水性聚脲纳米涂层及金属重防腐领域应用案例
2019-03-07 12:34:57
作者：孔凡厚，张宇，滕赟，吴井龙，王佳妮，孙涛，王新 来源：沈阳化工研究院有限公司
2018年环保税全面实施，传统溶剂型防腐涂料已不能适应新形势的要求。在水性工业涂料领域，如何提高产品性能、优化产品涂装、拓展应用范围等成为行业难题。当前，国内水性工业防腐涂料目前基本使用在C3及以下的中等腐蚀环境，C4及以上腐蚀环境的重防腐工程领域使用工程案例极少，给水性工业涂料的推广应用带来很大困难。
水性纳米化重防腐涂料技术已在化工重防腐管廊等多个项目推广应用，该技术大幅提高了环保型防腐涂料的综合性能，是国内水性涂料领域的最新产业化品种，达到了传统溶剂型重防腐涂料的防腐性能，在推动国内涂料“油转水”环保进程方面起到了水性涂料行业应用的标杆示范作用。
涂层适用于钢材、混凝土等多种底材，表现出了优异的防腐性能。产品有不同颜色，耐受强酸、强碱、高盐蚀、耐油蚀、抗污，适用范围广。水性聚脲涂料先后应用于化工金属管廊、反应釜外壁、反应釜内衬、浓缩分离塔、中和罐内衬、中和釜内衬、盐酸釜外壁等。
水性聚脲涂层应用案例
新建化工管廊金属防腐案
例一，某化工厂管廊新建，施工面积10000m2。腐蚀介质：有机溶剂。车间预制涂装，现场组装构架安装，使用1年完好。采用单组分底漆喷涂+双组份面漆喷涂。环保低VOC，罩面光泽度很好，流平性好，加厚度容易，附着力好，硬度相对较好，耐水耐老化，弹性好。
图1 车间预制喷涂
图2 现场组装架构
图3 现场组装完成
喷砂结束后4 h之内必须进行底漆喷涂，否则该批次个别钢需要重新喷砂至SA2.5。喷漆之前的空气条件要求，相对湿度＜85%，钢板温度≥10℃，露点温度小于钢板温度3℃以上。底漆喷涂后需要在干燥后修补厚度及不完美的位置。钢材背面务必全部施工底漆结束后方可下一步程序。面漆涂装前需经过检验合格方可施工。凹槽位置及难以保证膜厚的位置至少进行1遍预涂，至少50μm。涂料充分熟化后，使用滚筒刷涂，死角使用板刷，甚至弯头刷。保证膜厚≥100μm，但不能超过300μm。如预涂膜厚不够，砂皮处理及清洁后继续涂装至符合规定；如超过规定膜厚，那么少量面积可通过打磨使之符合规定，大量面积时需重新冲砂处理。
底漆膜厚依赖于涂料的固体含量、稀释剂稀释程度、压力大小、枪嘴型号、工人技能等因素。但根据现场实测100μm底漆膜厚需要工人3次压枪。现场环境受很多因素影响，如3次压枪仍未达到膜厚要求，将继续压枪达到规定膜厚要求。底漆与面漆清洁采用刮刀处理流挂，100μm以上砂纸处理表面不平整位置及刮刀处理后的残留位置，清洁标准3级。正确选择砂皮纸，目数正确，使用环境要良好：如灰，风，雨，工人。底漆修补施工，参考干燥曲线，按照干燥最佳时间进行。使用底漆采用机械搅拌，勿人工搅拌。如手工搅拌，可能造成搅拌不均匀现象，施工后会出现不干状况。
图4 湿膜未流平、流挂 图5 干膜局部有针孔 图6开放环境喷涂施工
施工过程若操作不规范，必然会存在异常现象：如湿膜未流平、流挂（图4）、如干膜局部有针孔（图5）、如管架未经喷砂处理，直接喷涂底漆，双组份喷涂损失量过大。造成异常现象原因分析可能为：流挂问题是由于双组份喷涂时喷枪过近，流平性问题还需调整配方。工厂地面开放环境喷涂施工（图6），针孔由于气压过高导致。施工方未对基材进行喷砂，底漆有露底生锈处。焊接处锈蚀，吊装处漆膜破损锈蚀。
维修管廊金属防腐案
例二，某化工厂管廊二次维修，面积2 000 m2。腐蚀介质：有机溶剂。原涂装醇酸漆膜，服役时间1年。采用维修方案：滚涂底漆+双组份面漆喷涂，使用1年后完好。
图7 维修前
图8 维修后
图9 使用1年后
化工管廊属于二次维修，涉及高空作业，施工难度系数较大。在涂层修补之前，所有底漆表面均应进行喷砂或手动工具处理以去除表面污染物。局部被油脂污染的区域应根据SSPC-SP1标准和方法使用合适的清洁剂或溶剂进行清洗。
当气温低于0℃或高于40℃（除特别规定外）必须采取相应措施改善环境，达到油漆产品说明书中有关施工的环境条件。当相对湿度≥85%或表面温度低于露点3℃时，不能涂装施工。特别提醒的是面漆施工，当相对湿度在80%以下时固化效果令人满意，相对湿度低，涂覆时和涂覆后出现水汽凝结，会导致表面失去光泽，如有积水，将导致变色，在深色漆面上和低温条件下尤其明显。因此建议面漆施工应选择天气好的时候或在车间或防雨棚内施工。喷涂时，喷枪与被涂构件的距离控制在30~40cm之间，喷枪应与喷涂面垂直。喷枪往复喷幅应控制在0.8~1.0m之间，否则易产生浪费或漆雾飞扬。
金属釜外壁防腐
案例三，金属反应釜外壁防护二次维修，腐蚀介质：盐酸，体积5 m3。采用手工基材处理，喷涂底漆+喷涂面漆，使用1年后完好。同样条件下，实验组采用环氧涂层市面销售产品，使用1年后锈蚀严重。
图10 外壁涂覆效果
图11 使用1年后状况
图12 市面涂层1年后状况
基材处理是防护关键，大型设备使用不便，现场使用手工角磨底材处理，将铁锈彻底除尽后，避免阴雨天气建议马上施工底漆，干燥后施工面漆。本案例盐酸液体存在滴溅，整体腐蚀环境为盐酸。喷漆工存在盐酸液体介质滴溅风险，建议做好防护用品配备。
金属釜内壁防腐
案例四，金属反应釜内壁防护二次维修，腐蚀介质：氢氧化钠，体积30 m3。采用手工基材处理，滚涂底漆+滚涂面漆（图13），使用1年后完好。
水性聚脲纳米涂层较传统环氧玻璃钢施工工艺简单、施工周期短、成膜快、附着力高，耐高强度、强酸、强碱、盐、工业废水、生活污水、海水、各类溶剂。传统环氧玻璃钢易受点蚀，腐蚀介质进入界面处，金属腐蚀成氧化皮，容易鼓泡造成环氧玻璃钢成片脱落（图14）。
图13 釜内壁防腐涂覆效果
图14 环氧玻璃钢腐蚀成片脱落
结语
该涂料2018年在辽宁省得到大范围推广使用，先后应用于新建化工金属管廊、维修金属管廊、金属釜外壁、金属釜内壁、中和塔内外壁、浓缩分离塔内壁、防腐池及生化池、生产车间地坪等，防腐防护性能突出，得到客户认可。涂层适于喷涂、滚涂等多种施工方式，同时超强防腐性能成为行业新宠。水性涂层应用于重防腐领域已经初步得到客户认可，将推动行业创新绿色发展。
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