港口設(shè)備(如起重運(yùn)輸機(jī)械、鋼質(zhì)躉船、鋼棧橋、碼頭鋼管樁等)的鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行防腐施工時(shí)通常會(huì)遇到這樣的一些問題:

(1) 設(shè)備腐蝕的速度過快。由于這些設(shè)備通常都位處江、海、河、湖的岸邊或水中,水汽、鹽霧侵蝕相對(duì)嚴(yán)重;港口生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的酸性或堿性物質(zhì)的粉塵積聚在設(shè)備表面,更加劇了對(duì)設(shè)備的侵蝕;防腐施工往往存在預(yù)處理清潔不徹底,設(shè)備表面堆積的粉塵清洗不干凈或舊的銹蝕沒能除干凈,然后就被直接刷上了漆。

(2) 進(jìn)行一次防腐施工很不容易。岸上設(shè)備首先需要對(duì)防腐設(shè)備沖洗清潔,待干燥后再除銹,若選擇手工除銹,則不易徹底,刷漆后不到三四年又銹了,若采用噴砂除銹,則費(fèi)用高,工期很長(zhǎng),水上躉船還要停產(chǎn)進(jìn)廠上塢,費(fèi)時(shí)費(fèi)錢,鋼管樁等則根本沒法防腐。

(3) 港口生產(chǎn)繁忙,設(shè)備難以停工,甚至需要在生產(chǎn)情況下進(jìn)行防腐施工,或者在生產(chǎn)空檔的很短時(shí)間內(nèi)搶工。針對(duì)以上問題,研究出1個(gè)最佳的防腐施工方案迫在眉睫。

一、傳統(tǒng)的設(shè)備涂裝方案

對(duì)于港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝,最經(jīng)典的應(yīng)用方案是采用環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧厚漿或者環(huán)氧云鐵中間漆+丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯面漆。環(huán)氧富鋅底漆不但附著力優(yōu)良,而且能提供陰極保護(hù)功效(當(dāng)然產(chǎn)品必須具有足夠的含鋅量,否則不能構(gòu)成連續(xù)的電屏蔽膜)。環(huán)氧中間漆主要起增加膜厚,利用具有片狀結(jié)構(gòu)的填料(如云母氧化鐵、鋁粉、玻璃鱗片等)增強(qiáng)對(duì)介質(zhì)的屏蔽與阻隔作用。面漆則通常選用丙烯酸改性的脂肪族聚氨酯面漆,其耐候性較為突出,在一些對(duì)面漆耐候性和質(zhì)感性要求不高的場(chǎng)合,也可以采用單組分的丙烯酸面漆來代替。以上經(jīng)典方案存在的最大缺點(diǎn)就是對(duì)表面預(yù)處理的要求比較高,須進(jìn)行噴砂處理至Sa215級(jí)(最低Sa2級(jí))。對(duì)于預(yù)處理實(shí)際做不到以上要求的防腐,傳統(tǒng)上多采用球氧磷酸鋅等容銹性相對(duì)較好的底漆來代替,其價(jià)格相對(duì)比較便宜(所用填料價(jià)格低廉且所占比重很大,防腐性能很差,往往達(dá)不到預(yù)期的防腐效果。

二、改性環(huán)氧重防腐涂料的研究

20世紀(jì)90年代中后期不斷發(fā)展起來的改性環(huán)氧低表面處理漆則很好地解決了傳統(tǒng)的環(huán)氧漆所存在的問題,即使用于表面預(yù)處理很差也能表現(xiàn)出優(yōu)良的油漆性能,作為通用的環(huán)氧類防腐涂料其綜合防腐性能更比傳統(tǒng)的環(huán)氧漆有很大的提高,其研究與發(fā)展頗為引入注目,各國(guó)際著名品牌的涂料生產(chǎn)廠家都相繼開發(fā)這類產(chǎn)品,如佐頓的JUTOMASTRIC系列,當(dāng)用于水下時(shí)會(huì)添加鋁粉作為填料以增加屏蔽性(不具備陰極保護(hù)效用),而國(guó)內(nèi)廠家的研發(fā)總的來說略顯遲后。深圳市群致力涂料化工有限公司研發(fā)的省工型系列改性環(huán)氧涂料具有帶銹帶潮,防鹽霧防潮濕、防酸堿性等特點(diǎn),同時(shí),底漆兼顧具有陰極保護(hù)的功效。

（1）高性能的合成樹脂和顏填料決定涂料性能

該涂料通過對(duì)以環(huán)氧樹脂為主的多種樹脂在高溫控壓下進(jìn)行聚合改性(不同于普通的混合冷拚改性),成功合成的改性復(fù)合樹脂,不但能跟基材螯合(實(shí)現(xiàn)帶銹功能),而且還具有優(yōu)秀的綜合耐蝕性能,從而有了實(shí)現(xiàn)重防腐性能與省工功能完美結(jié)合的基礎(chǔ);與此同時(shí),開創(chuàng)性地運(yùn)用特殊顏填料,進(jìn)一步提高了該涂料的綜合性能,使該涂料呈現(xiàn)出一些特別的特性(漆面硬而光亮,有彈性,水阻系數(shù)小等)。

（2）全新的帶銹機(jī)理

為了應(yīng)對(duì)工程防腐實(shí)際需求,如今帶銹涂料不少,傳統(tǒng)的帶銹涂料,其作用機(jī)理分為轉(zhuǎn)化型、穩(wěn)定型和其他型,這些涂料通過在填料中添加轉(zhuǎn)化液、絡(luò)合物穩(wěn)定劑等來轉(zhuǎn)化或鈍化鐵銹以實(shí)現(xiàn)帶銹的功能,受其帶銹機(jī)理的限制,這些涂料的一個(gè)共同缺點(diǎn)就是,涂料的防腐性能都不佳,與常規(guī)的(非帶銹型的)重防腐涂料相比,防腐性能明顯不如,所以嚴(yán)格地說它們算不上是真正的重防腐涂料,帶銹只不過是權(quán)宜之選。省工型改性環(huán)氧重防腐涂料與以上不同,采用的是全新的帶銹機(jī)理———整合轉(zhuǎn)銹機(jī)理。它不靠填料中的添加物,而是靠改性復(fù)合樹脂本身,通過與金屬基材及鐵銹產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng),將樹脂、顏填料、穩(wěn)定的銹層轉(zhuǎn)化物以及金屬基材的分子螯合在一起形成強(qiáng)固的復(fù)合屏蔽層。由于該屏蔽層是與基材金屬螯合在一起的,所以可近似地認(rèn)為屏蔽層下的離子交換通道被徹底消除,而其屏蔽層的高度穩(wěn)定、致密和電絕緣性,更有效地阻止了離子的穿透,使得電化學(xué)過程的外部通道也被切斷。因此,其腐蝕電流被限制在極小的數(shù)量級(jí),長(zhǎng)效重防腐性能十分出色。此外,該屏蔽層不但可以有效地阻止氧化離子向金屬基體擴(kuò)散,而且,只要樹脂涂層存在,還可以將新氧化生銹的銹點(diǎn)再一次轉(zhuǎn)化并固定,從而徹底堵塞了再腐蝕通道。因此,該涂料不僅與金屬基體之間的附著力遠(yuǎn)高于一般底漆,而且具有很強(qiáng)的帶銹防腐能力。由于它是靠樹脂而非顏填料、添加劑起螯合作用,所以也為自由地使用顏填料創(chuàng)造了廣闊的空間,從而分化而得到非常廣泛的產(chǎn)品系列。

（3）可帶潮、可與新舊漆膜相容

潮濕的鋼鐵表面涂以防腐層,對(duì)于絕大多數(shù)涂料而言,水份都會(huì)滯留在涂層下,一方面阻止漆膜與鋼鐵結(jié)合,繼續(xù)促使鋼鐵銹蝕而生成疏松的腐蝕產(chǎn)物;另一方面隨溫度的變化,水份有局部的液氣相變化和體積的脹縮,對(duì)漆膜產(chǎn)生機(jī)械力破壞,久之則漆膜起泡、剝離,所以潮濕對(duì)于防腐是一大隱患。而在一些特殊的環(huán)境下,要求做到施工表面干燥,環(huán)境相對(duì)濕度適宜比較困難,涂裝施工時(shí),有時(shí)還會(huì)遇到鋼材表面產(chǎn)生凝露的現(xiàn)象(雖然只是局部的或輕微的),極易被施工人員忽略,從而造成隱患,不用多久,涂層即會(huì)剝落。省工型重防腐涂料,其樹脂的親鐵功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)過水的親鐵功能,所以當(dāng)其在潮濕面施工時(shí),立即與鐵親合,將水?dāng)D走而進(jìn)入涂層,緊接著水份通過分子的遷移逐漸透過涂層而逸出,所以帶潮施工,既能省工,又容易保證施工質(zhì)量。

（4）省工型重防腐涂料特點(diǎn)

作為嚴(yán)酷環(huán)境下應(yīng)用的重防腐涂料,其綜合防腐性能非常優(yōu)秀,其各項(xiàng)性能指標(biāo)較之常規(guī)的重防腐涂料普遍要優(yōu)數(shù)倍乃至十多倍。譬如,中性鹽霧中耐腐蝕達(dá)1000h,耐濕熱5000h。此外,耐候性、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性能突出,抗沖耐磨好,附著力大。普通規(guī)格防腐,其涂層壽命可達(dá)10年以上;加強(qiáng)型規(guī)格防腐,其涂層壽命可達(dá)20年以上,甚至30年以上。不含各種有機(jī)酸、無機(jī)酸,不使用含鉛、鉻等有害物質(zhì),使用過程三廢少,有利于環(huán)境保護(hù)。其漆膜屬實(shí)際無毒級(jí),可用于流動(dòng)飲用水場(chǎng)合的防腐蝕?？梢詭тP涂裝(預(yù)處理僅要求手工除銹St2級(jí)),而且還能夠帶潮施涂,干濕兩用,具有廣譜、良好的相容性,能與絕大多數(shù)金屬、非金屬材料螯合,因而可以在金屬、木材、混凝土等表面,以及絕大多數(shù)新舊漆膜上施涂,附著牢固,廣泛的適應(yīng)性方便了用戶,降低了防腐材料儲(chǔ)備的種類和施工的繁瑣。施工工序少,一次成膜,可實(shí)現(xiàn)底漆、面漆合一,費(fèi)用低。施工溫度范圍較寬(5°C～50°C),常溫下既能較快固化。無溶劑水下環(huán)氧漆是改性胺固化的高性能環(huán)氧漆,可以在水下進(jìn)行涂裝,在0°C以上溫度固化,固化后的漆膜具有優(yōu)異的耐海水和淡水的性能、耐化學(xué)品性能,漆膜堅(jiān)韌、耐磨、抗沖擊、附著力強(qiáng)。在極端惡劣的條件下,特別適合用于港口、海上平臺(tái)、水下鋼結(jié)構(gòu)、潮差區(qū)(水位變化區(qū))鋼結(jié)構(gòu)、木材、玻璃鋼、混凝土部件、樁基等及工業(yè)水管線等的防腐蝕保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)修理。

三、新一代省工型改性環(huán)氧重防腐涂裝方案

該方案采用濕噴砂工藝清潔并除銹,然后刷涂可帶潮施涂的省工型改性環(huán)氧重防腐涂料,具有以下突出優(yōu)點(diǎn):

(1) 預(yù)處理可以做得很徹底,不但沖洗干凈(水壓很高并夾著砂),濕噴砂的效果也很好(濕噴砂的壓力遠(yuǎn)高于干噴砂,并有水流擠沖),而且效率非常高。同樣的預(yù)處理清潔度等級(jí),如Sa215級(jí)標(biāo)準(zhǔn),濕噴砂與干噴砂工藝相比較,效率要高出至少5倍以上。加上省去沖洗和干噪的時(shí)間,濕噴砂的效率要比干噴砂高得多,考慮到配套所采用的省工型重防腐涂料對(duì)預(yù)處理之后的表面狀態(tài)的要求低,一般情況下只需達(dá)Sa115級(jí)即已足夠,甚至允許Sa1級(jí),所以實(shí)際施工效率高。

(2) 采用的省工型改性環(huán)氧重防腐系列涂料,除了可以帶潮施工,以及對(duì)預(yù)處理不徹底的容忍性好外,其防腐性能較之傳統(tǒng)的環(huán)氧類漆更出色,尤其它的耐酸性、耐鹽霧性和耐濕熱性等都非常杰出,所以該防腐方案效果理想。只要適當(dāng)掌控好濕噴砂后的清潔度標(biāo)準(zhǔn)等級(jí),通過該防腐施工方案施工后的設(shè)備可以恢復(fù)達(dá)到新設(shè)備的狀態(tài)。

(3) 施工效率高、工期短,對(duì)設(shè)備運(yùn)行停機(jī)影響少,加上濕噴砂設(shè)備機(jī)動(dòng)性也比干噴砂設(shè)備好,所以安排施工方便易行。比如說一條帶式輸送機(jī)運(yùn)輸線,如果停機(jī)時(shí)間超過6～8h以上,就可以將整條輸送機(jī)作業(yè)線(或很長(zhǎng)的帶式輸送機(jī)作業(yè)線的一部分)防腐施工做完交付使用,并且清潔除銹做得徹底。

(4) 施工費(fèi)用低,比手工除銹施工費(fèi)用略高,比干噴砂低,海邊施工可以用海水進(jìn)行濕噴砂,然后用少量淡水沖淋后刷漆。

四、工程應(yīng)用實(shí)例

(1) 三峽工程永久船閘壩基錨桿防腐這是三峽工程中,對(duì)防腐涂料長(zhǎng)效防護(hù)性能要求最高的應(yīng)用場(chǎng)合之一,要求有效防護(hù)80年(先進(jìn)行預(yù)處理再涂漆)。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外涂料產(chǎn)品的對(duì)比篩選,最終選用的是該省工型重防腐涂料。

(2) 葛洲壩攔污柵防腐攔污柵位于水輪機(jī)進(jìn)水口上方,常年受高速流動(dòng)且夾帶大量泥沙的水流沖刷,枯水期又曝曬于陽光下,腐蝕環(huán)境惡劣。業(yè)主曾采用多種方法進(jìn)行防腐,包括鍍鋅、用無機(jī)富鋅涂料等,效果都很差,一個(gè)汛期下來,就見嚴(yán)重銹蝕。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) 海軍潛艇魚雷發(fā)射管艙防腐“039”潛艇是我國(guó)目前最先進(jìn)的常規(guī)潛艇,其魚雷發(fā)射管艙的腐蝕環(huán)境十分惡劣。魚雷發(fā)射時(shí),艙內(nèi)產(chǎn)生高溫并有很大的負(fù)壓,對(duì)涂料形成拉拔力,因而對(duì)涂料附著力要求特別高;發(fā)射過后,艙內(nèi)注入海水冷卻,然后再排空。整個(gè)過程是,海水侵蝕,干濕交替,冷熱交替,負(fù)壓拉拔。此外,艙內(nèi)空間非常狹窄,一個(gè)人鉆入艙內(nèi)轉(zhuǎn)身都相當(dāng)不易,施工難度可想而知。試過多種涂料以及其他方法都不能滿足要求,選用該省工型重防腐涂料后能保持涂層3年有效。

(4) 艦船內(nèi)艙防腐艦船內(nèi)艙干濕交替,積水積污,腐蝕環(huán)境惡劣,但由于武器、動(dòng)力、電子等裝備密集,施工受限制,防腐蝕治理費(fèi)用高,效果差,一直是一大難題。海軍某部通過采用省工型重防腐涂料與磨料水射流除銹技術(shù)(濕噴砂)結(jié)合,成功地解決了這一國(guó)內(nèi)外內(nèi)艙防腐蝕的難題,徹底改變了內(nèi)艙嚴(yán)重腐蝕的狀況,延長(zhǎng)了艦船的使用壽命,該技術(shù)作為海軍艦船維修的一項(xiàng)重大科技成果獲鑒定通過。

(5)自來水管網(wǎng)、埋地管道的超長(zhǎng)期防腐蝕保護(hù)自來水管網(wǎng)用涂料,需要涂料本身無毒性且長(zhǎng)效防護(hù)性能優(yōu)異(許多場(chǎng)合常希望防護(hù)20年、30年甚至更長(zhǎng))。埋地管道同樣要求長(zhǎng)效防護(hù)。為了提供長(zhǎng)效的防護(hù)功能,埋地管道通常的用法是涂料涂敷加玻璃布纏繞相結(jié)合使用,涂敷涂料底涂常采用無機(jī)富鋅底漆或環(huán)氧富鋅底漆,外涂多采用環(huán)氧瀝青漆與無臘玻璃布纏繞交替。這樣施工存在的問題:一是所用涂料與管壁粘結(jié)力不足或耐久性較差,久之產(chǎn)生疏松層,導(dǎo)致“剝皮”、“起光”而失效;二是施工工藝繁復(fù),整體費(fèi)用高;三是外涂采用的瀝青類涂料不環(huán)保,數(shù)年后將被禁用。深圳市自來水公司和東莞市自來水公司,先后采用省工型重防腐涂料,徹底解決了上述問題。其一無毒,可用于流動(dòng)飲用水場(chǎng)合;其二可提供長(zhǎng)達(dá)20年以上的防腐蝕保護(hù),且涂層與管壁結(jié)合牢固,無“剝皮”“起殼”之慮;其三施工簡(jiǎn)便,預(yù)處理要求降低,甚至還可以現(xiàn)場(chǎng)帶潮涂裝,可省去纏繞玻璃布,整體費(fèi)用通常能夠得到較大幅度的降低。通過多年的跟蹤檢驗(yàn)和采用先進(jìn)的測(cè)試方法,表明該防腐涂料是適合用于上述場(chǎng)合的理想涂料。上述分析說明:省工型重防腐涂料可以應(yīng)用于港口設(shè)備(如起重運(yùn)輸機(jī)械、鋼質(zhì)躉船、鋼棧橋、碼頭鋼管樁等)鋼結(jié)構(gòu)的防腐,以取代常規(guī)防腐涂料。