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石油化工行业重防腐涂料的发展应用

作者 :徐文杰更新时间:2012-11-1

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(中国石化管道储运分公司供应处 221008 )
摘 要:石油化工行业传统使用的涂料是溶剂含量高,一道成膜低。本文阐述了高性能重防腐涂料具有“省时、环保和安全”的新概念,介绍快干型、高固体分、低VOC、水性重防腐和低表面处理涂料,具体介绍其产品特性及应用范围。
关键词:石油化工;防腐涂料;安全;环保;快干;水性重防腐;低表面处理
1 概述
石油化工行业是一个高腐蚀性的环境,对于防腐蚀涂料的要求相当高。传统涂料仅仅满足于防腐蚀功能上的要求,而新型的重防腐涂料,快干,高固体分、低VOC、水性重防腐和低表面处理涂料,不但可以解决石油化工行业的腐蚀难题,更在“省时、安全和环保”方面有着重大突破,为大型的石化工程项目,可以创造巨大的安全、经济效益。
石化行业钢结构防腐蚀使用的涂料多为传统的醇酸树脂涂料、氯磺化聚乙烯涂料、高氯化聚乙烯涂料、环氧煤沥青涂料等。近几年来,环氧富锌、无机硅酸锌、环氧云母氧化铁、脂肪族聚氨酯、玻璃鳞片等高性能涂料逐渐开始得到应用,最明显的特征就是延长了检修时间,从2-3年延长到了5-7年。新建石化项目的防腐涂料系统设计使用寿命为7-10年。

2 省工省时的低VOC高膜厚涂料
对于石油化工装置的维护,快速的涂装意味着较短的停车检修时间、更少的施工工时,被涂装的设施可以在短时间内恢复使用。
石油化装置上以往大量使用过氯乙烯,氯璜化聚乙烯,以及氯化橡胶和高氯化聚乙烯等传统涂料产品的有机溶剂含量高达60~80%,相比环氧类产品,VOC含量更是高得惊人。有机溶剂在涂料涂覆固化过程中挥发到大气里,并不能对钢材起到任何保护作用。过高的VOC含量,不仅仅是涂料原材料成本结构上的浪费,对环境也起着破坏的作用。
低VOC高膜厚的重防腐涂料,无论是底漆、中间漆和面漆,与传统涂料相比,体积固体分有了很大提高。有机溶剂含量降低了30~50%;体积固体分的提高说明在达到相同设计规定干膜厚度的情况下,单位平方米的涂料用量更少。高溶剂含量的产品在施工时往往需要多道施工才能获得规定的膜厚,而高固体份涂料产品只须喷涂一道,即可达到100~400微米的干膜厚度,高膜厚的一次成形等于施工时间和费用的节省,工程进度的加快。传统涂料与高固体份涂料产品的比较见表1。

表1 传统涂料与高固体份涂料产品的比较
3 快干型环氧涂料
传统的环氧涂料产品,采作聚酰胺固化剂,覆涂间隔较长,并且冬季低温时采用特殊的低温固化剂。快型环氧涂料采用了特殊的快速固化体系,大大缩短了涂层干燥固化的时间,并且常温和低温时采用同一固化体系,无须更换固化剂。
采用快干型环氧涂料,在23℃时,涂覆后2小时左右,就可以进行下一道油漆的施工,这样一个三道油漆系统的施工就能够在12小时的工作时间内完成;而在同样的情况下,传统环氧涂料通常要在6~8小时以后,才能进行覆涂。在实际的施工过程中,考虑到晚上休息时间的因素,整个涂装周期会长达2天。
快干型环氧涂料的体积固分达到74%,VOC含量仅为230g/L(UK-PG6/23(97). Appendix 3)。施工干膜厚度范围在75~250微米,可以厚膜型施工。

4 安全高效的水性重防腐涂料
有机溶剂含量高的传统涂料带来的安全隐患,也是石化行业防腐涂装近迫切要解决的问题。2006年10月,新疆某石油化工项目10万立方米原油储罐罐内壁进行防腐作业时,油漆中的有机挥发物发生闪爆,造成12人死亡、多人受伤的重大安全事故。在其它行业,如港口机械、船舶等方面,类似的安全事故都屡有发生,给社会,家庭和企业带来了深重的灾难。
如何消除有机溶剂型涂料带来的安全隐患,成为涂装行业迫切需要解决的问题。高固体分、低VOC,无溶剂,水性重防腐涂料,在保证防腐蚀性能的同时,有效地解决了涂装过程中由于溶剂挥发带来的安全隐患问题。高固体份、低VOC,无溶剂,水性重防腐涂料,在保证防腐蚀性能的同时,可以有效地解决了涂装过程中由于溶剂挥发带来的安全隐患问题。
水性重防腐涂料,主要以水作为溶剂,因此有机挥发物含量相当低,没有闪点或者闪点相当高,在涂装过程中没有安全隐患,对人体的健康也没有危害。水性重防腐涂料自成体系,其防腐蚀性能在海洋工程中得到了实际的良好验证。
石化行业中现在正在采用的水性重防腐涂料主要有水性无机富锌涂料,水性环氧涂料和水性丙烯酸面漆等。水性无机富锌涂料除了作为重防腐底漆,耐高温涂料(400℃)外,还可以应用于石化产品的储罐内壁。水性环氧防锈底漆是双组份快干型水性漆,可以在低至5℃时固化,含有活性防腐颜料和闪锈阻剂,用作钢材、铝材、镀锌钢材和热喷锌表面的底漆/中间漆,其表面上可涂覆水性丙烯酸或合适的溶剂型面漆。水性环氧防锈底漆的VOC排量为 60g/L(实际测量值),不存在闪点水性丙烯酸面漆是一种单组份水性高光面漆,VOC排量为106g/L(实际测量值),具有良好的耐候性、柔韧性、抗水性和抗紫外辐射性,满足了对颜色持续稳定的要求,具有低污染物聚集性并且保持不发黄性能。其保色保光性能与脂肪族聚氨酯面漆相当,可作为面漆使用在全水性防腐蚀涂料系统中,或作为保养维护面漆覆涂在各种旧涂层面漆上,如醇酸树脂、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、聚氨酯以及氯化橡胶面漆等,尤其适合石油化工装置的维修。
水性环氧环氧涂料现在已经在原油罐浮舱内壁,在国家储罐油库的黄岛、岙山油库和惠州大炼油原油罐上有着大量应用。水性环氧导静电漆,目前在技术上已经有了很大突破,可以取代传统的溶剂型环氧导静电涂料,目前已在石化行业开始得到应用。

5 低表面处理环氧涂料
石油化工行业在进行检、维修时,特别在储罐区域或生产装置区域的维修涂装,如果要进行全面的喷砂表面处理,出于安全的考虑,必须搭建完善的全封闭围护,或者停止、中断生产,产生的费用可能远远超出涂料材料本身。况且在通常情况下,储罐、管道内储有化学品、油品,根本不可能进行动力工具打磨或喷砂,任何火星的产生,都将可能引起严重的爆炸后果。低表面处理涂料的使用,主要针对在不可能完全达到喷砂级别Sa 2 ½(ISO 8501-1:1988),又要获得高级别的防腐蚀保护情况,同时还要求低表面处理涂料能够涂覆在不同种类的旧涂层上面而不产生相容性问题。因此,低表面处理涂料主要是指那些可以涂覆在手工工具打磨的表面(St2/St3)、经处理的旧涂层表面或高压水喷射除锈表面的涂料产品。
碳氢树脂改性的环氧树脂涂料由于低分子树脂的作用,具有卓越的表面润湿性和表面渗透力,因此带来了优良的表面附着力和优异的耐久性。它采用的是外部增塑的技术路线。这类涂料作为低表面处理涂料,可以涂覆于St2的表面,并能用于高压水除锈后具有一定的闪锈的表面。碳氢树脂改性环氧涂料的应用,可以避免喷砂或机械打磨带来火星可能引起的不安全隐患,对旧有的牢固附着涂层亦有着良好的兼容性,是目前维修涂装时的首选涂料产品。这类涂料的体积固体份含量可高至80~100%,降低了VOC,被称为环氧Mastic涂料,目前已经成为了维修涂装时的首选涂料产品。环氧Mastic涂料可以在一次喷涂时得到很高的干膜厚度100~400微米,节省涂装时间,减少涂装费用。在维修旧漆膜时方便的很,可以在醇酸和环氧等涂料上面覆涂,对于热塑性的氯化橡胶、高氯化聚乙烯等涂料,则要严格控制旧涂层厚度。
湿固化聚氨酯涂料也是低表面处理涂料的重要品种,在固化的时候,湿固化聚氨酯涂料能与旧涂层表面或锈蚀中的湿汽进行反应,能够在相对湿度95~98%的情况下,以及0℃以下的低温环境下固化。这种涂料产品在施工完后就能耐受表面凝露。湿固化聚氨酯涂料通常是单组分产品,这样就避免了双组分产品那样可能的混合错误产生。目前大多数的湿固化聚氨酯涂料采用的都是MDI或高分子量TDI预聚物,因此它的体积固体分被限制在了50~60%,并且生产过程中对湿气的控制比较严格。底漆系统要求粘度较低以便有良好的渗透性,漆膜也较薄(30-40微米)。铝粉是底漆系统中最好的防锈颜料,但是使用云铁和锌粉颜料的湿固化聚氨酯涂料在手工处理或者高压水除锈钢材表面也获得了很好的防锈效果。

6 结束语
石油化工行业是一个高腐蚀性的环境,传统涂料仅仅满足于防腐蚀功能上的要求。新发展的重防腐涂料,具有快干性、高固体份、低VOC、水性重防腐和低表面处理涂料,不但解决了石油化工行业的腐蚀难题,更在“省时、安全和环保”方面有着重大突破,将为大型的石油化工工程项目,尤其是新建项目,创造巨大的安全、经济效益。
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