傳統(tǒng)的金屬防護方法有使用緩蝕劑、電鍍惰性材料、鈍化金屬形成致密鈍化膜、陰極保護及涂層等方法。從實際使用效果來看,緩蝕劑使用方便但是效率低;電鍍惰性貴金屬效果好但成本高;陰極保護適用于一些特定的環(huán)境中;涂層防護法方便、簡單,使用*,但涂層的防護效果取決于涂層的阻隔性能,為提高涂層的阻隔性能,往往在涂料中添加片狀材料或/和氧化性金屬鹽。添加片狀材料或/和氧化性金屬鹽的加入不能避免涂層的缺陷,如:涂層微孔,致密度低,難以阻止空氣、水及鹽離子等腐蝕介質(zhì)進入涂層,造成金屬腐蝕;涂層中的無機片狀材料(玻璃鱗片、云母、玄武巖鱗片等)與樹脂親和力差,容易產(chǎn)生分相現(xiàn)象形成界面微裂隙,加速腐蝕介質(zhì)滲透,造成金屬腐蝕。即使無機鱗片用偶聯(lián)劑表面處理,其仍存在與樹脂材料膨脹系數(shù)不同現(xiàn)象,仍會出現(xiàn)相分離現(xiàn)象形成氣孔,形成腐蝕介質(zhì)通道,造成金屬腐蝕。氧化性金屬鹽的添加,也可能由于重金屬的污染對人體健康產(chǎn)生危害。
聚苯胺防腐涂料通過以下機理防腐:第一,依靠聚苯胺的氧化還原性使金屬基材表面形成致密的氧化膜薄膜(鈍化膜),鈍化膜的形成大大延緩了金屬的腐蝕;第二,同樣依據(jù)聚苯胺的氧化還原性,在聚苯胺氧化金屬形成致密鈍化膜的同時,聚苯胺被還原,還原的聚苯胺為絕緣體,阻止腐蝕電荷的傳遞;第三,依據(jù)聚苯胺可逆的摻雜/脫摻雜性,當摻雜的離子合適時,摻雜的離子能夠促進鈍化膜的形成或自身在金屬表面形成吸附層防腐;第四,聚苯胺的導電性能使金屬表面產(chǎn)生一個電場,該電場的方向與電子傳遞方向相反,阻礙電子從金屬向氧化物質(zhì)的傳遞,即形成了電子傳遞屏障。
當聚苯胺的結構與狀態(tài)控制合適時,少量聚苯胺的加入會大幅度提高防腐涂層對金屬的防護水平和涂層的機械性能。因此,聚苯胺防腐涂層的綜合性能優(yōu)異,例如:天津大學王紀孝教授團隊研發(fā)的系列聚苯胺防腐涂料耐鹽霧12000小時以上,耐急速溫度沖擊(在-80oC 30Min.與230oC 30Min.分鐘交替進行)24次以上,適用于高濃酸、堿、鹽等多種重腐蝕環(huán)境下的使用。聚苯胺防腐涂料具有非常好的邊緣防腐性能和抗劃傷能力,涂層可以抵抗1-2㎜的劃痕,使銹層擴展速度極慢。在軋鋼廠二冷室(腐蝕速率≥12mm/Y,為C5最高腐蝕速率的60倍以上,為CX最高腐蝕速率的17倍以上)、低溫換熱器(腐蝕速率≥12mm/Y,為C5最高腐蝕速率的60倍以上,為CX最高腐蝕速率的17倍以上)等重腐蝕環(huán)境的工程表明,含有聚苯胺的涂層能夠在酸、堿、鹽等環(huán)境中具有*的防護能力。
通過控制涂層的結構,聚苯胺防腐涂層的耐溫范圍寬,在-65℃-180℃環(huán)境下具有優(yōu)異的防腐性能,其在酸,堿,鹽或者酸堿交替變化環(huán)境中抗腐蝕性能突出,具有長效防腐的效果。與不同的面漆配套,在跨海大橋,港口船塢,近海設施,海洋平臺,儲罐管道,垃圾處理設備,閘門柵欄,礦山設施,采煤設備,高壓線塔,管樁棧橋,鋼結構管廊架,特別是惡劣環(huán)境下海灣大橋,海上平臺,風力發(fā)電,光伏發(fā)電諸多領域被作為長效性防腐材料有廣泛的應用前景,被稱為防腐領域的新一代產(chǎn)品。國外聚苯胺防腐涂料應用有:德國鐵路橋梁,日本過街天橋和棒球館,波蘭廢水處理鋼結構,德國原油輸水管道,法國空中客車動力系統(tǒng),丹麥集裝箱船,德國化工廠過濾設備和礦井設備等;國內(nèi)以天津大學王紀孝教授團隊研發(fā)、上海平耐公司生產(chǎn)的聚苯胺防腐涂料應用有:萊鋼II廠區(qū)連鑄1車間二冷室鋼結構涂裝(工況條件,溫度85℃,相對濕度100%,含鹽量飽和,高照度輻射,有振動,腐蝕強度≥12㎜/年),江蘇索普集團低溫換熱器防腐(工況條件,溫度-5℃,20%食鹽水,腐蝕強度≥12㎜/年),中石化達州天然氣凈化廠硫磺儲運車間料倉地下廊道防腐(工況條件,溫度20℃-40℃硫化氫濃度6-18PPm,相對濕度45%-100%)工程等。
聚苯胺防腐涂料施工方法和傳統(tǒng)的防腐涂料施工方法差別不大,重點要注意以下幾點:
1. 聚苯胺防腐涂料是雙組分材料,必須按比例充分混合,并做相應的預處理。一般條件下,熟化后的涂料必須2h內(nèi)用完,否則會發(fā)生凝膠現(xiàn)象無法使用。
2. 聚苯胺防腐涂料在常溫條件下應在噴砂后4h內(nèi)涂裝,相對濕度≥80%時應該立即涂裝,以免閃銹的發(fā)生。后續(xù)涂層應該在前一道涂層表干后進行,表干時間3-12h不等,*固化為10d,復涂最大間隔時間不得超過3d。
3. 聚苯胺防腐涂料涂層在兩周內(nèi)達到穩(wěn)定的最佳效果,涂層未表干或者受潮沾水不可涂裝面涂。
聚苯胺防腐涂料在實際施工中的工藝步驟和傳統(tǒng)的涂裝工藝相似,并不復雜,具體操作流程如下:
1.表面處理。清除構件或設施表面灰塵,污垢,油漬及疏松的物質(zhì),表面應干燥清潔,建議采取噴砂或噴丸方式除銹,如果條件受限無法噴砂時,可以采用機械打磨方式。除銹質(zhì)量要求應符合GB8923最新標準所規(guī)定的要求,噴砂Sa2.5打磨St3級。
2.配料涂裝。將聚苯胺防腐涂料的兩組分攪拌搖勻后按照配比機械攪拌5-10Min.,再進行10Min.超聲波處理,熟化的涂料可采用刷涂、滾涂、浸涂、噴涂等方式施工。
3.自然養(yǎng)護。聚苯胺防腐涂料涂裝結束后,應該保持一段時間的自然養(yǎng)護,建議常溫浸沒或高溫(超過100oC)環(huán)境下,放置7d后投入使用,環(huán)境溫度低于10℃時,延長至10d后再投入使用。一般氣氛環(huán)境下,表干即可使用。
4.配套面漆。一般情況下聚苯胺在全浸沒或無強紫外線暴露工況下可不進行面漆涂裝,就可以達到長效的防腐蝕效果。當聚苯胺涂層應用于強紫外線暴露或有裝飾、警示要求時,需配套不同的面漆,面漆涂裝必須在聚苯胺涂層干燥的條件下進行。
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