管道重防腐液体涂料
随着对防腐年限要求的不断提高,对涂料性能和涂装表面处理质量、涂装环境和涂装技术等势必提出更高的要求。我国埋地管道防腐层的应用与国外的差距越来越小。熔结环氧粉末(FBE)、聚乙烯三层复合结构(3PE)将继续占埋地防腐层主导地位,对不能上线预制的管线、大修管线以及补口补伤中,无溶剂液体环氧重防腐涂料将继续发挥重要的作用,其他液体材料还有待实践的考验;在地上管道方面,以聚氨酯涂料、氟碳涂料为面层的复合耐候涂层技术趋于成熟,该涂层有向高固体含量和水性化发展的趋势。
1地下管道液体涂料的发展
1.1环氧煤沥青涂料
上世纪50年代我国的管道防腐层主要沿用前苏联的石油沥青,到80年代管道局科学研究院研制了环氧煤沥青涂料以及SY/T0447-1996《环氧煤沥青技术规范的颁布,奠定了在环氧煤沥青国内广泛应用的基础。环氧煤沥青结合了环氧树脂优异的机械性能和煤沥青优异的抗水渗透性,加上环氧煤沥青施工时不用熬制,简化了施工。但是,有报道[2]说 1992年美国ASTM标准把环氧煤沥青从管道防腐涂层中删除,并分析了主要原因是该涂层抗冲击强度不足;还有文章[3]分析了环氧煤沥青用玻璃布增加涂层厚度容易造成缺陷。事实上环氧煤沥青在使用中的问题在国内也有所暴露,新产品也早已进行研究,有文章[4]介绍了无溶剂环氧石油沥青重防腐涂料的研究,该涂料是针对采用石油沥青防腐层的管道大修而研制的,而且施工时需要加热喷涂,所以未在新建管道广泛应用。1998年管道研究院研制了无溶剂环氧煤沥青涂料[5],2001年管道局发布Q/ CNPC-GD0234-2001《埋地钢质管道无溶剂环氧煤沥青防腐层技术规范》,促进了优质的厚膜无溶剂环氧煤沥青成为发展趋势。
1.2 无溶剂环氧涂料
无溶剂液体环氧是以氨固化的低分子量环氧树脂为粘结剂,加入颜料和体质填料制成的,具有低 VOC排放、固体含量高、机械性能和防腐性能优越等特点,广泛应用于地坪、船舶等。国外无溶剂液体环氧在管道上的应用早于国内,我国最早引进的国外产品有美国帕罗特公司和韩国ATO等产品,在我国西气东输一线管道工程中后期场站管道中,已经有国内产品大量采用,厂家包括中国石油化学公司、中国航天科工集团等。2008年,由管道局科学研究院起草的西气东输二线管道工程场站管道及设备外防腐涂层技术规范中,规定埋地管道应采用无溶剂液体环氧防腐层和无溶剂液体环氧防腐层外缠聚丙烯胶粘带,并对涂料及涂层提出了要求。新的标准对无溶剂液体环氧涂层的耐阴极剥离性能有了较高的要求。
2 地上管道液体涂料的发展
场站地上管道、钢结构主要是暴露在大气中,一 般受风吹雨淋、紫外光和冷热交替影响较大,因此应具有良好的耐候性。我国耐候涂料经历了由氯磺化聚乙烯、氯化橡胶到脂肪族丙烯酸聚氨酯、氟碳涂料的发展过程。有文献[6]分析了氯化橡胶和氯磺化聚乙烯涂料的失效原因,提出应当重视脂肪族聚氨酯涂料的推广应用。
近年来迅速发展的氟碳涂料具有优异的耐候性,有文献[7]介绍了长输管道场站内地上钢结构氟 碳涂料的研制,但是这样的涂料比较昂贵;而由富锌底漆、环氧云铁中间漆和脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆 组成的复合涂层结构的应用得到了广泛的共识[8-9],本文不再赘述。
西气东输二线管道工程场站管道及设备外防腐涂层技术规范中即采用了这一涂层结构,其涂料和涂层结构的要求。
值得一提的是该规范收入了水性无机富锌防腐涂料。水性无机富锌防腐涂料经历了热固性无机富锌涂料、后固化无机富锌涂料和自固化无机富锌涂料三个发展阶段[10]。近几年,水性自固化无机富锌涂料发展迅速,有文章[11-12]介绍了其研究的新进展。由于水性无机富锌涂料无VOC排放,符合环保要求,尤其是优异的耐热性、可焊性、耐盐雾性和防锈性能是环氧富锌不可比拟的,但该涂料对施工的表面处理要求较高,水性无机富锌涂料在喷砂工件表面的附着力明显优于人工砂纸打磨[16]。所以,涂装前应要求对被涂面进行喷砂处理,处理等级达到 Sa 2.5级以上,以Sa 3标准为宜。
4管道防腐层的发展趋势
4.1无溶剂聚氨酯涂料
朱泽民[13]等介绍了100%固体含量刚性聚氨酯涂层原理,该涂料包含两个组份:一种是多异氰酸酯 溶液,另一种是多元醇溶液,两组份混合时反应生成聚氨酯涂层。文章还详细介绍了涂层的特点、性能指标和施工时的质量控制等;陆琴芳[14]等介绍100%固体含量刚性聚氨酯涂层在陕京二线弯管外 防腐中的应用。贾建波[15]也介绍了国外管道设计方案选用100%固体含量刚性聚氨酯涂层,厚度 1·2mm,预计防腐年限达50年。所以说,100%固体含量刚性聚氨酯涂料具有广阔的发展空间。
4.2水性涂料
在管道重防腐水性涂料中以水性无机富锌涂料的研究最为成熟。胡涛等[16]在重防腐涂料的应用研究中介绍,水性环氧涂料对大多数基材表面的附着力非常好,且具有干燥迅速、复涂时间短、无闪蚀、韧性和喷涂性能好等优点,主要用于压载水舱、长输油管、长输天然气管等易受腐蚀的管道外壁。水性聚氨酯等研究也很多,刘保磊[17]和黄宇[18]等分别介绍了双组份水性聚氨酯涂料和水性氟碳铝粉漆的研究,沙金[19]等介绍了水性氟碳树脂研究的进展。
水性重防腐涂料在管道上大规模应用还有待时日,相关的研究应根据用途不同对试验要求各有侧重。需要说明的是,以试验室测试结果来推测涂料的应用效果是不可取的,因为目前尚无科学研究证明涂料加速老化实验和实际使用年限的准确对应关系,所以新材料还要加强中试并结合实践应用让时间来检验。 |
于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。