摘要：針對沿海鋼結構防腐情況及目前常用鋼結構防腐涂料的性能，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和施工工藝。

關鍵詞：防腐,防腐工程,防腐處理,防腐涂料,鋼結構防腐

建于沿海地區(qū)的大量鋼鐵設施長期暴露于海洋環(huán)境中，受到海水沖蝕及鹽霧侵蝕。經調研發(fā)現(xiàn)，由于表面防腐涂料的腐蝕，大量設備及管線，包括各類供水、供氣及供油管線，風機、空調設備等，其使用壽命大大降低，嚴重影響了設備的正常運行。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備的防腐要求，要防止設備受到侵蝕，必須開發(fā)出相應的重防腐涂料。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、適應性強及易于修復和維護等優(yōu)點，作為重要的防護手段已得到廣泛的應用。根據沿海鋼結構設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，經過合理的選擇，可以在沿海工業(yè)區(qū)等嚴重腐蝕環(huán)境下的鋼結構防腐工程中應用。

1.1 鋼結構防腐中的環(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，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 鋼結構防腐工程中對環(huán)氧樹脂的選擇

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的耐水性、耐化學品性（耐酸、耐堿和有機溶劑），貯存穩(wěn)定，附著力特別好，特別適用于沿海、海島、化學工業(yè)區(qū)等嚴重腐蝕環(huán)境中鋼鐵設施的防腐蝕保護。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。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，應優(yōu)先考慮以E44環(huán)氧樹脂作為成膜物質的防腐涂料。

1.1.2 鋼結構防腐中鋅粉的選擇

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作用。2）屏蔽阻擋功能：鋼結構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，根據電化學原理，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物，這些致密而微堿性腐蝕產物不導電，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接觸導通腐蝕電流，而鱗片狀鋅粉則是以平行搭接式的面接觸導通腐蝕電流的。鋼結構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械性能。因此，在選擇環(huán)氧富鋅底漆時，應優(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，以玻璃鱗片為填料，再加上引發(fā)劑、促進劑等組成的重防腐涂料。鋼結構防腐中使用的玻璃鱗片很薄，在涂層內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擴散的屏障，延長腐蝕介質滲入的路徑和滲透擴散到基體的時間，從而提高防腐涂料的抗?jié)B透能力及機械強度，達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應力也隨之減少，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)異的耐化學腐蝕性，抗?jié)B水、水蒸氣、腐蝕性離子，耐冷、熱等特點，特別適用于腐蝕非常嚴重的海中、沿海和海浪飛濺區(qū)的鋼鐵設施上。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管，反而加速腐蝕介質的滲入。因此，在選擇環(huán)氧玻璃鱗片中間漆時，應優(yōu)先選擇鱗片厚度小于2μm的涂料。

1.3 鋼結構防腐中使用的聚氨酯面漆

鋼結構防腐中使用的聚氨酯面漆是以聚氨酯樹脂為成膜物質，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、耐化學藥品，具有優(yōu)異的防腐蝕性能，而且漆膜堅硬、柔韌、光亮、豐滿、耐磨，對基體附著力好，具有很好的物理機械性能]。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，它與聚氨酯反應制得的丙烯酸聚氨酯涂料，不但具有優(yōu)良的物理機械性能和耐化學品性，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、耐濕熱性遠遠優(yōu)于一般面漆。該涂料防腐蝕性和耐侯性均佳，可用于沿海鋼結構防腐保護。因此，在選擇聚氨酯面漆時，應優(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會。同時，鋅粉的陰極保護作用又以電化學方式對基體提供保護，所以整體涂層體系以多重保護來實現(xiàn)鋼結構防腐蝕的目的。

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

鋼結構防腐用環(huán)氧富鋅底漆

鋼結構防腐用環(huán)氧富鋅底漆

鋼結構防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結構防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結構防腐用環(huán)氧玻璃鱗片中間漆

鋼結構防腐用丙烯酸聚氨酯面漆

鋼結構防腐用丙烯酸聚氨酯面漆

標準厚度/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 表面處理技術和涂裝工藝研究

2.1 鋼結構防腐中的表面處理技術

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）鋼結構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）鋼結構防腐中的鈍化度問題，沒有經過鈍化處理的基體比經過鈍化處理的易受腐蝕。

3）鋼結構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）鋼結構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。表面處理技術有很多種，如化學除銹、人工除銹、砂輪除銹、噴射（砂）除銹等。強腐蝕環(huán)境中的設備防腐蝕，一般采用噴砂除銹。這種方法可除去設備表面的污垢、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，延長了設備的壽命。因此，在對銹蝕金屬表面（尤其是腐蝕嚴重的沿海地區(qū)）進行預處理時，推薦采用噴砂處理，按照標準的噴砂工藝，噴射角75°，噴距120mm，噴射壓力以0.63~0.77MPa為好，并且要控制施工達到Sa2.5級的標準，以達到長期防腐的要求。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

鋼結構防腐涂料施工工藝對涂料性能的發(fā)揮有重要的影響。先進的涂裝方法和設備對提高涂層質量，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孔，增強涂料對金屬表面的附著力。但刷涂生產效率低，勞動強度大，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，其特點是涂層質量均勻，生產效率高。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。它的特點是涂層質量均勻，生產效率高，缺點是涂料浪費大，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。鋼結構防腐中的高壓無氣噴涂是利用壓縮空氣為動力驅動高壓泵，使涂料增壓至10~25MPa，通過高壓軟管，從極精細的噴孔中噴出并霧化成微細粒，噴射到被涂表面上，形成均勻的涂膜。它的最大優(yōu)點是效率高，特別適合大面積涂裝施工，而且涂層均勻平滑且附著力好。根據各種方法綜合比較，推薦采用高壓無氣噴涂法，設備可以選用便攜式高壓無氣噴涂機。鋼結構防腐工程中，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，即可加入噴涂設備中進行噴涂。具體噴涂程序見表1。

3 結論

1）選擇了3種重防腐涂料用于沿海鋼結構設施的腐蝕防護：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)等嚴重腐蝕環(huán)境中應用。

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

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