氟碳涂料用于架空管道和储罐外防腐涂层工艺

氟碳涂料用于架空管道和储罐外防腐涂层工艺摘要：户外的架空管道及储罐由于处于比较恶劣的环境下，需要良好的防腐涂层。而早期我国的架空管道及储罐防腐没有注重防腐的长效性，较片面的选择初期投资小的防护体系，导致整体使用期间维护、保养和重涂费用的大幅上升。本文简要介绍了架空管道及储罐防腐的要求和常见的一些防腐涂层及其特点，重点介绍了氟碳涂料在架空管道及储罐防腐应用特性、工艺特点以及防腐的全寿命经济分析法。 关键词： 架空管道及储罐防腐 氟碳涂料 全寿命经济分析法 耐候性 一、氟碳涂料用于架空管道和储罐外防腐涂层的工艺方案针对架空管道和储罐的外防腐工艺，我们提出两种长效方案（*表示可选工艺，当氟碳面漆为普通铝粉漆，需要罩光漆）1.普通氟碳涂料钢结构的管线和储罐防腐工艺对于普通的钢结构的管线和储罐氟碳涂料重防腐工艺，我们有比较成熟的一套工艺，已经有应用超过5年的时间，在室外对钢结构可以达到20年以上的防腐效果。其基本的工艺流程如下：基材的前处理涂环氧富锌底漆（70100um）环氧云铁中间漆（70100um）涂氟碳面漆（2530um）*涂氟碳罩光漆（1015um）室温7天或100C30分钟烘烤，完全固化。（*表示可选工艺）这些涂层的作用如下：基材前处理-除去底材面的铁锈、油污、灰尘，提高涂料与金属基材的结合力。涂环氧富锌底漆提供涂层与底材面的附着力和对底材的阴极保护作用，提高涂层耐蚀性。涂环氧云铁底漆提供涂层对底材的屏蔽作用，提高涂层耐蚀性，提高面漆涂层与底材面的附着力。涂氟碳面漆主要的防护、装饰保护层，提供涂层对底材的屏蔽作用，提供涂层强耐蚀性、耐候性。涂氟碳罩光漆提高涂层装饰保护性，提供涂层强耐蚀性、耐候性。当氟碳面漆为铝粉金属漆时采用，当面漆为实色漆或珠光金属漆，氟碳罩光漆不涂。涂层稳定和固化氟碳涂料涂装完成后的涂层需经7天的成熟反应才能达到使用要求。 表2 户外架空管道和储罐氟碳涂装材料耗量：（以平方米计算）材 料推荐耗量（公斤/平方）环氧富锌底漆（工艺B）0.30环氧富锌固化剂（固化比10：1）0.03环氧云铁底漆0.30环氧云铁固化剂（固化比7：1）0.04氟碳金属色面漆（固化比10：1）0.20G2固化剂0.02氟碳罩光漆（固化比10：1）0.20G2固化剂0.02稀释剂0.202.涂装工艺过程及要求A普通氟碳涂料钢结构的管线和储罐防腐工艺喷砂除锈：喷砂厂对有氧化皮钢材喷砂处理至Sa2.5级；无氧化皮钢材喷砂处理至Sa2.5级或弹性砂轮片打磨除锈至St3级；涂有车间底漆的钢材采用清扫喷砂或弹性砂轮片打磨除锈至St3级。喷砂厂涂装环氧富锌底漆：在喷砂除锈处理至Sa2.5级后，立即涂装环氧富锌底漆，涂装厚度30um左右，干燥48小时以上方可运输。涂装环氧富锌底漆：车间焊接、火焰切割或火工校正烧损部位，吹扫除去焊渣、飞溅物，喷涂环氧富锌底漆一道，厚度40-70um。涂装环氧云铁中间漆：喷涂环氧云铁底漆一道，厚度70100um。涂装氟碳面漆：涂氟碳面漆二道，厚度30um。涂装氟碳罩光漆：涂氟碳罩光漆一道，厚度15um。涂装间隔：底漆涂装后需要固化48小时再涂装下一道，每一道面漆的涂装间隔不小于1小时。涂层稳定与固化：室温7天或100C30分钟烘烤，完全固化氟碳涂层的性能我公司的氟碳涂料可以达到AAMA2605（2002）氟碳涂料的标准，其基本性能列在下表。表3 衡峰氟碳涂层的各种性能性能与品质采用标准FC-S200型氟碳涂料性能基材钢颜色具实体、珠光、金属光泽的各种色彩远近观察均匀一致无色差60 光泽ASTM D-523无光、半光、高光膜厚(干膜)ASTM D-1400底涂 100+100um面涂 20-30 um罩光 10-15 um硬度(铅笔)ASTM D-3363最小 F附着力划格法100/100 耐温性-30-100无变化耐盐雾性ASTM B-1173000小时耐酸性ASTM D-130810%HCL 15min20% 硫酸 18h无影响 无影响耐碱性ASTM C-207混凝土灰浆 24h无影响耐洗涤剂性3% 40 72h无影响耐候性(日光加速)ASTM E423000小时 光泽损失小于20% 颜色变化不大于5NBS单位二、采用全寿命经济分析法分析钢结构管道和储罐的外防腐涂装工艺“全寿命经济分析法”是在成本效益分析基础上，将工程的使用年限作为主要考察指标的一种经济分析方法。它起源于美国，美国法典（USC）对于“全寿命经济分析法”的定义是“这是一种程序和方法，用于评价可行计划项目的总经济价值。包括初始成本和经折扣的进一步成本整个寿命期内的维护、修复、重建和表面翻新处理的费用”。建立在全寿命经济分析法分析基础上的钢结构防腐蚀设计和施工，与传统的涂层相比，在技术、经济上要更为合理、更具竞争性。钢结构涂装不仅应重视初期投资，而且更应该重视钢结构在运转、维修、保养、停工等费用。我们应该避免走“眼前少花钱，而后花大钱”的老路。因此，钢结构管道和储罐要求采用半永久性涂装甚至永久性涂装，即在整个服役期间只进行一次大修或不进行大修，只需进行维护涂装，就能保证管道和储罐的防腐蚀效果，即要求钢结构管线和储罐的涂层寿命在20年以上。为了达到以上目的，新建管线和储罐宜采用表面涂装富锌类防腐漆或进行喷金属处理，再涂装其它配套漆。由于氯化橡胶中氯的质量分数高达65%以上，在受紫外线照射时，常析出氯化氢而降解。用于钢结构表面，这种面漆的装饰性较差，其外观寿命一般不超过五年，在户外使用一、二年后就会严重失光、失色，装饰性能极差，无法适应现代社会同时强调防腐和装饰的新要求。高氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯都是传统的单组分防锈漆，都是污染较重的热素性涂料，耐候性较差，耐化学腐蚀性能上也与交联型氟碳涂料有很大的差距。丙烯酸聚氨酯涂料的耐候性较佳，但它的户外使用寿命也只有8年左右，在恶劣的沙漠、荒野环境下，其耐久性就更短。在现有有机涂料中，只有耐候性最佳的氟碳涂料，能够在户外寿命超过过20年。表4 常见氟碳涂料的主成膜物及其结构编号氟碳涂料主成膜物理论含氟量（）分子结构1聚偏二氟乙烯PVDF59.3(CH2CF2)n2三氟氯乙烯乙烯基酯共聚物26-28%(CFClCF2)n(CH2HCOOR)m3三氟氯乙烯乙烯基醚共聚物26-28%(CFClCF2CH2HCOR)n4四氟乙烯乙烯基酯共聚物32-34%(CF2CF2)n(CH2HCOR)m5四氟乙烯乙烯基醚共聚物32-34%(CF2CF2CH2HCOR)n不同的氟碳涂料所采用的氟碳树脂也不一样。衡峰公司室温固化氟碳涂料所采用的氟树脂是大金化学特许提供的四氟乙烯乙烯基醚氟碳树脂GK-570。以往日本进口氟涂料常用的三氟氯乙烯乙烯基醚共聚物（如旭硝子公司的Lumiflon），由于单体竞速率原因，不会发生醚与醚的接枝，是严格的交替共聚物（ABABAB），分子链节上稳定性较差的乙烯基醚片断为稳定性较好的三氟氯乙烯片断所屏蔽和包围，因此耐老化性能好，含氟量约26，耐人工老化超过4000小时以上。而三氟氯乙烯乙烯基酯共聚物的分子结构为非严格的交替共聚物（ABABBAB），存在连续的乙烯基酯共聚片断，这是耐化学性和耐候性不佳的地方，这种链节也降低了其含氟量为到约25（国产约23.5）。尽管从含氟量来看仅仅比三氟氯乙烯乙烯基醚共聚物降低约1，其耐老化性能差很多，仅仅只能耐人工老化到20003000小时，差1000小时以上。目前国内氟涂料生产厂商主要采用的还是三氟氯乙烯乙烯基酯共聚物为氟碳涂料的成膜物。衡峰公司目前所采用的四氟乙烯乙烯基醚由于氟烯烃链节中不存在氯原子，因此提高了其在防腐蚀领域的效果。由于氟含量的进一步提高（35），四氟乙烯乙烯基醚涂料具有比三氟型涂料更优异的耐候性、耐化学品性、防腐性和防污性。从综合性能来看，四氟乙烯乙烯基醚交替共聚物树脂（如日本大金GK-570）为目前常温固化氟碳涂料中性能最佳的氟树脂。从其分子结构而言，四氟乙烯链节保证了树脂所需要的耐候性、耐久性，而其它不同官能基团的烃基乙烯基醚则赋予树脂在有机溶剂中的溶解性、与颜料的相容性、光泽、柔韧性、硬度与底材的附着力等。而乙烯基醚与氟烯烃之间的严格交替排列共聚可以使化学性能稳定的氟乙烯链节形成空间屏蔽，保护较低稳定性的乙烯基醚链节受到化学能介质的侵袭。因而，FC-S200采用日本大金Zeffle GK-570为主成膜物衡峰公司采用全寿命经济分析法，在总结国内外钢结构防腐设计上的各种经验基础上，在2001年就提出了以超耐候的常温固化FC-S200氟碳涂料为面漆的FUVITST钢结构涂装系统，其中所采用的涂层体系就是环氧富锌底漆环氧云铁涂层FC-S200氟碳涂料面漆，估计室外使用寿命可达20年以上。已经达到全寿命经济分析法要求的钢结构架空管道和储罐的使用寿命要求。三、结论目前我国的管道和储罐涂装工艺还主要是喷锌+改性沥青漆以及环氧聚乙烯涂层，作为欧美流行的喷涂氟碳涂料工艺，还几乎没有，具有很大的应用和推广前景。使用全寿命经济法来评价氟碳涂料与原有防腐工艺的比较，就可以发现寿命在20年以上的氟碳涂装系统以及面漆体系所具有的优势：尽管初期投资大，但维护和重涂成本低，整个钢管道和储罐使用费用低。随着我国石油和天然气工业事业发展，对钢质管道和储罐的维修、大修的要求更高，不可能象过去那样经常在管线和储罐上施工操作，这都要求研制防腐蚀性能更好、使用寿命更长的涂装体系，在储罐的整个使用过程中只进行一二次保护涂装，因此氟碳涂料在架空管线和储罐上的应用前景一片光明。上海衡峰氟碳材料有限公司专业从事氟碳涂料及其相关产品开发、生产和应用，产品覆盖了建筑外墙、钢结构、塑钢、合金、卷材、无机板、光催化陶瓷等领域，形成了数千个花色品种，被广泛应用到国家及上海市重大项目上，并拥有专业的碳氟研究团队并与同济大学、上海建科院、日本大金等多家机构紧密合作并建立多个联合实验室，在科研、生产、销售、技术服务等方面积累了大量的经验，被业界同行称为“中国氟碳专家”。文章来源：氟碳涂料用于架空管道和储罐外防腐涂层工艺(衡峰原创,请勿转载)