防腐塗層是指塗敷在金屬表面上使之與周圍介質隔離，以控 制管道腐蝕的一種覆蓋層。應具有良好的電絕緣性和隔水性，與管道表面有較強的附著力，能抗化學破壞和有一定的機械強度。防腐塗層常由三部分組成:第一層是塗在金屬表面的底漆，用以增強金屬與主要塗料的粘結力;第二層是主要塗料，常用的材料有煤焦油瓷漆、石油瀝青、聚乙烯膠粘帶、環氧樹脂、聚烯烴塗層等，近年來國外使用較多的是後兩種;第三層是包紮帶，用以保持一定的機械強度，以免在運輸和施工過程中受損。塗層施工完成後必須進行耐衝擊、抗剝離及電絕緣性等一系列測試，合格者方能投用。
基本介紹
- 中文名：防腐塗層
- 外文名：anticorrosive coating
- 目的：防腐
- 作用：有效提高聚合物的抗腐蝕性能
- 分類：常溫防腐塗層，高溫防腐塗層
- 分類：常溫防腐塗層，高溫防腐塗層等
防腐機理分析,分類,操作步驟,熱噴三要點,國外技術,配方設計,
防腐機理分析
防腐塗料防腐蝕機理是在金屬表面形成一層禁止塗層，阻止水和氧與金屬表面接觸。但有大量研究表明，塗層總有一定的透氣性和滲水性，塗料透水和氧的速度往往高於裸露鋼鐵表面腐蝕消耗水和氧的速度，塗層不可能達到完全螢幕蔽作用。塗料的防腐蝕作用是因為導電度降低而阻止了腐蝕的進行，雖然導電度高的塗料，防腐蝕能力的確不好，但導電度低的塗層，導電率和防腐蝕性能並沒有明確的關係，所以塗料與鋼鐵表面的濕附著力對防腐蝕起著重要的防腐作用。
分類
按使用基材不同可分為環氧防腐塗層，鱗片防腐塗層，環氧聚酯混合型，戶外純聚酯等。
按使用溫度不同分為低溫防腐塗層，常溫防腐塗層，高溫防腐塗層。
防腐塗層技術
防腐塗層技術操作步驟
以鱗片防腐塗層膠為例
表面處理：噴砂或用角磨機將機件表面打磨粗化，並清除基面上的灰塵、油污、水分，使表面露出新鮮基材；
打底：把施工面上的氣孔、麻面、凹槽用防腐膠填塞密實，然後塗敷BD417防腐塗層膠作為底塗；
鱗片膠塗敷：底塗初固後就可以把BD418鱗片防腐塗層膠塗敷於底塗上面，應向一個方向刮塗；前層鱗片塗層膠初固後就可以塗下一層；
面塗：最後一層鱗片塗層膠初固後就可以塗敷BD417防腐塗層膠做為面層。
養護：製備好的防腐塗層應固化24小時後再投入使用，溫度低於5℃時需加熱或延長固化時間。
鱗片石墨在防腐塗料中的套用
石墨是六方晶系的結晶型碳，呈葉片狀鱗片狀和緻密塊狀，具有金屬光澤按其來源分為天然石墨和人造石墨。石墨鱗片是一種層狀結構的天然固體潤滑劑，資源豐富且價格便宜。石墨鱗片結晶完整，片薄且韌性好，物化性能優異，具有良好的傳導性導電性抗熱震、性耐腐蝕性等。鱗片石墨按含碳量的高低分為高碳石墨（含碳量大於99.9% ）、中碳石墨（含碳量80%-93%）和低碳石墨（含碳量50%-75%）。鱗片石墨廣泛用於冶金工業的耐火材料、輕工業的鉛筆芯、電池工藝的電極、化學工業的潤滑密封材料等。作為塗料的功能填料主要用於防腐塗料、防火塗料和導電塗料。
用作防火填料的是可膨脹石墨，它是以天然石墨鱗片為原料，經化學或電化學處理而得到的一種石墨層間化合物。可膨脹石墨在受熱條件下，體積急劇膨脹（最高可達300倍）窒息了火焰，同時生成膨脹物，達到隔絕火焰，延遲或中斷火焰蔓延的作用，且本身不燃，柔軟性好，表面能高，炭化層強度好。但是膨脹體的體積和用量要選擇適宜。試驗表明，150um的顆粒、30%的膨脹倍數、5%的用量最為合適。
鱗片石墨可直接作為碳類導電填料亦可製成複合導電填料用於導電塗料。但由於石墨鱗片的添加量較大，會使塗料的性能變脆而使其套用受到一定限制。因此，採取措施進一步提高石墨的導電性，有效降低石墨鱗片的添加量。國內天華化工機械研究院開發了以高溫耐腐蝕樹脂為基料，以導靜電能力較強的大片狀實體石墨鱗片為主要骨料，以本體強度高耐磨性好。
抗形變開裂性好的短切纖維材料為功能性填料的無溶劑厚膜型導電塗料。該塗料具有抗腐蝕介質滲透、固化殘餘應力小、抗基體形變開裂性好、施工性能穩定、長效導靜電的特點。可用於原油儲罐內壁導靜電塗裝。據資料報導，採用化學鍍技術對石墨粉體施鍍金屬，如銅、鎳、銀等製備複合導電填料，以30%的量用於導電塗料中，不僅其導電性很好，且防腐性進一步提高。
熱噴三要點
一、抗大氣腐蝕塗層的套用
鋼結構廠房、鋼箱梁橋、電視鐵塔、大樓天線、送變電站、鋼製燈桿等戶外鋼結構，這些鋼構件因長期暴露在大氣中，受到氣候變化和日曬雨淋，表面迅速氧化，生成一層三氧化二鐵，嚴重影響鋼結構的強度及使用壽命。為防止鋼結構表面的氧化，以往一般都採用油漆保護，其防腐年限一般在3－5年，因此需要經常性進行維修、保養，常見的方法就是拷鏟油漆，耗費大量人力物力。現採用鋼結構表面噴鋅、噴鋁工藝加以保護，防腐年限可達30年以上無需保養。如在鋅鋁塗層外再加油漆封閉，則防腐年限更長。
鋼結構表面只有噴鋅、噴鋁後，才能真正起到陽極保護作用，從而達到鋼結構長效防腐之目的。因此國家許多重大工程及市政項目被指定採用該工藝。如：長江三峽永久閘門、上海東方明珠電視塔、楊浦大橋主護桿、廣州市內環高架鋼樑、上海證券大廈鋼結構天線、浦東機場路共同溝爆氣管道、上海南橋50萬千瓦變電站等等，以確保重大工程的百年大計。
二、抗水腐蝕塗層
鋼製水閘門是水力發電站、水庫中控制水量的主要鋼結構，它一部分長期浸沒水中，表面受到微生物侵蝕（如釘蠍的吸附，其排泄物呈酸性）。另一部分長期暴露在大氣中，特別是水線部分，受到衝浪和水面上漂浮物的衝擊，同時又受到漲潮、落潮的影響，使這部份鋼結構表面經常乾濕交替，特別容易生鏽。現在採用線材噴鋅、噴鋁工藝，大大提高了鋼閘門的耐蝕性，比原來採用的油漆工藝防腐年限提高5～6倍。
三、噴鋅、噴鋁工藝與同類工藝性能比較（熱鍍鋅工藝）
1、熱鍍鋅工藝預處理採用酸洗、磷化工藝，工件表面會有酸、鹼液的殘餘物，留下了腐蝕的隱患，使熱鍍鋅層容易產生脫落。噴鋅、噴鋁工藝預處理採用噴砂工藝，故工件表面非常清潔毛糙，表面噴鋅、噴鋁後不會產生由內向外的腐蝕，從而不會產生鋅層脫落現象。
2、熱鍍鋅工藝有一定的溫度，約440℃左右，故工件熱鍍後會產生變形；而噴鋅、噴鋁工藝噴塗時的溫度很低，工件表面溫度<80℃，因此工件不變形。
3、採用熱鍍鋅工藝，工件受鍍槽長×寬×高的限制；而採用噴鋅、噴鋁工藝則工件沒有限制。
4、採用熱鍍鋅工藝，還存在現場修補問題。現場安裝時焊縫、裝卸、運輸過程中的損壞，修補只能採用油漆，從而產生工藝突破口。如採用噴鋅、噴鋁工藝，則現場可採用噴鋅、噴鋁的方法進行修補，避免產生工藝突破口。
5、由於熱鍍鋅工藝的預處理採用酸洗、磷化，故工件表面沒有毛糙度、塗層結合力較差。而噴鋅、噴鋁工藝的預處理採用噴砂，Sa≥2級，故工件表面有毛糙度，塗層結合力較好。抗拉強度≥0．6kg/mm2。
6、熱鍍鋅工藝對水質污染十分嚴重，環保問題非常突出。所以熱噴鋅、噴鋁工藝在來越廣泛。
國外技術
環氧樹脂複合材料塗料
環氧樹脂複合材料塗料體系，適用於保護管道免受磨損、嚴酷的環境條件及外部腐蝕，此類防腐塗料較為先進的有美國阿莫 370 管道塗層 (AP370PLC)。其是一種長期的防腐蝕屏障，適用於從土地到空氣中的過渡部分，形成了一道化學屏障，能阻擋大多數的化學品，包括燒鹼、稀酸、鹽溶液、水、蒸汽及石油溶劑。它是一種濕敷產品，因此既能用於直管又能用於彎管、T型管及其它外形結構。由於其耐久性，該體系大大減少了定期維修。此類材料具有以下特性：混合比例為1:1（等量混合）；顏色：A部分為白色，B部分為黑色，混合&固化後為淺灰色；AP370PLC套件可提供1夸脫、1/2加侖和1加侖桶裝帶1卷玻纖布膠帶（備註：1加侖套件能夠覆蓋大約25平方英尺的管道表面）；連續工作溫度：-51°C至91°C；使用時限/工作時間：24°C，約45分鐘；固化時間：29°C，約2小時；提供UV防護；環氧樹脂的儲存期為2年。
陶瓷填充塗層
套用於塗刷的陶瓷填充塗層體系，設計套用於鋼、混凝土等。在化學及相關行業中，它可以用來保護表面避免接觸到強化學品。它被設計為一種非結構性管道塗層，比傳統的膠帶塗層、油漆和蠟更耐用。該體系主要用於防止環形焊縫、土地接觸面、暴露的地面線路的外部腐蝕和阿莫管道覆蓋物的面漆。AP385PMC能套用於垂直、高架及水平的表面，刷至厚度為30-40密耳（762-1016微米）。
其安裝程式為：
- 完成表面預處理。將A和B混合。
- 用合適的硬刷將混合好的AP385PMC刷到處理過的表面上。
- 經過短暫固化，將變得平坦光滑。一般不需要進行兩遍塗層，因為第一遍塗層所得到的厚度通常就足夠了。 如果要求進行第二遍塗層，必須在第一遍塗層膠凝（穩固，但觸摸上去仍發粘）之後再實施。
- 固化。
酚醛環氧塗料
快速固化的酚醛環氧塗料，100%固含量，完全無危害。其中美國諾維克 R200在該領域較為出色，其可用作管道修復的塗料，這些管道最大的運行溫度高達200℃。這種雙組份，無溶劑的環氧樹脂塗一層即可輕鬆的達到40密爾（1 毫米）的乾膜厚度。這種產品提供了更好的粘著性和耐磨性能。
套用：環形焊縫，閥門，裝置，彎型和不規則形狀修復管道，新管道或其他需要腐蝕保護的金屬基材。材料特點和優勢：100%固含量，酚醛環氧樹脂；不含揮發性有機物，不含異氰酸鹽；酚醛化學-用於管道，運行溫度高達 200℃；更高的耐磨性能；諾維克-R200可以噴塗或手工操作；在裸露鋼材和環氧粉末材質上粘著性更好；極好的陰極剝離性能，粘著性和彈性。建議厚度：濕膜：達 40 密爾/層 乾膜：達 40 密爾/層。
高分子複合材料
專門保護系統套用，該領域內代表材料有美國阿克公司生產的EE-11，其具有針對所有管片的地下管道塗層，可噴射的酚醛陶瓷填充塗層，適用於侵蝕水環境。升溫到300F時沉浸效果很好。抵制強磨損。高彈性使EE-11 用於管板和地下管道。含有磷酸鋅的EE-11底漆縮小腐蝕性鑽蝕。無論是淡水，鹽水或帶鹽味的，管道/管片接縫是侵蝕，腐蝕和滲漏的關鍵點，關係到是否會降級單位功效。阿克管道塗層伴隨一層10-30cmDT塗層，有效密封區域提高效率和防止未來侵蝕和腐蝕。使用柔韌性較好的EE-11 系統利於防止由於彎曲和熱壓力而引起的裂口，裂縫和滲漏。針對地下管道，使用EE-11.5有很好的附著力，無凹陷或下陷，5-10密耳DFT。
配方設計
塗料一般由五大類原料組成，即油脂、樹脂、顏料、溶齊其他輔助材料，油旨是主要成膜物質，它是料的最基本成分，若沒有它們就不能形成附著在物體表面上的約牢固漆膜，一般也稱它為固著劑。顏料是次要成膜物質，漆膜中有了，可以增加其保護、裝飾和防鏽等作用。溶劑和其他輔助材料是塗料組成中的輔助成膜物質，也是不可缺少的，它有利於塗料的施工，並可改善漆膜的性能。
