無溶劑環(huán)氧涂料在儲罐與管道防腐涂裝中的應(yīng)用

1、無溶劑環(huán)氧涂料在儲罐與管道防腐涂裝的應(yīng)用張斌(江陰市大阪涂料有限公司 214413于曉穎孟慶鵬(中國石油天然氣管道工程有限公司 065000摘要:介紹了無溶劑環(huán)氧涂料的主要組成、性能特點(diǎn)、施工方式及其在石化行業(yè)儲罐及管道防腐涂裝工程中的應(yīng)用前景。關(guān)健詞:無溶劑;環(huán)氧;涂料;防腐涂裝;儲罐與管道1無溶劑環(huán)氧涂料的組成無溶劑環(huán)氧涂料是采用低粘度環(huán)氧樹脂、顏填料、助劑等經(jīng)高速分散和研磨而制成漆料,以低粘度改性胺作為固化劑而組成的雙組份反應(yīng)固化型防腐涂料。無溶劑環(huán)氧涂料的主要組成如下表:組份主要原材料說明低分子量低粘度環(huán)氧樹脂雙酚A或雙酚F環(huán)氧樹脂,分子量越低越易制得低粘度的無溶劑環(huán)氧涂料。反應(yīng)型活性

2、稀釋劑一些低粘度環(huán)氧化合物,參與成膜反應(yīng);活性稀釋劑的添加雖然可以降低無溶劑環(huán)氧涂料的粘度而便于施工,但會導(dǎo)致交聯(lián)密度降低而降低涂層的性能;不使用活性稀釋劑的無溶劑環(huán)氧涂料粘度很高,而只能采用雙管進(jìn)料加熱無空氣噴涂方式施工。著色顏料用于調(diào)配所需的顏色,用于無溶劑環(huán)氧涂料的著色顏料應(yīng)考慮對其所接觸的介質(zhì)的穩(wěn)定性。功能性顏填料一些吸油量低的顏填料特別適合用于無溶劑環(huán)氧體系。如采用石英粉為主要填料制成無溶劑環(huán)氧石英漆,加入片狀玻璃鱗片可增加涂層的抗?jié)B透性和機(jī)械性能,加入金屬氧化物系導(dǎo)電介質(zhì)可制成用于可燃液體儲罐內(nèi)壁的無溶劑環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料。漆料組份功能助劑包括防沉劑、消泡劑、分散劑、流平劑、偶聯(lián)劑及其

3、它一些具有特殊功能的助劑。固化劑組份低粘度胺類固化劑固化劑的粘度影響混合后無溶劑環(huán)氧涂料的粘度和施工性能;固化劑的凝膠時間(反應(yīng)活性決定了無溶劑環(huán)氧涂料的操作期(Pot Life和干燥時間;一些特種固化劑還能賦予涂層特殊性能。目前世界各大知名防腐涂料制造商均推出了自已的無溶劑環(huán)氧涂料產(chǎn)品,具有代表性的品種如杜邦Permacor 2807/HS-A灰色無溶劑熱噴涂導(dǎo)電環(huán)氧儲罐漆,采用雙進(jìn)料熱噴涂施工,單道膜厚最高可達(dá)2500m;Permacor 128/A黑色無溶劑導(dǎo)電環(huán)氧儲罐漆和Permacor 128/P無溶劑環(huán)氧(絕緣儲罐漆可采用輥刷及無空氣噴涂施工。葡萄牙EURONAVY公司出推出了了E

4、S系列無溶劑環(huán)氧涂料,其中ES301無溶劑耐潮濕型環(huán)氧涂料可帶濕、帶閃銹瞬銹涂裝,對干、濕表面都具有卓越的附著力。其它還有IP公司Interline 925無溶劑型環(huán)氧儲罐/液艙漆、式瑪卡龍7753無溶劑環(huán)氧導(dǎo)靜電漆、佐敦JOTACOTE 412脂肪族胺固化無溶劑環(huán)氧漆等等。2無溶劑環(huán)氧涂料的特性無溶劑環(huán)氧涂料與溶劑型環(huán)氧涂料產(chǎn)品的最大區(qū)別,在于涂料制造及施工應(yīng)用過程中不需采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì),低粘度的胺固化劑、液態(tài)的環(huán)氧樹脂經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)固化而形成的涂層具有非同一般的特性。2.1施工安全和環(huán)保節(jié)能由于普通溶劑型環(huán)氧漆含有超過30%以上的可揮發(fā)性有機(jī)溶劑,即使是高固體份的環(huán)氧漆,可揮發(fā)的

5、有機(jī)物含量(VOC也有10%以上。這些有機(jī)溶劑在涂裝和干燥過程中揮發(fā),與空氣混合可形成了爆炸性混合氣體。一些密閉場所(如儲罐內(nèi)壁等進(jìn)行涂裝施工作業(yè)時,必須進(jìn)行強(qiáng)制大量通風(fēng),安全管理部門需定期測量施工過程中罐內(nèi)壁的氧氣含量和可燃?xì)怏w濃度,氧含量在18%以上,可燃?xì)怏w濃度低于爆炸下限10%方可進(jìn)行涂裝作業(yè),這樣方能避免獨(dú)山子儲油罐爆炸類似事件的發(fā)生。而使用無溶劑環(huán)氧漆由于揮發(fā)性溶劑極少,對通風(fēng)量的要求大大降低。另外,有機(jī)溶劑多數(shù)是有毒有害物質(zhì),對人體均有不同的毒害作用,為了保證施工人員的身體健康,必須限制其在空氣中的含量。在涂料中有機(jī)溶劑含量越高,需要補(bǔ)充新鮮空氣的量也越多,即要求通風(fēng)量越大,使用

6、無溶劑環(huán)氧漆就意味著可以減少這部分通風(fēng)量。必須強(qiáng)調(diào)的是使用無溶劑環(huán)氧涂料最突出的優(yōu)點(diǎn),能夠減少有機(jī)溶劑揮發(fā)對空氣的污染。當(dāng)前世界各國對環(huán)境的要求越來越高,尤其是一些發(fā)達(dá)國家,對涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量(VOC均給予了限制,對揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放也給予了限制。我國作為一個發(fā)展中國家,為了趕超世界先進(jìn)水平,走可持續(xù)發(fā)展的道路,避免少走先污染后治理的彎路,越來越重視環(huán)境保護(hù)。因此嚴(yán)格限制涂料中的VOC,以至最大程度的減少對環(huán)境的破壞,達(dá)到零排放將是今后的方向。在重防腐涂料中,涂料的無溶劑化、水性化都將是未來的發(fā)展方向,而無溶劑環(huán)氧涂料在當(dāng)前條件下更具有實(shí)用性。2.2優(yōu)異的物理機(jī)械性能由于環(huán)氧

7、樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基和醚基等極性基團(tuán),加之在固化過程中活潑的環(huán)氧基能與界面金屬原子反應(yīng)形成極為牢固的化學(xué)鍵,這保證了涂層與基材的優(yōu)異附著力,特別值得一提的是無溶劑環(huán)氧防腐涂層具有極佳的濕附著力,這保證了涂層在液態(tài)介質(zhì)腐蝕環(huán)境下優(yōu)異的耐久性。無溶劑環(huán)氧涂料在交聯(lián)固化后能夠形成類似瓷釉一樣的光潔涂層,由于交聯(lián)密度高和分子鏈中的苯環(huán)結(jié)構(gòu),使涂層堅硬且柔韌性好、耐磨性優(yōu)、抗劃傷性好、耐撞擊性優(yōu)。無溶劑環(huán)氧涂料在反應(yīng)固化過程中收縮率極低,具有一次性成膜較厚、邊緣覆蓋性好、內(nèi)應(yīng)力較小,不易產(chǎn)生裂紋等特點(diǎn)。2.3優(yōu)異的耐化學(xué)品性高度交聯(lián)的無溶劑環(huán)氧防腐涂層具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性,能耐海水、中度的酸、堿

8、、鹽、各種油品、脂肪烴等化學(xué)品的長期浸泡。2.4優(yōu)異的防腐性能無溶劑環(huán)氧涂料由于不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑,在干燥成膜過程中不會形成因溶劑揮發(fā)留下的孔隙,且成膜厚,涂膜致密性極佳,能有效抵擋水、氧等腐蝕性介質(zhì)透過涂層而腐蝕鋼材。2.5經(jīng)濟(jì)性目前無溶劑環(huán)氧涂料的單價雖然略高于溶劑型環(huán)氧涂料,但衡量防腐涂料的經(jīng)濟(jì)性不能只憑單價,無溶劑環(huán)氧涂料的固體份近100%,在達(dá)到相同的涂膜厚度的情況下,所需要的涂料量比采用溶劑型環(huán)氧涂料要少;另外,由于無溶劑環(huán)氧涂料一道可達(dá)高膜厚,可減少施工道數(shù),從而降低涂裝施工費(fèi)用。附:大阪涂料公司典型的無溶劑環(huán)氧防腐涂層的主要性能指標(biāo)見下表: 性能指標(biāo)項目EPSP409無溶劑環(huán)氧

9、導(dǎo)靜電油罐漆 EPSP401無溶劑環(huán)氧涂料 檢驗(yàn)方法 漆膜顏色和外觀灰色,漆膜平整光滑各色,漆膜平整光滑 目測 附著力(劃圈法,級2 2 GB/T1720 沖擊強(qiáng)度, Kgcm50 50 GB/T1732 柔韌性,mm2 2 GB/T1731 耐熱性(120,24h 漆膜完好 漆膜完好 GB/T1735 剪切強(qiáng)度,MPa10 10 SY/T0041 擊穿強(qiáng)度,MV/m/ 25 GB/T1408 體積電阻率,m1108 11012 GB/T1410 表面電阻率,1109 11014 GB/T1410 耐熱水腐蝕(100,72h 漆膜完好 漆膜完好 SY/T0442 耐汽油腐蝕(常溫,30天漆膜完

10、好 漆膜完好 SY/T0442 耐原油腐蝕(80 30天漆膜完好 漆膜完好 SY/T0442 10%H 2SO 4 漆膜完好 漆膜完好 SY/T0442 10%NaOH 漆膜完好 漆膜完好 SY/T0442 耐化學(xué)腐蝕 (常溫,30天 10%NaCl漆膜完好 漆膜完好 SY/T0442 350ml 航空煤油漆膜完好 漆膜完好 ASTM D3359燃油和水的耐受性(52+1,21d 350ml 蒸餾水 漆膜完好 漆膜完好 ASTM D33593無溶劑環(huán)氧涂料在石化行業(yè)的應(yīng)用推薦目前,我國石化工業(yè)發(fā)展正處于高峰期。從原油運(yùn)輸、儲存中轉(zhuǎn)、管道運(yùn)輸、煉油生產(chǎn)到成品油的儲存,都需要建設(shè)大量儲罐、鋪設(shè)大量

11、管道,這些儲罐和管道如采用無溶劑環(huán)氧涂料,和傳統(tǒng)的溶劑型防腐涂料相比,具有厚涂性好、防腐性佳、施工安全等優(yōu)勢,符合“高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全、節(jié)能”原則,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。3.1管道防腐埋地管道外壁常用防腐層有煤焦油瓷漆涂層、環(huán)氧煤瀝青防腐涂料+玻璃纖維布復(fù)合涂層、3PE防腐層、熔結(jié)環(huán)氧防腐粉末涂層等,采用無溶劑環(huán)氧涂料的優(yōu)勢在于可現(xiàn)場施工、修補(bǔ)方便,而又避免了煤焦油瓷漆涂層和環(huán)氧煤瀝青防腐涂料那樣在施工時產(chǎn)生健康危害和涂層對地下水的污染。中國石油天燃?xì)夤艿谰制髽I(yè)標(biāo)準(zhǔn)QCNPC-GD-0291-2006埋地鋼質(zhì)管道無溶劑液體環(huán)氧防腐層技術(shù)規(guī)范規(guī)定了適用于輸送原油、成品油、天燃?xì)夂退穆竦劁?/p>

12、質(zhì)管道外壁用無溶劑液體環(huán)氧防腐層的最低要求,包括涂料性能、涂層技術(shù)指標(biāo)、表面處理及施工質(zhì)量控制要求等等,鋼質(zhì)儲罐、輪船、鋼結(jié)構(gòu)采用無溶劑環(huán)氧涂料時,也可參照該標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同腐蝕環(huán)境對防腐層的要求,將無溶劑環(huán)氧防腐層分為普通級和加強(qiáng)級,其中普通級干膜厚度400m,加強(qiáng)級550m。中國石油天燃?xì)庑袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0457-2000鋼質(zhì)管道液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了應(yīng)用于鋼管內(nèi)防腐的無溶劑液體環(huán)氧涂料的技術(shù)指標(biāo)、涂層性能、涂敷工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)、涂層修復(fù)、現(xiàn)場補(bǔ)口等。連云港堿廠原料調(diào)整項目淮安采輸鹵工程175KL輸鹵管線內(nèi)壁采用了無溶劑環(huán)氧涂料,采用離心噴涂工藝一次涂裝達(dá)到300m干膜厚。無

13、溶劑環(huán)氧涂料用于管道補(bǔ)口,施工十分方便快捷,但冬季低溫時不便采用。3.2儲罐內(nèi)壁儲罐內(nèi)壁的防腐涂裝通常都在安裝完畢,試壓結(jié)束,表面噴砂處理后進(jìn)行,涂裝環(huán)境比較密閉,自然通風(fēng)條件很差,而采用不含VOC的無溶劑環(huán)氧涂料則可以降低通風(fēng)量要求,消除爆炸危險。據(jù)杜邦公司宣傳資料顯示,其產(chǎn)品Permacor2807HS/A灰色無溶劑熱噴涂導(dǎo)靜電環(huán)氧貯罐漆1981年用于德國北部某煉油廠5052號原油罐罐底板上表面和1米以下罐內(nèi)壁,采用雙進(jìn)料加熱噴涂設(shè)備噴涂一道,平均干膜厚度753m,經(jīng)21年使用后漆膜仍然完好,預(yù)計還可使用10年。和工業(yè)水儲罐內(nèi)壁采用不低于500m的胺固化無溶劑環(huán)氧涂層。目前國內(nèi)一些大型儲罐

14、項目亦設(shè)計采用了無溶劑環(huán)氧涂料。如大慶南山油庫2007年新建的1臺10萬m3和2臺15萬m3原油儲罐、罐底板上表面及2米以下罐內(nèi)壁(包括罐內(nèi)附件設(shè)計采用了無溶劑環(huán)氧防腐底漆200m+無溶劑環(huán)氧玻璃鱗片涂料200m的防腐涂層配合犧牲陽極保護(hù)的防腐方案;中國石化股份有限公司白沙灣油庫二期工程4臺15萬m3雙浮頂原油儲罐罐底板上表面及0.6米以下罐內(nèi)壁(包括罐內(nèi)附件設(shè)計采用了環(huán)氧底漆50m+無溶劑環(huán)氧防腐面漆2X150m的防腐涂層配合犧牲陽極保護(hù)的防腐方案;黃島國家戰(zhàn)略儲備庫10萬m3原油儲罐罐底板上表面及0.6米以下罐內(nèi)壁推薦采用環(huán)氧底漆50m+無溶劑環(huán)氧漆300m(1-3道的防腐涂層配合犧牲陽極

15、保護(hù)的防腐方案。4 無溶劑環(huán)氧涂料的施工由于使用的無溶劑涂料是一種不含溶劑的環(huán)氧涂料,漆固體份含量高達(dá)98%以上,與溶劑型環(huán)氧涂料相比,在施工性能方面亦有一定差異,其最大的差異在于粘度的增大與操作期的縮短。無溶劑環(huán)氧涂料的粘度較高,這對噴涂設(shè)備提高了較高的要求。以往產(chǎn)品使用的傳統(tǒng)有空氣噴涂工藝及老的無空氣噴漆泵,根本不能將此涂料正常噴出,所以需添置壓力比更高的新型無空氣噴漆泵。但在施工過程中,由于它不含溶劑,其干燥、固化過程中不是靠溶劑的揮發(fā),而完全依賴于自身的固化反應(yīng),其反應(yīng)過程較快,且受溫度影響較大,因此,雙組份混合后具有較短的使用期。雖然涂料的使用期可以通過配方中固化劑的選用而進(jìn)行調(diào)整(

16、一般可調(diào)整范圍為255-120 分鐘,但相對于傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧漆28小時的操作期,仍然是大大縮短了,而且涂料的操作期越長,所需的干燥時間亦越長,這就增加了施工的難度。為解決這一難題,應(yīng)注意采取以下措施:. 無溶劑環(huán)氧涂料選購時應(yīng)注意所具備的施工條件,施工條件包括現(xiàn)場可行的施工方式(雙進(jìn)料熱噴涂、單進(jìn)料無氣噴涂、輥刷等和施工環(huán)境溫度,根據(jù)施工條件選擇合適的無溶劑環(huán)氧涂料品種或要求涂料廠家調(diào)整其施工性能以滿足現(xiàn)場施工 條件要求。通常在低于 10時不適宜選用無溶劑環(huán)氧涂料；20以下時，建議選用 冬用型無溶劑環(huán)氧涂料；20以上時，選用夏用型無溶劑型環(huán)氧涂料，這有利于獲得 適宜的操作期和涂膜干燥時間。 .

17、 涂料配制時必須考慮在使用期內(nèi)的施工能力，在這段時間內(nèi)能用完多少就配 多少，以免配料太多來不及用而導(dǎo)致凝膠浪費(fèi)。 . 如采用單管進(jìn)料的高壓無空氣噴涂方式施工， 宜選用壓力比大的無空氣噴泵， 適當(dāng)?shù)膰娮旃荛L度，提高總輸出流體壓力以保證順利進(jìn)料和霧化良好，選用合適口徑 和流量的噴嘴以保證能在操作期內(nèi)用完所混合好的涂料。另外，冬季施工由于溫度較 低，油漆的粘度大大增加，按以往的經(jīng)驗(yàn)是用增加稀釋劑的方法來降低粘度，但在使 用無溶劑環(huán)氧時，如果僅依靠這種方法將失去使用無溶劑環(huán)氧的意義。因此在使用過 程中盡量將油漆存放在室內(nèi)或適當(dāng)預(yù)熱，使涂料本身的溫度不低于 15，以提高涂 料的溫度來降低粘度，達(dá)到能噴涂

18、的要求，并且適當(dāng)?shù)奶岣咄苛媳玫膲毫?，盡量縮短 噴漆皮管的長度，以使涂料能正常的噴涂。 . 采用帶加熱裝置的雙管進(jìn)料高壓無空氣噴涂裝置進(jìn)行施工是最佳方式，如美 國 GRACO 公司 Xtreme Mix & XTR 產(chǎn)品及重慶長江涂裝機(jī)械廠 SZD2 電子配比雙組 份噴涂機(jī)，這種裝置的特點(diǎn)是：a、對于高粘度的無溶劑環(huán)氧涂料可預(yù)先對甲乙組份 分別進(jìn)行預(yù)熱，再粘稠的無溶劑環(huán)氧涂料如預(yù)熱到 40-70即可獲得較低的粘度以適 合進(jìn)料和霧化。b、由于涂料甲乙組份分別進(jìn)料，按比例在混合腔中混合后很快噴涂 出去，這就解決了因無溶劑環(huán)氧漆預(yù)先混合后的操作使用期（Pot Life）太短而造成 的施工難題，而且可以施工快干