的防腐蝕性能，經(jīng)過合理的選擇，可以在沿海工業(yè)區(qū)等嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中應(yīng)用。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐中的環(huán)氧富鋅底漆

環(huán)氧富鋅底漆是以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，添加大量鋅粉制成的。環(huán)氧樹脂及鋅粉的選擇對涂料性能有非常大的影響。

1.1.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中對環(huán)氧樹脂的選擇

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的耐水性、耐化學(xué)品性（耐酸、耐堿和有機(jī)溶劑），貯存穩(wěn)定，附著力特別好，特別適用于沿海、海島、化學(xué)工業(yè)區(qū)等嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中鋼鐵設(shè)施的防腐蝕保護(hù)。環(huán)氧樹脂的主要品種是雙酚A型環(huán)氧樹脂，其主鏈上有剛性的苯環(huán)和柔性烴基交替排列，形成的漆膜有良好的耐溫性和物理機(jī)械性能，具有對基材附著力優(yōu)良，固化時體積收縮率低的特點(diǎn)。目前，常用的雙酚A型環(huán)氧樹脂主要有2種：E20，E44。與E20相比，E44具有更好的耐水性、耐鹽水性、耐酸耐堿性及耐油性。因此，在選擇環(huán)氧富鋅底漆時，應(yīng)優(yōu)先考慮以E44環(huán)氧樹脂作為成膜物質(zhì)的防腐涂料。

1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)防腐中鋅粉的選擇

用于防腐涂料的鋅粉主要起以下作用。1）陰極保護(hù)作用：在腐蝕的前期，通過鋅粉的

溶解犧牲對鋼鐵起陰極保護(hù)作用。2）屏蔽阻擋功能：鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的屏蔽作用在于使基體金屬與環(huán)境隔離，以避免基體腐蝕。對于基體金屬，根據(jù)電化學(xué)原理，涂層下金屬發(fā)生腐蝕必須有水、氧、離子和離子通過的途徑，如要防止金屬腐蝕的發(fā)生，就要求防腐涂料能夠阻擋水、氧和離子透過防腐涂料達(dá)到金屬表面，所以屏蔽效果取決于涂防腐涂料的抗?jié)B透性。在腐蝕后期，隨著鋅粉的腐蝕，在鋅粉間沉積了許多腐蝕產(chǎn)物，這些致密而微堿性腐蝕產(chǎn)物不導(dǎo)電，填滿了顏料層，阻擋屏蔽腐蝕因子的透過，即腐蝕后期是由屏蔽作用來起到防腐蝕效果的。用于防腐涂料的鋅粉填料主要有2種：鱗片狀鋅粉和球形鋅粉顆粒。球狀鋅粉是以鋅球間的點(diǎn)接觸導(dǎo)通腐蝕電流，而鱗片狀鋅粉則是以平行搭接式的面接觸導(dǎo)通腐蝕電流的。鋼結(jié)構(gòu)防腐中鱗片狀鋅粉能有效地阻止水分子、腐蝕離子及其它氣體的侵入，而球形顆粒在這方面的性能較差，如圖1所示。從圖1中可以看到：同等厚度的涂層，用鱗片狀鋅粉作填料時，即使片狀鋅粉的含量比球狀鋅粉少，也能有效地增加水分子以及其它腐蝕介質(zhì)的入侵路徑，延長耐腐蝕時間，從而提高涂層的防腐性能。同時，由于其用量也比球狀鋅粉少，可賦予涂層更好的物理機(jī)械性能。因此，在選擇環(huán)氧富鋅底漆時，應(yīng)優(yōu)先考慮以鱗片狀鋅粉為填料的防腐涂料。

1.2 環(huán)氧玻璃鱗片防腐中間漆

環(huán)氧玻璃鱗片涂料是以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，以玻璃鱗片為填料，再加上引發(fā)劑、促進(jìn)劑等組成的重防腐涂料。鋼結(jié)構(gòu)防腐中使用的玻璃鱗片很薄，在涂層內(nèi)部能與涂層相互平行且重疊排列，形成致密的防滲層，能形成防止腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散的屏障，延長腐蝕介質(zhì)滲入的路徑和滲透擴(kuò)散到基體的時間，從而提高防腐涂料的抗?jié)B透能力及機(jī)械強(qiáng)度，達(dá)到延長基體防腐時間的目的。涂層中玻璃鱗片的大量存在，把涂層分割成許多小的空間，不僅減少了涂層與基體之間的熱膨脹系數(shù)之差，而且還顯著降低了涂層的固化收縮率，因此，存在于涂層與基體之間的內(nèi)應(yīng)力也隨之減少，這不但有利于抑制涂層龜裂、剝落等現(xiàn)象，更可確保涂層發(fā)揮其優(yōu)異的附著力和抗沖擊作用。將玻璃鱗片以高濃度分散在環(huán)氧樹脂中，制成的涂料具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，抗?jié)B水、水蒸氣、腐蝕性離子，耐冷、熱等特點(diǎn)，特別適用于腐蝕非常嚴(yán)重的海中、沿海和海浪飛濺區(qū)的鋼鐵設(shè)施上。然而，使用玻璃鱗片涂料時也有其要求：防腐涂料用玻璃鱗片填料的厚度應(yīng)小于2μm，這樣易于水平漂浮和多層重疊排列。如果涂層中有垂直或傾斜排列的玻璃鱗片，那么在這些玻璃鱗片與樹脂的界面就會形成毛細(xì)管，反而加速腐蝕介質(zhì)的滲入。因此，在選擇環(huán)氧玻璃鱗片中間漆時，應(yīng)優(yōu)先選擇鱗片厚度小于2μm的涂料。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)防腐中使用的聚氨酯面漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐中使用的聚氨酯面漆是以聚氨酯樹脂為成膜物質(zhì)，添加顏、填料制得的。聚氨酯樹脂主要是由多異氰酸酯與多元醇經(jīng)逐步加成聚合而成的氨基甲酸酯樹脂。在聚氨酯大分子中，除了含有大量的氨基甲酸酯鍵外，還可能含有酯鍵、醚鍵、脲基甲酸酯鍵及不飽和油脂的雙鍵等，在大分子鏈之間還存在氫鍵[9]。用這種樹脂制備的重防腐涂料不僅耐水、耐鹽水、耐油、耐酸、耐堿、耐化學(xué)藥品，具有優(yōu)異的防腐蝕性能，而且漆膜堅(jiān)硬、柔韌、光亮、豐滿、耐磨，對基體附著力好，具有很好的物理機(jī)械性能]。單一的聚氨酯涂膜在耐候性等方面還不夠理想，通常用丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂等對其改性使聚氨酯涂料獲得更加優(yōu)異的綜合性能。對于耐戶外暴曬的聚氨酯涂料來說，一般選用丙烯酸樹脂進(jìn)行改性。丙烯酸樹脂具有優(yōu)良的耐水性、耐鹽水性、耐候性，它與聚氨酯反應(yīng)制得的丙烯酸聚氨酯涂料，不但具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和耐化學(xué)品性，還具有優(yōu)異的耐候性、耐黃變性，其防腐蝕性尤其是耐鹽霧性、耐濕熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一般面漆。該涂料防腐蝕性和耐侯性均佳，可用于沿海鋼結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)。因此，在選擇聚氨酯面漆時，應(yīng)優(yōu)先選擇丙烯酸聚氨酯涂料。

1.4 環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧玻璃鱗片中間漆、聚氨酯面漆涂層體系在防腐蝕涂層體系中，一般涂層越厚，防腐蝕性能越好。因此，為了獲得較厚的涂層體系，同時避免成本的過多增加，使用2道底漆、3道中間漆、2道面漆以增加總體涂層厚度，增強(qiáng)防腐蝕效果，總體厚度

控制在300μm左右。在這個體系中，szbasa.cn丙烯酸聚氨酯面漆具有優(yōu)良的耐鹽霧、耐濕熱、耐候性能，作為體系的第1道“屏障”，可以有效地阻止腐蝕因素和太陽紫外線的破壞作用；環(huán)氧玻璃鱗片中間漆中的玻璃鱗片和環(huán)氧富鋅底漆中的鋅粉具有“屏蔽作用”，大大降低了腐蝕因素向金屬表面滲透的機(jī)會。同時，鋅粉的陰極保護(hù)作用又以電化學(xué)方式對基體提供保護(hù)，所以整體涂層體系以多重保護(hù)來實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的目的。

表1 涂裝程序參照表

涂裝程序

第1道

第2道

第3道

第4道

第5道

第6道

第7道

涂料品種

鋼結(jié)構(gòu)防腐用環(huán)氧富鋅底漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用環(huán)氧富鋅底漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用丙烯酸聚氨酯面漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐用丙烯酸聚氨酯面漆

標(biāo)準(zhǔn)厚度/μm

45～55

45～55

35～45

35～45

35～45

30～40

30～40

用漆量/ （g•m

-2）

~250

~250

~130

~130

~130

~120

~120

2 表面處理技術(shù)和涂裝工藝研究

2.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐中的表面處理技術(shù)

基體表面條件對腐蝕有較大的影響，可以從以下幾個方面來看。

1）鋼結(jié)構(gòu)防腐中的粗糙度問題，粗糙表面的基體比光滑表面的基體腐蝕得快。

2）鋼結(jié)構(gòu)防腐中的鈍化度問題，沒有經(jīng)過鈍化處理的基體比經(jīng)過鈍化處理的易受腐蝕。

3）鋼結(jié)構(gòu)防腐中的清潔度問題，清潔度差的基體比表面清潔的基體腐蝕速度快。

4）鋼結(jié)構(gòu)防腐中的吸附層問題，有吸附層的基體比沒有吸附層的基體腐蝕速度快。因此，在防腐涂料涂裝前，必須對基體進(jìn)行表面處理。它可以除去基體表面附著物或生成的異物，提高基體表面與涂層的附著力，賦予基體表面一定的耐蝕性能。表面處理技術(shù)有很多種，如化學(xué)除銹、人工除銹、砂輪除銹、噴射（砂）除銹等。強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的設(shè)備防腐蝕，一般采用噴砂除銹。這種方法可除去設(shè)備表面的污垢、銹層，清潔表面，并賦予表面一定的粗糙度，可以增加防腐層與基體的附著力，同時也減少了防腐工程施工帶來的缺陷，延長了設(shè)備的壽命。因此，在對銹蝕金屬表面（尤其是腐蝕嚴(yán)重的沿海地區(qū)）進(jìn)行預(yù)處理時，推薦采用噴砂處理，按照標(biāo)準(zhǔn)的噴砂工藝，噴射角75°，噴距120mm，噴射壓力以0.63~0.77MPa為好，并且要控制施工達(dá)到Sa2.5級的標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到長期防腐的要求。同時磨料的大小、搭配，也會影響噴射效率，一般以噴嘴直徑為磨料大小的3~4倍為宜szbasa.cn。

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2.2 防腐涂裝工藝路線

鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料施工工藝對涂料性能的發(fā)揮有重要的影響。先進(jìn)的涂裝方法和設(shè)備對提高涂層質(zhì)量，涂料利用率和涂裝施工效率以及改善涂裝施工環(huán)境至關(guān)重要。常見的涂裝方法有刷涂、噴涂2種。刷涂可容易地將涂料滲透到金屬表面的細(xì)孔，增強(qiáng)涂料對金屬表面的附著力。但刷涂生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，漆膜表面平整性差。噴涂是工業(yè)化涂裝普遍采用的一種方法，其特點(diǎn)是涂層質(zhì)量均勻，生產(chǎn)效率高。噴涂主要可分兩類：壓縮空氣噴涂法和高壓無氣噴涂法。壓縮空氣噴涂法是利用壓縮空氣將防腐涂料霧化，噴射在被涂表面的施工方法。它的特點(diǎn)是涂層質(zhì)量均勻，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是涂料浪費(fèi)大，涂料對被涂表面的滲透性不如刷涂，因此附著力較差，對環(huán)境污染也較大。鋼結(jié)構(gòu)防腐中的高壓無氣噴涂是利用壓縮空氣為動力驅(qū)動高壓泵，使涂料增壓至10~25MPa，通過高壓軟管，從極精細(xì)的噴孔中噴出并霧化成微細(xì)粒，噴射到被涂表面上，形成均勻的涂膜。它的最大優(yōu)點(diǎn)是效率高，特別適合大面積涂裝施工，而且涂層均勻平滑且附著力好。根據(jù)各種方法綜合比較，推薦采用高壓無氣噴涂法，設(shè)備可以選用便攜式高壓無氣噴涂機(jī)。鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中，具體噴涂時，先將包裝好的涂料及固化劑于常溫下混合，攪拌均勻，靜置5~10min。重新攪拌均勻，即可加入噴涂設(shè)備中進(jìn)行噴涂。具體噴涂程序見表1。

3 結(jié)論

1）選擇了3種重防腐涂料用于沿海鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的腐蝕防護(hù)：環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧玻璃鱗片中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆。該涂層體系具有非常優(yōu)異的防腐蝕性能，可以在沿海工業(yè)區(qū)等嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中應(yīng)用。

2）對強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的金屬表面處理技術(shù)和鋼結(jié)構(gòu)防腐中的涂料涂裝工藝進(jìn)行了研究。推薦采用噴砂除銹和高壓無氣噴涂。

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