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沿海地区钢结构腐蚀及新型防腐涂层研究发布日期:2016-07-16
1、腐蚀环境

沿海储罐外壁有的距离海岸仅

40 

m,

大气中夹杂

  沿海,港口地区钢结构设施往往使用3~5年便出现局部外壁涂层起泡现象及局部锈蚀严重影响钢结构设施的安全运行。腐蚀是沿海钢结构失效要因,尽管采取了防腐措施,但现有的防腐涂层性能与钢构基本相同:环氧底漆+单组分面漆和富锌底漆+云铁中间漆+聚氨酯面漆。在腐蚀性极强的海洋性大气环境中,一般的涂层体系易遭受严重破坏,由此产生的多次维修、涂装在很大程度上增加了钢结构的安全隐患和运行成本。
2、腐蚀环境
2.1大气腐蚀
2.2温度和紫外线腐蚀
2.3异物腐蚀
3、防腐涂层
3.1传统防腐涂层体系在沿海环境下使用寿命大大缩短,即使是外壁重防腐涂层体系中的佼佼者“富锌底漆+云铁中间漆+聚氨酯面漆”也有弊端。
(1)传统涂层均属于溶剂型涂料,不符合健康、安全、环保的时代要求。普通溶剂型涂料的挥发物质均超过30%。这些有机溶剂在涂装和干燥的过程中挥发,与空气混合可形成爆炸性混合气体,并对人体有不同程度的毒害作用,因此,必须严格限制涂料中挥发物质的含量。
(2)传统涂层体系的防渗漏性能、物理机械性能和耐化学品性能较差。溶剂类防腐涂料在成膜过程中,因溶剂挥发易形成孔隙,使水、氧气等腐蚀性介质发生渗透造成膜下腐蚀,腐蚀产物膨胀又使涂层破裂,介质沿涂层向四周扩散,致使涂层成片脱落,涂料失去防腐作用。而沿海地区腐蚀环境特点就是渗透力强的腐蚀性介质多,因而限制了传统涂层体系的耐久年限。同时,溶剂型涂料中常有挥发性相对较弱的溶剂残留,导致漆膜无法发挥应有的强度,达不到很高的交联密度,因此机械性能和耐化学品性能一般。
(3)传统涂层不具备耐粘污和自清洁性能。脂肪族聚氨酯面漆虽然具有较好的耐候性,但容易被灰尘、杂质(如矿石粉、油污等)等粘附,且不易去除,既影响涂层的使用外观,降低装饰效果,又使涂层腐蚀加剧。
(4)施工周期长,对施工环境要求高。富锌底漆+云铁中间漆+聚氨酯面漆涂层体系配套一般需要施工4~5道,整个施工周期达5~7 d。而且,溶剂型涂料特别是环氧、聚氨酯涂料,对于施工场所的温度和湿度要求较高,一般要求温度高于露点温度3 ℃以上,湿度不高于80%,而对于沿海地区,可以达到该温湿度条件的天数比内陆少很多。而不论是新建防腐涂层,还是防腐涂层维修,一般都在室外进行,容易导致工期延误,造成人力、物力、财力的极大浪费。
新型涂层体系的研制与技术特点
4.防腐性能
4.1涂料防腐期效与涂层特性的数学关系式为: L=h2/6D+τ(pB,δn) 式中: L为涂层的防腐寿命;h为涂层厚度;D为水和氧气在涂层内的扩散系数;τ为水分透过后的涂层寿命,是膨胀内部压力pB和涂膜剥离层应力δn的函数。 根据上式,涂层厚度和涂料密闭性对涂层的防腐寿命影响很大。无溶剂防腐涂料在涂装过程中无溶剂挥发,可消除涂层针孔和减少涂层中的挥发性气孔,提高涂层的密闭性、抗渗透性和耐腐蚀性能,从而有效抵挡水、氧等腐蚀性介质透过涂层而腐蚀钢材。鳞片状填料不但能够屏蔽水、氧、各种阴阳离子等腐蚀因子,而且互相平行交叠的鳞片在漆膜中产生迷宫效应,延长腐蚀因子渗入漆膜的途径,进一步提高涂层的防腐能力。同时,单道涂膜厚度可达600 μm,耐中性盐雾时间长达5 000 h,具有长效防腐性。
4.2.机械性能
无溶剂防腐涂料在交联固化后能够形成类似瓷釉一样的光洁涂层,较高的交联密度和分子链的刚柔交替结构,使涂层坚硬且具有优良的柔韧性、耐磨性、抗划伤性和耐撞击性。无溶剂环氧涂料在反应固化过程中收缩率极低,具有一次性成膜厚、边缘覆盖性好、内应力小、不易产生裂纹等特点。
4.3.耐化学品性能
高度交联的无溶剂防腐涂层具有优异的耐化学品性能,能耐海水、中度的酸、碱、盐,以及各种油品、脂肪烃等化学品的长期浸泡。
  综上所述,型钢结构防腐涂层体系由无溶剂防腐底漆和纳米无机硅氧烷抗粘污面漆组成,是拥有阻燃、降温等多种能力的多功能高效涂层体系,既减少了涂敷遍数,提高了工作效率,降低了施工成本,又解决了普通涂料在海边高湿度地区施工难的问题。配套涂料的密闭性能、耐候性能、耐盐雾性能以及耐矿石粉尘冲刷性能好,提高了涂层的防腐寿命;VOC极低,减少了环境污染;自清洁性能优异,使被涂工件在重污染环境中仍能保持良好外观。该涂层体系适用于沿海、海上作业平台如港口、浮船、储罐、埋地管道、海上石油钻采平台、海洋勘探设备等钢结构设施,无机纳米涂层可使防腐年限超过25年,应用前景广阔。


沿海储罐外壁有的距离海岸仅

40 

m,

大气中夹杂

在空气湿度较大的情况下,

极易新型涂层体系的研制与技术特点


大气腐蚀

沿海储罐外壁有的距离海岸仅

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