浸泡在淡水(河水)和鹽水(海水)的鋼材在哪一種條件下出現(xiàn)的水泡問題更嚴重?
客戶咨詢:您好,我想問一下:浸泡在淡水(河水)和鹽水(海水)的鋼材在哪一種條件下出現(xiàn)的水泡問題更嚴重。因為我們現(xiàn)在做的一條內(nèi)河運輸?shù)拇?,船東跟我確定塢修工藝時,涉及到船體鹽分污染的限制要求時,船東特別提出需要注意水泡問題的嚴重性,因為他認為淡水中更容易出現(xiàn)起泡問題。
夢能科技:您好,單從淡水浸泡和海水浸泡這兩個服務環(huán)境的不同來看,而其他方面都是一樣的前提下,如果出現(xiàn)水泡(也就是起泡缺陷)問題,那么,淡水浸泡要比海水浸泡出現(xiàn)更嚴重的起泡現(xiàn)象。
客戶咨詢:是嗎?我一直都認為,海洋暴露環(huán)境不是更為苛刻嗎?保護涂層系統(tǒng)的選擇,包括表面處理,材料選擇都更嚴格嗎?我認為應該鹽水浸泡更容易起泡吧,鹽水中導電率離子濃度更高,腐蝕反應速度也更快,但起泡應該又主要取決于水中的氧氣濃度。
客戶咨詢:對的,您的這種理解是對的。但是,您可能是將暴露條件的腐蝕性和水分的滲透性這兩個概念給混淆了。腐蝕性是指環(huán)境中所包含的腐蝕因素,例如水分,氧氣,特別是一些腐蝕性的離子,例如氯離子,硫酸鹽,硝酸鹽等,對于基材的侵蝕影響,并導致基材發(fā)生氧化腐蝕反應。的確,將同樣的鋼基材分別暴露于海洋環(huán)境(如C5)和內(nèi)陸環(huán)境(如C2),那么,鋼材在海洋環(huán)境中的腐蝕程度要比內(nèi)陸條件嚴重得多。
客戶咨詢:對呀。所以,在相同條件中施工中的涂層,我認為鹽水較于淡水更容易起泡。油漆不是完全密閉的,有縫隙可以滲透進去鹽水,出現(xiàn)水泡的概率更大。
夢能科技:然而,造成您所提到的水泡問題的機理,是一個被稱為“滲透性起泡”的概念。它與我剛剛提到的環(huán)境腐蝕性并不是一回事。有關(guān)滲透性起泡的概念,您可以去平臺搜索之前分享的相關(guān)資源閱讀一下。首先,我們必須要明確一點,所有的有機涂層對于水分來說,都是一種半滲透性的薄膜層,它允許一定量的水分滲透過去并積聚在金屬與涂層的界面上,而鹽分不會。當水和殘留在涂層底部的鹽分結(jié)合時會形成局部高濃度的鹽溶液,隨著不斷地吸收水分而形成壓力,從而頂起涂層形成起泡(水泡)。水分的滲透壓大致與鋼基材表面和薄膜外部之間的溶液摩爾濃度差成比例。大量的研究表明,水泡的生長與鋼材/涂層界面的鹽濃度直接相關(guān)。如果兩側(cè)的溶液濃度相等,則水分在能量形態(tài)上更穩(wěn)定,可以理解為滲透行為處于靜止(不活躍)狀態(tài)。然而,當涂層兩側(cè)的溶液濃度出現(xiàn)差異時,就是界面處的鹽分濃度很高,而涂層外部的濃度較低,那么這種因濃度差將形成驅(qū)動力,將使外部低濃度的水分滲透過涂層并在涂層底部的鹽污染部位積聚,最終傾向于涂層兩側(cè)的溶液濃度相近而趨于穩(wěn)定。
當同樣量的鹽分殘留在金屬與涂層接觸的界面之間,涂層外部浸泡在淡水中,兩者之間形成的濃度差明顯大于浸泡在海水中,所以外部的水分具有更大的驅(qū)動力(更大的濃度差)向界面處的鹽分滲透并積聚。這種滲透性起泡可以產(chǎn)生數(shù)千psi的壓力,這足以使涂層發(fā)生脫黏問題。
通常,這種“滲透性起泡”都發(fā)生在涂層處于浸泡條件和/或者長時間高度冷凝的環(huán)境中,而大氣暴露條件(例如日夜的干濕交替)不容易出現(xiàn)這種類型的起泡現(xiàn)象。因為水分進入到涂層中的滲透行為和水分蒸發(fā)行為是兩個相對應的互逆過程,大氣暴露將使水汽冷凝程度不足以加劇涂層底部的水泡形成。
客戶咨詢:哦,我有點理解了,就是說滲透性起泡的驅(qū)動力是涂層兩側(cè)的濃度差,濃度差越大,則水分滲透越快,也更嚴重。
夢能科技:嗯,您可以這么理解。其實,除了濃度差之外,還有幾個關(guān)鍵因素,其中就是鹽的類型。我們以氯化鈉和硫酸鈉這兩種常見的鹽類做個比較。如果基材表面分別殘留著同樣質(zhì)量(10微克)的氯化鈉鹽和硫酸鈉鹽,并吸收同樣量(1微升)的水,那么,氯化鈉其濃度將達到1700毫摩爾/升,而硫酸鈉其濃度則為65毫摩爾/升。那么,同樣量的這兩種鹽分,因其相差很大的濃度,對于外部水分的滲透驅(qū)動也是相差很大的。這也就是為什么在涂裝行業(yè)中將氯化鈉這種鹽作為危害性最大的可溶性鹽種類之一的原因。
另一個重要因素是溶液的溶解度,它決定了特定鹽所能產(chǎn)生的最大滲透壓。當然,還有其他很多因素會導致滲透性起泡嚴重性的結(jié)果,例如涂層材料的耐水性,抗?jié)B透性,涂層的干燥/固化的充分性等等
客戶咨詢:哦,經(jīng)您這么一解釋,我理解了。但是,我還有一個問題,如果船東對于我們塢修時淡水沖洗提出更苛刻的要求,例如,鹽分測試限制更嚴格,我們應該如何處理呢?
夢能科技:我理解您的顧慮,在很多涂裝項目中也會出現(xiàn)一些所謂的“爭議”,也就是業(yè)主或者監(jiān)理都對于某些關(guān)鍵點特別嚴格,并且也會特別強調(diào)現(xiàn)場測試結(jié)果有效性等。我是這樣理解的,涂裝項目本身就是一個商業(yè)行為,盈利是承包商接納項目的首要目的。如果在招標和投標階段就能考慮一些“客戶期望和要求”,也就是項目規(guī)范要求,尤其是一些技術(shù)參數(shù),不是很明確時,就有可能會出現(xiàn)在項目實施階段出現(xiàn)的“爭議”。其次,對于項目規(guī)范的協(xié)商和確認的第二個機會是在工前會議過程中。如果錯失了這個商定機會,那么,在之后的項目推進過程中,出現(xiàn)爭議的風險也就會越大。反而言之,船東或者監(jiān)理在現(xiàn)場臨時(隨性)提出超出項目技術(shù)合同的驗收規(guī)則的要求,也是不合理的。
同時,我們也應該明白一點,涂層系統(tǒng)出現(xiàn)起泡問題,并一定單純地理解為可溶性鹽的殘留過量問題。合理清理待涂漆的表面,嚴格遵守規(guī)范要求,都是確保涂層系統(tǒng)保護耐久性的可靠基礎(chǔ),而不能一味地追求“越干凈越好”的個人感覺。
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