防腐蚀工程常用材料

防腐蚀工程常用材料
一、涂料
(一)涂料的作用
1．保护作用
涂料实际上是一种有机涂料。利用有机高分子胶体的混合物，涂布于被涂物的表面形成一层漆膜，将被涂物与工业大气、水分、日光、土壤及外界的腐蚀性物质隔离起来，保护被涂物体不受侵蚀，从而延长使用寿命。设备及管道外部涂漆是石油化工企业防腐蚀的重要措施之一。一般以碳钢、低合金钢、铸铁为材料的设备、管道、支架、平台、栏杆、梯子等均应涂漆防腐。有色金属铝、铜、铅等、奥氏体不锈钢、镀锌表面以及塑料表面均不涂漆。
2．色彩标志作用
为了加强生产管理，方便操作及检修，促进安全生产，美化厂容，在石油化工装置中各种管道、设备涂上各色涂料作为标志，便于人们识别其中所走介质。如水管涂刷绿色油漆，蒸汽管涂刷红色油漆，氨气管涂刷黄色油漆，空气和氧气管涂刷兰色油漆等。还有，石油化工设备的表面色标志，如塔、容器、换热器、反应器、储罐涂刷银色油漆，压缩机、离心机涂刷淡绿色油漆等。
3．特殊功能作用
通过涂刷涂料，可以调节物体热、电传导性，电绝缘，防止微生物附着，调节声波的散发、光的反射和吸收，以及夜光、分辨标志等。
(二)涂料的基本组成
涂料包括油漆及防腐涂料两部分。在合成树脂问世之前，采用植物油和天然漆为原料配制成的涂料，x i惯叫油漆。采用合成树脂为原料配制成的涂料被称为防腐涂料。一般防腐涂料比油漆的防腐性能更强，价格也较贵。
涂料一般由不挥发组分和挥发组分两部分组成，它在物体表面涂布后，其挥发组分逐渐挥发离去，留下不挥发组分而干结成膜。所以，不挥发组分的成膜物质简称涂料的固体分（固体含量）。成膜物质又可分为：
——主要成膜物质；
——次要成膜物质；
——辅助成膜物质。
1．主要成膜物质
主要成膜物质由油料和树脂两部分组成。
(1)油料：油料是自然界的产物，来自于植物种子和动物脂肪。油料的干燥固化反应主要是空气中的氧和油料中的不饱和双键起聚合作用。
天然油料的性能，特别是耐腐蚀、防老化性能比不上许多合成树脂，目前很少用它单独作防腐蚀涂料，但它能与一些金属氧化物或金属皂化物在一起对金属起防锈作用。所以油料可以用来改性各种合成树脂，以制取配套防锈底漆。
(2)树脂:树脂分为天然树脂和合成树脂两类。
天然树脂有生漆、天然橡胶等。
合成树脂有环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚酯树脂、聚胺酯树脂、乙烯类树脂、过氯乙烯树脂、含氟树脂等。以上树脂均为常用耐腐蚀涂料中的主要成膜物质。
2．次要成膜物质
颜料是涂料的次要成膜物质，基本上分为着色颜料、防锈颜料、和体质颜料（又称填充料）三类。
(1)着色颜料：主要是使涂料有色彩，具有装饰性并增加涂膜厚度，提高涂料的耐久性。常用着色颜料有锌白、炭黑、锌黄等。
(2)防锈颜料：主要用在底漆中起防锈作用。按照防锈机理的不同，可分为化学防锈颜料，如红丹、锌铬黄、锌粉、磷酸锌等，这类颜料在涂层中是借助化学或电化学的作用起防锈作用；另一类为物理性防锈颜料，如铝粉、云母氧化铁、氧化锌、石墨粉等，其主要功能是提高漆膜的致密度，降低漆膜的可渗性，阻止阳光和水分的透入，以增强涂层的防锈效果。
(3)体质颜料：体质颜料又称填充料，作用是增加涂膜厚度，提高涂层的耐候性、抗渗性、耐磨耐久性和物理机械强度等。常用的有滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉等。
3．辅助成膜物质
辅助成膜物质由溶剂和辅助材料两部分组成。
(1)溶剂。又称稀释剂（或稀料、挥发份），是一种极易挥发的液体，用以稀释和溶解成膜物，改变涂料的稠度，使之便于施工。溶剂对于涂料的一些特性，如涂刷阻力、流平性、成膜速度、流淌性、干燥性、胶凝性、浸润性、低温使用性能等都会产生影响。常用的溶剂有松香水、酒精、松节油、丁醇以及各种混合溶剂。要想得到一种好的涂料，正确选择和使用溶剂同样重要。
(2)辅助材料。为了提高涂层的性能和满足施工的要求，在涂层中常常添加以下辅助材料：增塑剂：又称增韧剂，用以克服漆膜的脆性，增加韧性，提高涂膜塑性。常用的有有机化合物（邻苯二甲酸的脂类），高分子化合物（聚氨脂树脂）等。
催干剂：催干剂的主要作用是加速漆膜的干燥缩短时间。
固化剂：以树脂为主要成膜物质的涂料，有些可在常温下干结成膜或通过加热干结成膜。但有些则需要加入酸、胺、过氧化物等物质作为固化剂与树脂反应才能使涂料干结成膜。
辅助材料中还有一些表面活性剂、防霉剂、紫外线吸收剂、防污剂等。
(三)涂料的选用原则
正确选用涂料，对漆膜的质量，使用寿命有重要意义，选用涂料应注意以下几点：
1．与被涂物的使用条件相适应
选用涂料首先应明确涂料的适用范围及其环境条件。如室外钢结构、设备基体、管道基体涂刷涂料，主要是防止锈蚀和良好的户外耐久性；如果室外是化工大气腐蚀环境，则选用的涂料就应当考虑漆膜耐腐蚀的性能；室外的混凝土表面涂漆就应考虑漆膜的附着强度和耐久性。
2．与被涂物表面的材料性质相适应
同一种涂料对不同材质的被涂物体有不同的效果。例如采用适用于钢铁表面的油性防锈涂料，若使用在混凝土表面时，由于混凝土中含有碱性物质易与油性涂料起皂化反应，结果会使涂层脱落。
3．底漆与面漆正确配套
涂料的配套性是指采用腻子、底漆、面漆和罩光漆作复合层时，应特别注意底漆适合何种面漆，底漆与面漆是否起反应，附着力大小等等。如果不了解涂料的配套性，随意使用底漆、中间漆、面漆，会造成漆膜分层、咬起、析出、脱落等质量事故。
4．经济合理
选用涂料时应注意涂料的价格高低，以及使用寿命长短。应选用价格低、使用寿命长、施工方便、低毒或无毒性涂料。
(四)涂料的施工方法
涂料的施工一方面要注意被涂刷物体的表面处理，另一方面要根据涂料不同品种、性能和被涂物体的材质、形状，选择适当的施工方法。
涂料施工常用的方法见表1。
表1 涂料施工常用方法
类别
施工方法
所用设备、工具
手工工具类
刷涂施工法
滚刷涂施工法
汽溶胶喷涂施工法
刮涂施工法
各种刷子
滚筒刷子
汽溶胶漆罐
刮刀
机动工具类
空气喷涂施工法
无空气喷涂施工法
热喷涂施工法
转鼓涂施工法
各种喷枪、空气压缩机
无空气喷涂装置
涂料加热器
滚桶
机器装备类
抽涂施工法
滚筒涂施工法
离心涂施工法
浸涂施工法
静电喷涂施工法
抽涂机
辊涂机
离心涂装机
浸涂机
静电喷涂装置
　
(五)涂料的施工要求
1．涂料应有生产厂的质量合格证明书；
2．涂漆前应清除被涂物表面的铁锈、焊渣、毛刺、油、水等污物，达到基体除锈等级；
3．各类防腐涂层的底漆宜采用刷涂，涂装表面必须干燥。前一道漆膜干后，方可涂下一道漆膜。判断漆膜实干的简便方法是用手指用力按压漆膜不出现指纹为准；
4．设备和管道焊缝质量检查不合格时，不得在焊缝处涂漆。涂底漆前应对组装符号、焊缝坡口、螺纹等特殊部位加以保护，以免涂上油漆；
5．压力容器必须在完成全部热处理、水压试验合格后才能涂漆；
6．有色金属管、不锈钢管、镀锌钢管、镀锌铁皮和铝皮保护层，不宜涂漆；
7．涂漆施工宜在15～30℃的环境温度下进行，不应在风沙、雨、雪天进行室外涂漆；
8．管道安装后不易涂漆的部位应预先涂漆；
9．涂料的种类、颜色，涂敷的层数和标记应符合设计文件的规定；
10．涂层质量应符合下列要求：
(1)涂层均匀,颜色应一致；
(2)漆膜应附着牢固，无剥落、皱纹、气泡、针孔等缺陷；
(3)涂层应完整，无损坏、流淌；
(4)涂层厚度应符合设计文件的规定；
(5)涂刷色环时，应间距均匀，宽度一致。
(六)涂料的施工程序
涂料一般施工程序为：
除锈→刷涂（或喷涂）第一遍底漆→检查补涂（刮腻子）→刷涂（或喷涂）第二遍底漆→检查补涂→（刷涂中间漆1～2遍）→刷涂面漆（1～2遍）→检查修补→养生→（热固化处理）→成品。
注：①此程序中代括弧部分应根据设计要求取定。
②此程序适用于单组分涂料，对于双组分或多组分的涂料，还应增加涂料调配工序。
(七)常用防腐蚀涂料
表2 常用防腐蚀涂料
类别
型号
名称
主要用途
每层使用量
g/m2
油脂漆类
Y00-1
清油
用于调稀厚漆及配红丹防锈漆，也可单独涂刷于金属、木材表面作防腐、防锈用
           
Y53-1
红丹油性防锈漆
钢铁表面作防腐打底之用
≤100
Y02-1
各色厚漆
用于涂覆一般要求不高的建筑工程、金属或木材表面，也可作木质物件打底
80
Y03-1
各色油性调合漆
用于室外一般金属、木质物件及建筑物作保护装饰用
白色≤70
其他色≤60
醇酸漆类
C01-1
醇酸清漆
室内外金属、木材表面及作醇酸磁漆罩光用
35
C04-42
各色醇酸磁漆
室外金属表面涂装
100
C06-1
铁红醇酸底漆
金属表面打底用
90
沥青漆类
L01-6
沥青漆
金属表面作防潮、耐水、防腐用
268
L04-2
铝粉沥青磁漆
室内外钢铁表面作面漆用
80
L44-1
铝粉沥青船底漆
用于盐水或淡水下作钢铁表面防锈用
≤145
酚醛树脂漆
F53-1
红丹酚醛防锈漆
用于钢铁表面防锈打底
≤100
Fo4-1
各色酚醛磁漆
用于室内外金属、木材表面涂饰
97
F03-1
各色酚醛调合漆
用于室内外金属、木材表面涂饰，以内用为宜
60~70
F50-1
各色酚醛耐酸漆
用于有酸性气体侵蚀的场所金属表面防腐用
70
有机硅漆
W61-25
银白色有机硅耐热漆
用于高温设备的钢铁表面，如发动机外壳、钢烟囱、排气管、烘箱、火炉、暖气管道外壳等，作耐热防腐蚀涂料
20~35
W61-22
各色有机硅耐热漆
高温设备、管道等表面作耐热涂料
                 
W61-24
草绿有机硅耐热漆
用于要常温干燥的的耐高温的钢铁金属设备零件表面
                 
过氯乙烯漆
G01-5
过氯乙烯漆
化工设备、管道等处防腐涂层
                 
G06-4
铁红过氯乙烯底漆
化工防腐蚀配套打底及金属表面打底用
130~200
G52-1
各色过氯乙烯防腐漆
化工防腐蚀专用，可防止化工大气及酸、碱等的侵蚀
125~175
最大为200
氯磺化聚乙烯漆类
J52-81
氯磺化聚乙烯防腐底漆
广泛用作金属涂装防腐底漆也可用作水泥表面涂装底漆
200~250
J52
氯磺化聚乙烯中间漆
广泛用作金属结构、设备、管道等设施以及建筑水泥表面涂装的中间漆
170~300
J52-61
氯磺化聚乙烯防腐面漆
广泛用于一切受化工大气腐蚀的工业建筑，水泥墙面，钢结构、设备、管道以及输油管道、油类槽车等的防护涂装
150~200
环氧树脂漆类
H01-2
环氧酚醛清漆
用于化工管道、罐、槽内壁防腐蚀
60~70
H01-4
环氧沥青清漆
用于地下、水下管道、水闸、贮槽等防潮防化学腐蚀
100
H52-3
各色环氧防腐漆
金属结构和器材表面防化学腐蚀用
                 
聚氨脂漆
S01-2
聚氨脂清漆
尿素造粒塔用，也可作金属防腐涂料
100
SQS52-1
聚氨基甲酸脂防腐漆
用于化工建筑、化工设备、地下管道等防腐蚀防潮湿
                 
      
聚氨脂沥青清漆
适合于海洋石油、化工、等环境使用
100
      
聚氨脂沥青底漆
用于高温设备、管道的耐热防腐蚀
125
其他漆
E06-1
无机富锌底漆
用于黑色金属设备、管道等作耐油、耐水、防大气腐蚀层及烟囱等耐热防腐蚀涂层
(80~100)
二、喷涂（镀）材料
根据熔喷材料不同分为金属喷涂、非金属喷涂(喷塑)两类。
(一)金属喷涂
1．喷涂工艺原理
金属喷涂是将金属丝或金属粉末材料，在高温下溶化，并立即被压缩空气或隋性气体的气流吹成雾状，迅速喷镀在基体表面，形成金属覆盖层，这个过程称为金属喷涂。它的工艺原理是：熔喷的金属材料高温熔融，雾化喷射，这些雾状的小颗粒，在飞射的瞬间处在半熔状态，这种半熔状态的金属小颗粒不断的撞在物体表面时，立即变形，伸平而又迅速冷却下来，并紧紧地嵌附在金属物体表面上，形成了金属涂层。
从熔喷材料的熔融工艺不同又分为火焰喷涂、气流喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂等。
2．喷涂应用
喷涂是一种具有优质、高效、低耗、低污染、方便生产等特点的表面工程技术。它可以赋于基体表面以精密、减摩、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗皮劳、防辐射、导电、导磁及各种特殊性能。喷涂厚度一般为几微米到几毫米，仅为基体尺寸的几百分之一到几十分之一，却使涂膜具有比基体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能。因此，即使喷涂材料采用性能优异的贵重、稀有元素，也不会显著增加成本，会带来很好的经济效益。
由于金属涂层具有良好的防腐蚀性和机械耐磨性能，所以它在国内、外的防腐蚀和机械工业部门已有广泛的应用，如对曲轴和结构复杂的零部件的机械磨损的修复加工。目前石油化工项目、电站、水库、水闸等工程中广泛采用喷锌和喷铝工艺达到防腐目的。
3．喷涂特点
(1)不改变被喷涂物体的物化性能：金属涂层是一种机械性能的结合。在正常的操作下，熔喷的金属材料，从熔化到涂层的形成过程，时间极短，冷却的速度又非常快，这样被喷物体表面温度只有80℃左右，在此温度条件下，金属结构的形态和金相组织是不会改变的。因此，金属喷涂工艺是机械加工和结构复杂物件机械磨损修复的一项理想工艺。
(2)熔喷材料不受可焊性限制：熔喷材料可以是金属或非金属，被喷物件也可以是金属或非金属，这样采用喷涂工艺不仅可以节约大量的贵金属或金属；而且对修复机械磨损成本低、周期短、提高耐磨性能。对于静置设备或金属结构可提高防腐性能。
(3)涂层多孔性：金属涂层中的金属颗粒不仅排列很不规则，而且颗粒间有空隙存在，原因是喷涂过程中，熔化的金属颗粒在喷射到物体表面的一瞬间，颗粒表面被空气氧化生成氧化物或氮化物，致使涂层多孔性。涂层的多孔性影响了抗渗性能，因多孔易含油，从而提高了机械耐磨性。
(4)熔喷材料的利用率偏低：喷涂过程中，熔喷材料熔化后喷成雾状飞射到被喷物体表面，同时不可避免的使一部分颗粒飞溅滑掉，造成损失，气喷金属的利用率一般为70%~90%。
4．常用喷涂材料
喷涂常用的金属材料有：锌、铝、锡、铜、不锈钢等。
(二)喷塑
塑料喷涂技术目前在我国已成为一个热门项目，特别是在防腐、装饰方面的应用逐步扩大。
1．喷塑原理
塑料粉末火焰喷涂技术的工作原理是：用压缩空气将塑料粉末通过喷枪的中心管道喷出；在塑料粉末的外围喷出冷却用压缩空气，以构成内幕帘（空气环）；在最外层则为可燃气体形成的火焰。这样加热火焰隔着压缩空气将塑料粉末加热至熔融状态并形成涂层。
塑料粉末火焰喷涂的要点是，塑料粉末加热程度的控制。塑料粉末被加热时过熔或熔融不良都会影响涂层的质量和结合强度。塑料喷涂的火焰一般采用燃气（如乙炔气、丙烷、石油液化气）和助燃气（如氧气、空气），燃烧产生的热量用来加热塑料粉末，使其熔融，再借助压缩空气喷涂到工件上。
2．喷塑特点及应用
(1)塑料喷涂突出的优点是：良好的化学稳定性，对大多数酸、碱和有机溶液有良好的抗腐蚀性，良好的减摩和润滑性、电绝缘性、吸震性、比重小、重量轻等。塑料粉末火焰喷涂技术在国外已有30多年的历史，在国内虽然开展时间不长，但在一些重要工程领域已应用并取得很好的效果。
(2)塑料粉末火焰喷涂技术应用到大型钢结构的困难在于，喷涂时基体需要预热100℃以上，因而喷涂效率低下，应用受到限制。
根据美国和德国资料介绍，他们应用EVA(乙烯－醋酸乙烯共聚物)特殊塑料粉末喷涂时，基体可以不预热，直接喷涂。这样可以使喷涂大型钢结构工艺大为简化。但该粉末的价格较贵，大量应用也受到限制。日本钢管公司（N.K.K.）为了不预热而使塑料涂层与基体保持良好的结合，在喷涂塑料粉末之前在基体上喷涂一层结合底层，其厚度不大于0.3mm，待粘结涂层与基体结合后，再喷涂塑料涂层。选择合适的粘结涂层是关键。日本采用该项不预热喷涂塑料技术获得成功，并应用在化工、石油、海上钢结构上，其使用寿命达40年。
3．常用喷塑材料
常用的喷塑材料有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、尼龙等热塑性、热固性材料。

调节涂料的黏度和流动性，方便施工和涂布。常用的溶剂有石脑油、醇类、同类、酯类等。不同涂料对溶剂的要求不同，需根据涂料的性质选择合适的溶剂。
(2)辅助材料。包括增稠剂、助剂、干燥剂、抗氧化剂、防腐剂、消泡剂等。这些材料用于调节涂料的性能和工艺特性，提高涂料的质量和耐久性。常用的辅助材料有膨胀剂、填充剂、助剂、硬化剂等。
二、防腐涂料的分类
1．按照成膜机理分类
(1)物理性涂料：通过涂料本身的致密结构来达到防腐的目的，如氟碳漆、聚酯漆、酚醛漆等。
(2)化学性涂料：通过涂料中的化学物质的化学反应来达到防腐的目的，如环氧漆、聚氨酯漆、醇酸漆等。
(3)物理化学性涂料：通过物理和化学作用共同发挥防腐作用，如酚醛醇酸漆、环氧酚醛漆等。
2．按照使用领域分类
(1)建筑涂料：主要用于建筑、结构物等的防腐蚀和装饰。
(2)工业涂料：主要用于工业设备、管道、储罐等的防腐蚀和防锈。
(3)交通涂料：主要用于道路、桥梁、机场等交通设施的标线和防腐。
(4)海洋涂料：主要用于船舶、海洋设施等在海洋环境中的防腐蚀。
(5)特种涂料：根据具体需求设计和制备的防腐、防火、耐高温涂料等。
3．按照涂料类型分类
(1)油性涂料：以油料和树脂为主要成膜物质的涂料，具有较好的防腐性能和耐候性。
(2)水性涂料：以水为主要溶剂的涂料，环保性能好，适用于室内装饰和一些特殊环境。
(3)无机涂料：以无机物质为主要成膜物质的涂料，具有较好的耐腐蚀性能和耐高温性能。
(4)高分子涂料：以合成树脂为主要成膜物质的涂料，涂膜硬度高，耐磨损性好，适用于工业设备和管道防腐。
以上是防腐蚀工程中常用的涂料材料，根据不同的需求和使用环境选择合适的材料进行防腐处理。
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