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鋼結構用防腐蝕涂料性能及施工研究

時間:2016-03-09 瀏覽次數:1928次 作者:

  鋼結構具有質量輕、抗震性能好、工業化程度高和施工速度快等優點,且低能耗、無污染、可循環利用。但它的致命弱點是易于腐蝕。腐蝕不僅使鋼材表面產生不均勻的銹蝕,而且局部的銹蝕引起應力集中,促使鋼結構提前破壞,尤其是在反復沖擊的荷載作用下,更促使疲勞強度降低,出現脆性斷裂。鋼材的腐蝕造成巨大的損失,只有對其進行有效防護,才能確保鋼結構的長久壽命,涂裝防腐蝕涂料是常用的一種防護方式。

  防腐蝕涂料的防腐機理主要包含物理屏蔽作用、化學緩蝕作用和電化學陰極保護作用。物理屏蔽作用就是以致密的防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質隔離開;隔斷腐蝕電池的通路,增大電阻。

  化學緩蝕作用就是將有害的酸堿物質中和為中性的無害物質,來保護防腐涂層內的材料不受腐蝕性物質的侵害。電化學陰極保護作用是在涂料中添加一些特殊的物質(常用鉻酸鹽),使鋼鐵等金屬的表面鈍化,從而阻止金屬離子的溶出,達到防腐的目的。

  1 鋼結構防腐蝕涂料的基本防腐要求及考慮因素

  2 防腐蝕涂料的涂層系統及其作用

  防腐蝕涂料一般由底漆、中涂漆和面漆組成,特殊情況下還需要膩子層。

  3.1 涂料成膜物的影響

  防腐蝕涂料的成膜物在腐蝕介質中具有化學穩定性,其要求的標準與成膜物的組成和化學結構有關。主要是看它在干膜條件下是否易與腐蝕介質發生反應或在介質中分解成小分子。無論從防電化學腐蝕,還是從單純的隔離作用考慮,防腐蝕涂料的屏蔽作用都很重要,而漆膜的屏蔽性取決于其成膜物的結構氣孔和涂層針孔。

  當成膜物結構中分子有較多的官能團時,漆膜的結構氣孔少,并且在成膜過程中能彼此反應,形成交聯密度高的網狀立體結構,從而增強涂料的防腐蝕性。漆膜的物理機械性能在很大程度上影響到防腐蝕涂料的防腐效果。它們與成膜物的相對分子質量、鏈節、側基團等有關。

  3.2 顏填料的影響

  在涂料中著色顏料起著色作用;體質顏料則用來調節漆膜的機械性能或涂料的流動性。對于防腐蝕涂料,除了加有上述兩種顏料外,還加有以防腐蝕為目的的顏料:一類是利用其化學性能抑制金屬腐蝕的防銹顏料,另一類是片狀顏料,通過物理作用提高涂層的屏蔽性。

  防銹顏料又可分為堿性顏料、可溶性顏料和金屬粉末顏料3種。堿性顏料,如紅丹、一氧化二鉛、氰氨化鉛、堿式鉻酸鉛、鉛酸鈣和堿式硫酸鉛等,與油性成膜物反應可生成金屬皂。金屬皂與水接觸后,其分解物可起到緩蝕作用。另外,生成金屬皂的漆膜提高了對環境的屏蔽作用。堿性顏料使漆膜和金屬的界面保持微堿性,也起到防蝕作用。

  可溶性顏料通常為鉻酸鹽顏料。這些顏料與水分接觸后溶解出具有強氧化作用的鉻酸根離子,可使金屬表面鈍化,從而起到防蝕作用。

  廣泛使用的金屬粉末顏料是鋅粉。富鋅涂料干燥成膜后,鋅粉和底材鋼板組成電池,電源從鋅向鐵流動,從而使底材受到陰極保護。此外,鋅的腐蝕產物附積在鋅粉間和鋼鐵表面上,加強了涂層的屏蔽作用。

  片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子的透過,切斷涂層中的毛細孔?;ハ嗥叫薪化B的鱗片狀顏料在涂層中起迷宮效應,延長腐蝕介質滲入的途徑,從而提高涂層的防腐蝕能力。主要的片狀顏料有云母粉、鋁粉、云母氧化鐵、玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等。

  4 防腐蝕涂料品種的選擇

  防腐蝕涂料品種繁多,其性能和用途各有不同,正確選用對涂層的防蝕效果和使用壽命至關重要。

  選用時應考慮以下因素:

 ?。?)被涂物體的材質。如黑色金屬可選擇鐵紅底漆、紅丹底漆,而紅丹底漆對鋁等有色金屬不僅不起保護作用,反而會起破壞作用。

 ?。?)被涂物體的使用環境。防腐蝕涂料對環境針對性很強,要根據具體使用環境,如介質的類型、濃度、溫度,設備運轉情況等因素來選用最適宜的涂料品種。

 ?。?)施工條件。應根據施工現場實際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風條件差的現場施工宜采用無溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料;在不具備烘烤干燥的現場只能選用自干型涂料。

 ?。?)技術、經濟綜合效果。不僅要考慮技術性能是否優異,還要考慮經濟的合理性。在進行經濟核算時要將材料費用、表面處理費用、施工費用、涂層性能及使用壽命、維修費用等加以綜合考慮。

  5 防腐蝕涂料的施工原則

  涂料施工質量的好壞對涂層的性能影響極大。在實際涂裝過程中由于施工方法不當而達不到預期防蝕效果的例子很多。特別是許多性能優異的防腐蝕涂料對施工方法極為敏感,只有嚴格按照其各自的施工條件進行施工才可形成合格的涂層,達到預期的防蝕保護作用。防腐蝕涂料的施工原則如下:

 ?。?)底材必須進行嚴格的表面處理。鋼鐵基材必須經除銹、除油處理,磷化處理則可根據具體情況而定。不同品種的防腐蝕涂料對于底材的處理要求不同,因此其施工成本也不同,必須進行噴砂處理和手工處理的成本差別很大。

 ?。?)保證必要的涂層厚度。防腐蝕涂層厚度必須超過其臨界厚度,一般為150~200μm,才能發揮保護作用。結合涂料固體含量指標,達到相同防腐蝕涂層厚度時,固體含量越高的涂料其施工道數越少,因而成本會降低。比如,傳統的氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料的固體含量在25%左右,而新型的高氯化聚乙烯涂料的固體含量在50%左右,要達到一般工業大氣的防腐要求,前者需要涂刷4道底漆和4道面漆,而后者均減半,兩相比較,施工費用將會有1倍左右的差距。

 ?。?)控制涂裝現場的溫度、濕度等環境因素。室內涂裝溫度應控制在20~25℃;相對濕度視品種而異,一般以65%左右為宜。在室外施工時應無風沙、細雨,溫度不低于5℃,相對濕度不高于85%。應避免未完全固化的涂層上結霜、降露、下雨和降落沙塵。

 ?。?)控制涂裝間隔時間。如底漆涂裝后放置過久才涂面漆,將難以附著而影響整體防腐效果。

 ?。?)必須加強施工人員培訓和施工質量管理。

  要求施工人員了解涂料的性質、用法、施工要點和技術要求。管理人員要加強質量監控,保證每道工序都符合技術要求,以便最終得到一個性能優異的防腐蝕涂層體系。還要加強勞動安全防護,注意溶劑揮發,加強通風,以免中毒。

  總體來說,防腐蝕是一項綜合系統工程,必須考慮防腐蝕涂料的技術性能指標,同時結合多個方面考慮經濟指標,才能作到性價比的合理。

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