Transcript 钢结构防腐蚀中的应用
氯化橡胶在钢结构防腐蚀中的应用 顾斌 中海油常州涂料化工研究院 2013年3月21日 主要内容 我国钢结构防腐涂装材料发展简介 钢结构涂层防腐配套 氯化橡胶改性丙烯酸聚氨酯漆膜性能 氯化橡胶在化工污染环境防腐蚀保护应用 2 钢结构建筑是一种新型的节能环保的建筑体系，被誉为21 世纪的“绿色建筑”。因此在高层建筑、大型工厂、大跨度 空间结构、交通能源工程、住宅建筑中更能发挥钢结构的自 身优势。 钢结构具有工程施工快、自重轻、载重大、保值性高等特 性，近年来在桥梁工程、厂房设施等很多方面都发展十分迅 速。 据统计数据显示，近几年钢结构消耗钢材的总量，2000年 为850万吨，到2010年达到2600万吨。 3 我国钢结构防腐涂装材料发展简介 80年代前的涂装材料发展主要体现在铁路钢桥方面， 底涂从油性漆过渡到醇酸红丹防锈漆、棕黄聚氨酯防锈 漆，面涂层从钢灰醇酸磁漆、锌铝醇酸磁漆，过渡到灰 云铁醇酸磁漆。 80年代以后，随着大跨度钢箱梁和钢珩架梁的建设， 涂装材料向着高性能化方向发展，并开始关注装饰效果 ，开始大量采用环氧富锌涂料、氯化橡胶涂料，铁路钢 桥还发展了灰铝粉石墨醇酸磁漆。 4 90年代以后开始大量采用富锌涂料（包括环氧富锌、 无机硅酸锌涂料）、热喷锌/喷铝，环氧云铁中间漆、 丙烯酸聚氨酯面漆。 进入21世纪，耐候性更加卓越的FEVE氟碳涂料开 始在桥梁钢结构领域应用，并且更加关注涂层配套体 系的整体功效。 5 钢结构的应用领域 6 7 8 相关钢结构涂层防腐标准 ——JT/T《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》 ——TB/T1527《铁路钢桥保护涂装》 ——HG/T3656-1999《钢结构桥梁漆》 ——ISO12944《色漆和清漆 钢结构防腐涂层保护体系》 9 涂层体系保护年限分类 ISO12944-5：低，2～5；中，5～15；高，15年以上； HG/T 3656：普通型5～15年，长效型，15年以上； 随着高性能涂料以及涂装工艺技术的发展，市场对 桥梁涂层防腐设计寿命趋向于更高要求，达20～25年； 实践中许多桥梁的防腐涂层设计寿命已达到25年。 10 涂层保护体系寿命定义 由于结构原因或施工难以完全避免的因素，钢结构 的小部分区域可能会在使用寿命终结前出现较大程度 的劣化。 ISO12944-5定义涂层体系的寿命为涂膜劣化达到 ISO4628-3规定的Ri3级（锈蚀面积1％）。 在保护年限内，钢结构95％的区域不超过ISO4628 规定的Ri2级（锈蚀面积0.5％），维修是最经济的。 11 Degree of rusting Ri 2 Degree of rusting Ri 3 12 钢结构涂层配套体系 底涂层 中间涂层 耐候面漆 13 ——底涂层 底漆采用环氧磷酸锌底漆、环氧富锌底漆、无机富 锌底漆及热喷铝/锌涂层。环氧富锌涂料以其优异的电化 学保护性能、良好的施工性能，适用于大多数配套；C3、 C4腐蚀环境下的普通防腐寿命体系可采用环氧磷酸锌底 漆；C5-M的长寿命涂层体系，采用无机富锌底漆或热喷 锌/喷铝，以增强电化学保护性能。 14 ——无机富锌底漆 无机富锌底漆包括溶剂型无机富锌底漆，也包括水基 无机富锌底漆。 日本采用醇溶型无机富锌涂料；国际知名厂商以生产 醇溶型无机富锌为主；我国铁标规定的是水性无机富 锌。 现代钢结构实际应用中，环氧富锌最多，醇溶型无机 富锌次之，水性无机富锌最少。 15 ——中间涂层 中间漆推荐采用环氧云铁中间漆。环氧云铁中间 漆具有优异的屏蔽性能、力学性能及适当的粗糙度而 与面漆配套性好。当然，腐蚀环境不特别恶劣的普通 型寿命防腐体系也可选用一般类型的环氧中间漆。 16 ——耐候面漆 由于环保问题、耐候等级的需要，中档次的丙烯酸、 氯化橡胶面漆不推荐作为长寿命防腐体系。 高耐候性面漆包括： 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆 交联型氟碳涂料 聚硅氧烷涂料。 17 钢结构外表面涂层配套体系（普通型） C3 底涂层 环氧磷酸锌底漆 60 中间涂层 环氧（厚浆）漆 80 面涂层 氯化橡胶防腐面漆 70 总干膜厚度 C4 底涂层 环氧磷酸锌底漆 60 中间涂层 环氧（厚浆）漆 120 面涂层 氯化橡胶防腐面漆 80 总干膜厚度 C5-I C5-M 210 260 底涂层 环氧富锌底漆 60 中间涂层 环氧（云铁）漆 120 面涂层 氯化橡胶防腐面漆 80 总干膜厚度 260 18 钢结构外表面涂层配套体系（长效型） 底涂层 环氧富锌底漆 60 中间涂层 环氧（厚浆）漆 100 面涂层 氯化橡胶改性丙烯酸脂肪族聚氨 酯面漆 80 C3 总干膜厚度 C4 240 底涂层 环氧富锌底漆 60 中间涂层 环氧（云铁）漆 140 面涂层 氯化橡胶改性丙烯酸脂肪族聚氨 酯面漆 80 总干膜厚度 280 19 钢结构外表面涂层配套体系（长效型） C5-I 底涂层 环氧富锌底漆 80 中间涂层 环氧（云铁）漆 120 面涂层 聚硅氧烷面漆 100 总干膜厚度 C5-I 300 底涂层 环氧富锌底漆 80 中间涂层 环氧（云铁）漆 150 面涂层（第一道） 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆/氟碳 树脂漆 40 面涂层（第二道） 氟碳面漆 30 总干膜厚度 300 20 钢结构外表面涂层配套体系（长效型） C5-M 底涂层 无机富锌底漆 75 封闭涂层 环氧封闭漆 25 中间涂层 环氧（云铁）漆 120 面涂层 聚硅氧烷面漆 100 总干膜厚度 320 底涂层 无机富锌底漆 75 封闭涂层 环氧封闭漆 25 中间涂层 环氧（云铁）漆 150 C5-M 面涂层（第一道） 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆/氟碳 树脂漆 面涂层（第二道） 氟碳面漆 40 40 总干膜厚度 330 21 钢结构外表面涂层配套体系（长效型） C5-M 底涂层 热喷铝或锌 150 封闭涂层 环氧封闭漆 50 中间涂层 环氧（云铁）漆 120 面涂层 聚硅氧烷面漆 100 总干膜厚度（涂层） C5-M 270 底涂层 热喷铝或锌 150 封闭涂层 环氧封闭漆 50 中间涂层 环氧（云铁）漆 150 面涂层（第一道） 丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆/氟碳 树脂漆 40 面涂层（第二道） 氟碳面漆 40 总干膜厚度（涂层） 280 22 氯化橡胶改性丙烯酸聚氨酯耐候涂料 氯化橡胶是在涂料中应用效果最好的高氯化聚烯烃品 种，主要应用于化工大气、海洋环境。国内氯化橡胶的生 产方法主要是新溶剂法。 采用接枝法改性氯化橡胶树脂，改善了它与丙烯酸树 脂的相容性，改善氯化橡胶脆性，提高机械性能，提高其 它耐性，提高涂层长期耐久性。 23 接枝合成原理 R + A A + A nB + RH A B n 单体B均聚的同时，链自由基向A主链转移夺取-H，主链上形成活性点，引发 B的接枝聚合。 最终产物中均聚、共聚物混合，接枝率达到2%左右，就可大大改善相容性。 为涂膜耐久性提高、涂料VOC降低，实现长效保护、环境友好提供可能。 24 改性树脂热失重分析 纯氯化橡胶在热分解温 度为315.8℃时失重达 64.5％ 接枝改性氯化橡胶在热 分解温度为381.8℃时失 重达60％ 25 树脂物理机械性能 将分散好的漆料加入适量流平剂(总量的1‰)、紫外 线吸收剂(固含量的1%)、稳定剂、溶剂，搅匀喷板，根 据不同的测试要求，喷涂在配套底漆上。 项 目 耐碱性(0.5%NaOH溶液)，h 60度镜面光泽 人工加速老化（配套），h 耐酸性（10%H2SO4溶液），h 耐盐雾（配套），h 实 测 数 据 240，无异常 85 1500，变色2级，无粉化、无开裂 240，无异常 3000，1级 26 3000小时盐雾后照片 ：评定一级 27 氯化橡胶改性丙烯酸聚氨酯涂料的循环腐蚀 3000小时循环腐蚀试验,无粉化、起泡、开裂， 28 耐人工加速老化性 人工加速老化1500小时，变色保持在一级(ΔE≤3) 29 氯化橡胶在化工污染环境下的应用 30 31 32 实际施工中出现 的案例： 施工间隔周期太 长，涂层保护失 效，发生金属锈 蚀。 33 施工问题与解决方案 底涂层保护失效 钢结构施工一道环氧富锌底漆后，长时间未进行后 续中间涂层涂装，表面锌粉发生氧化，焊接处局部发 生锈蚀。 34 重新涂装要求如下： a) 当涂膜发生Ri3以上锈蚀时，彻底的表面处理后涂 装相应配套涂层； b) 当涂膜处于3级以上开裂，或3级以上剥落，或3级 以上起泡时，如果损坏贯穿整个涂层，应进行彻底的 表面处理后，涂装相应配套涂层。 35