海洋防腐涂料的研发及产品性能介绍

作者:王师傅 分类:涂料 日期:2021-06-23 19:00:44 浏览:85

海洋防腐是海洋工程的关键技术之一。海洋中金属腐蚀引起的应力腐蚀开裂(SCC)、氢脆(HE)、腐蚀疲劳(CF)、晶间腐蚀(IC)等会导致海洋钢结构的突然断裂,造成海洋环境生态灾难和巨大损失。此外,海洋产品防腐涂层的早期失效和涂层维护造成的停工损失也相当大。因此,必须采用合适的防腐技术来解决问题。

近年来,国内外对海洋腐蚀与防护越来越重视。虽然各种耐海水腐蚀材料不断引进,各种防腐施工技术也有很大发展,但仍远远不能满足实际需要。我国在海洋工程结构和设施防腐方面的研究与发达国家存在明显差距。一些关键技术没有得到解决,国内没有形成具有自主知识产权的技术,缺乏相应的防腐规范和标准,严重影响海洋工程结构的设计、施工和安全运行。因此,针对我国重点海域和重大海洋工程面临的共性和关键防腐问题,研究海洋工程结构和设施的长效防腐关键技术,不仅可以防止腐蚀的发生,避免或减少后期服务中因维护造成的维护成本和经济损失,而且可以减少重大恶性事故的发生,可以大大提高海洋工程设施的安全性,具有重要意义。

1.海洋防腐涂料要求海洋防腐涂料是指在海洋环境中使用的防腐涂料。由于海洋环境非常恶劣,腐蚀性很强,海洋防腐是我国海洋工程发展中一个迫切的研究课题。

根据防腐对象的材质和腐蚀机理,海洋防腐涂料可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料主要指运输船舶、集装箱、海上桥梁、港口机械、输油管道、海上采油平台等大型设施的防腐涂料,非钢结构海洋防腐涂料主要指海洋混凝土结构。根据全球涂料网,海洋防腐涂料主要包括无机富锌、有机富锌、有机硅、环氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷涂料,可根据海洋环境的不同腐蚀特点和防腐年限选择不同的涂料和涂料体系。

海洋防腐涂层通常要求以下性能:

(1)具有良好的物理性能。对腐蚀性介质具有良好的不渗透性,对钢材表面具有良好的附着力;②具有良好的力学性能。抗海水侵蚀、海冰碰撞和船舶靠泊磨损;③优良的化学性能。耐海水、耐盐雾、耐油、耐化学品、耐紫外线;④与电化学保护系统兼容性好。飞溅区和浸没区的涂层应具有抗阴极剥离能力;⑤施工性能好。在各种环境条件下,可以在不同的结构上进行高质量的涂层施工;⑥符合健康、环保、安全要求。要求涂料固体含量高,挥发性有机化合物(VOC)含量符合国家或国际标准要求;⑦其他特殊要求。比如要求淡水罐涂料无毒,符合国家卫生认证要求;不锈钢表面用涂料中可浸出氯的含量不应超过200mg/kg,且涂料中不含锌;船舶压载舱的涂层应符合国际海事组织《船舶压载舱防护涂层性能标准》的要求。船舶水线以下的部件需要涂层,以防止海洋生物附着。

常用船用重防腐涂料的主要相关国际标准如下:①钢结构防腐采用①ISO12944防护涂层体系;②NORSOKM501表面处理及保护涂层;③海上及相关结构防护涂层系统的ISO20340性能要求;④海洋结构物上④NACESPO108防护涂层的腐蚀控制;⑤国际海事组织《船舶压载舱防护涂层性能标准》(PSPC)。

船用防腐涂料及其配套涂料通常满足相关防腐标准的要求,如ISO12944、挪威501、NACESPO108和ISO20340。一般都要提前通过严格的腐蚀测试和认证。主要测试项目有:①盐雾(盐水)测试4000h②阴极剥离试验;③耐湿热试验4000小时;4200h循环腐蚀试验[1-4]。

2.关注海洋防腐涂料的研发

海洋防腐涂料的研发具有科技含量高、开发周期长、投资大、技术难度高、风险大的特点。国外海洋防腐涂料的研发主要集中在政府支持的有实力的大公司或部门。比如英国的IP、美国的PPG、丹麦的赫姆普尔、挪威的乔屯、日本的关西涂料,都有着数百年的相关涂料发展历史,在涂料生产供应、质量监督、涂料规格、涂料现场管理等方面都形成了一套非常严格、严密的体系。目前,这些公司的产品占据了我国海洋防腐涂料的主要市场。

我国海洋防腐涂料的生产主要集中在青、沪、大、津、常、广、厦等几家涂料企业,研究工作主要集中在海洋研究所、金属腐蚀研究所、海洋化工研究所、中海油常州涂料研究所、CSSC 725等研究机构。近年来,虽然成立了;中国船舶工业厦门船舶涂料检查站;、;船舶涂料产品质量监督中心;等质量管理和监督机构,但整体技术水平仍落后于先进国家。

目前,国外船用重防腐涂料的研发主要集中在以下几个方面。

2.1长寿命

由于越来越多的超大型钢结构及其所在海域不具备直接重涂或回岸施工的条件,需要开发超长使用寿命的海洋防腐涂料。* *理想情况下,涂层的使用寿命(包括现场直接喷漆和维护后的延长使用寿命)相当于钢结构设备的使用寿命,即涂层和设备的设计使用寿命相同,在使用过程中只需少量维护,因此避免了重涂。比利时的镀膜镀锌属于有机高富锌镀层,干膜中金属锌含量达到96%,在挪威奥斯陆沿海海洋大气环境下,在钢桥上镀120mu在膜厚为m的单锌中添加涂层15年后测得的平均年涂层损失仅为1mu。[6]m .

无机富锌涂层应用的典型成功案例是澳大利亚摩根维拉250公里长的输油管道项目。其防腐采用单层水性无机富锌涂层,50多年保持良好状态,无腐蚀。美国埃克森公司在硫磺球岛建造的炼油厂采用单层硅酸锌防腐涂层,15年后只需一小部分涂层修复,修复后4年完好无锈。

目前开发的氟碳涂料和聚硅氧烷涂料耐候性可达15a以上,如日本朝日玻璃公司生产的三氟氯乙烯FEVE氟碳涂料、大金公司生产的四氟乙烯FEVE氟碳涂料、国际涂料公司生产的丙烯酸聚硅氧烷涂料interfine979、美国Ameron公司生产的环氧聚硅氧烷涂料PSX700等。

2.2低表面处理

由于预处理成本将占涂层总成本的60%,低表面处理涂层已成为防腐涂层的重要研究方向之一。

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