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浮顶罐浮舱内表面采用水性环氧防腐涂料的应用 [2006-11-10]来源:www.chinazedo.com

一、前言

随着我国经济的快速发展,对石油以及石化产品需求不断增加,石化工业发展正在进入一个新的高峰期。从原油运输、储存中转、管道运输、炼油生产到成品油的储存,都需要建设大量储罐,大型储罐多为浮顶罐,浮舱内表面的防腐工作量越来越大。由于浮舱在焊接成型及安装后是密闭的环境,给防腐施工带来一些困难,如何解决浮舱内表面防腐涂料的选用及施工问题,是相关防腐设计单位、防腐涂料生产单位及防腐施工单位十分关注的问题。
 
二、储油罐浮舱内表面防腐涂料的选用
  
SYT 0319—1998《钢制储罐液体环氧涂料内防腐层技术标准》、《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》、中国涂料工业协会行业规范CNCIA-HG/T 0001-2006《石油贮罐导静电防腐蚀涂料涂装与验收规范》、中石化公司技术管理文件《加工高含硫原油储罐防护技术管理规定》等关于储油罐防腐涂料与涂装的相关标准、规范、文件均未对该部位的防腐涂料选用作出具体要求与规定,但根据储罐建设的一些实例,常用的涂料有以下几种:

1、环氧煤沥青防腐涂料,在早期的储罐建设中应用较普遍;
  
2、环氧底漆+环氧中涂漆。主要考虑可以和罐外壁用的环氧底漆和中涂漆一样,可减少涂料品种,便于管理;

3、水性无机富锌底漆近年来在一些储罐中得到应用;

4、水性环氧防腐涂料目前在一些大型储罐项目中得到应用。就笔者所知,目前设计采用水性环氧防腐涂料的大型储罐项目有:

①、舟山岙山国家石油战略储备基地10万方原油储罐,水性环氧防腐底漆:200微米

②、黄岛国家石油战略储备油库10万方原油罐,水性环氧防腐底漆:100微米

考虑到大型工程的示范效应和水性环氧防腐涂料的一些性能特点,该类涂料在以后的浮顶储罐建设中会得到越来越广泛的应用。

三、浮舱内选用水性环氧防腐涂料的优势

新建储罐浮舱的防腐涂装过程通常有以下几种:

1、钢板先涂车间底漆,待安装、试水全部完成后再二次表面处理,涂防腐漆达到设计厚度;

2、在焊接加工前先对钢板涂防腐漆达到设计厚度,待安装、试水全部完成后再对焊缝及破损处进行修补涂漆;

3、在焊接加工前先对钢板涂1-2道防腐漆(未达到设计厚度),待安装、试水全部完成后先对焊缝及破损处进行修补涂漆,再整体涂最后一道防腐漆达到设计厚度。
  
所以,无论采用哪种防腐工艺,在安装后的密封的舱室内进行涂漆作业是免不了的(而储罐以后的防腐维修作业则只能在密闭舱室内进行)。传统溶剂型涂料易燃,涂料中的溶剂挥发易与空气形成爆炸性混合气体,当其浓度达到爆炸极限范围内时,遇火星就会引发爆炸事故。在密闭的环境中施工时,因为通风条件有限,发生爆炸的危险性极大,爆炸还可能引燃罐区其它盛装燃油的储罐,造成极其严重的后果。

水性环氧防腐涂料不燃,VOC含量很低或为零,可以避免起火和爆炸事故的发生。这是水性环氧防腐涂料区别于溶剂型涂料的安全性能优势。

另外,随着水性防腐涂料技术的发展,水性环氧防腐涂料技术越来越成熟,防腐性能也越来越好,完全可以满足浮舱内表面防腐期限要求。

四、水性环氧防腐涂料主要类别和品种

近年来,我国各涂料研究机构及生产厂家已研制出一些水性环氧防腐涂料,部分产品已得到了实际应用,主要有以下一些类别和品种:

1、 按乳化机理和制漆原料分类

根据所采用的环氧树脂和固化剂成份的不同,乳化机理也不一样,能够商品化的水性环氧防腐涂料主要有以下两种:

①、A型,自乳化型:最大的特点时使用的环氧树脂和固化剂都不呈乳液状态。
该类水性环氧防腐涂料由低分子量液体环氧树脂 (环氧当量为190左右)和水性环氧固化剂组成,使用时,该固化剂必需既是交联剂又是乳化剂,这类固化剂以多胺为基础,在其分子中引入表面活性的链段,使其成为两性分子,从而具有很强的乳化作用。该体系中不必加入助成膜溶剂,其VOC为零。

②、B型,乳化型:最大特点是使用环氧树脂乳液和固化剂乳液

该型水性环氧防腐涂料由分子量较高的水性环氧树脂制成的乳液和水溶性胺固化剂或固化剂乳液组成,水性环氧固化剂(乳液或透明溶液)与环氧树脂乳液具有较好的相容性,它不要求具有乳化作用。该型大都含有少量有机溶剂作为成膜助剂(一般不超过6%)。由于水性环氧涂料的涂膜是由环氧树脂和固化剂交联反应而生成的网状结构,所以涂膜具较好防腐蚀性、耐化学品性及机械性能。

2、按所用防锈颜料分类

按所用防锈颜料及涂料功能的不同,可分为以下品种:

*水性环氧富锌底漆

1. 三组份(环氧乳液组份、固化剂组份和锌粉组份);

2. 锌粉含量很高(我们的干膜中锌重量含量为87%);

3. 防锈性的确很不错,主要锌粉含量高嘛,1000h盐雾试验,可评为小于2级。

4. 这种漆用作钢结构打底还是不错的。

*水性环氧云铁防锈漆

1、两组份(漆料组份和固化剂组份);

2、用作富锌底漆的封闭涂层或中涂漆很适合。

*水性环氧磷酸锌(或三聚磷酸铝等)底漆

1、两组份(漆料组份和固化剂组份);
 
2、是一种通用型水性环氧防锈底漆吧,主要特点是含有无毒的磷酸盐类防锈颜料;

3、是目前最常见的品种。

*水性环氧防腐面漆

1、 两组份(漆料组份和固化剂组份);

2、 一种有光的水性环氧面漆(只要涂装环境好,光泽达到80%以上),但的确高湿及低温涂装环境影响其光泽。

五、水性环氧防腐涂料的施工环境要求

1、 由于水性环氧防腐涂料中环氧基和胺固化剂上的活泼羟基反应受温度限制(同溶剂型产品),而该反应在10℃下很缓慢,一般5℃下基本不反应(有些酚醛胺在0-5℃时也能缓慢反应,即所谓低温型环氧漆),这决定了底材温度不能低于5℃,最好在10℃以上。

2、 由于乳液含水,低温会破乳和结冻,导致涂料或涂膜失效。

3、 和溶剂型产品不同的是:由于水的蒸发热(蒸发所需能量)比一般溶剂都高,而且空气中含有水份,造成以下因素对漆膜中水份的挥发比溶剂挥发影响更大:

A、底材温度和涂装环境露点的差距:底材温度比露点越高,水份蒸发越快,据一些乳液生产厂家和一些从事该方面研究的技术人员介绍,如果底材温度高于露点5℃以上是最佳。当然,根据露点表,除了专用喷涂室涂装和烘烤固化,一般自然环境有时能达到,在大多数情况下不易达到。

但并不是说非要底材温度高于露点5℃以上时才能使用水性环氧防腐涂料,只是对成膜质量会有一些影响(当水性漆中水逸出慢,而漆膜反应固化程度加深,而后水份逸出会留下孔隙,对防腐底漆来说外观变化不明显,但对面漆来说对外观有影响,主要表现在光泽会下降,所以,面漆对环境的要求比底漆高)。

由于很多涂装时并未采用露点管理方式,所以涂料生产厂家给出推荐温度和温度范围,如果推荐的是在5℃以上,相对温度80%以下,是指考虑反应固化所需最低温度条件及底材温度高于露点3℃以上时的要求(见上表中蓝色部分)。

B、底材温度

低温时,对于溶剂型产品可通过选用挥发快的溶剂来解决溶剂挥以速度问题,但对水性环氧防腐涂料来说,没有有效的解决其挥发速度下降的问题。

C、空气湿度

高湿度空气中水份含量高,对水性漆膜中水份逸出漆膜到空气中的速度比溶剂从溶剂漆中逸出的速度影响更大。

D、空气流动状况

空气流动越快,水蒸发越快,这对溶剂型和水性产品是相同的。

总结:水性环氧防腐涂装的涂装环境条件要求如下:

最低要求(涂装直至固化过程中):

底材温度5℃以上,空气相对湿度80%以下,底材表面温度高于露点3℃以上。

最佳环境条件(涂装直至固化过程中):

底材温度10℃以上,空气相对湿度70%以下,底材表面温度高于露点5℃以上。

六、储罐浮舱内采用水性环氧防腐涂料施工时应注意事项。

在密闭不通风的环境内施工水性环氧防腐涂料时,由于涂料中水份的挥发,很快会增加舱室内空气的湿度,露点值相应升高,底材温度不能满足高于露点3-5℃以上这一条件,甚至和露点温度持平,此时,涂料中的水份将无法逸出,甚至空气中的水份反而在漆面凝结成水珠。就会出现涂层不干或即使干燥后涂层成膜质量不佳、涂层表面有水渍等现象。

所以,虽然从安全方面来说,采用水性漆时,通风不足也不会导致出现爆炸事故,但从涂料成膜要求及保证涂层性能方面来讲,通风和降湿是必不可少的。而且通风量要足以使舱室内底材温度高于露点3-5℃以上,这甚至比采用溶剂型漆时要求的通风条件更高。

由于每个舱室只有一个供人出入的小孔,自然通风根本无法进行,必须采用强制通风措施,而且在涂装过程中应不断检测舱室中空气温度、空气相对湿度、底材表面温度,通过露点表查出空气露点,和底材温度比对,保证底材温度高于露点温度3-5℃以上。如不能满足这一条件,应进一步加强通风或暂时停止涂装作业。

通风方法:

1、采用排风扇

由于只有一个与外界相通的通风口,所以采用排风扇通风效果肯定不会太好,因为不易形成舱室内的空气与外界快速交换。

2、强制送风

采用风管向舱室内输入洁净干燥的压缩空气是一种很好的方法,可以强制排出舱室内原湿空气。

3、采用加温与除湿装置

市场上有一些可以对空气加热和除湿的装置出售。当在冬季气温过低时(低于5-10℃),前两种方式均无效,采用这种装置可以提高涂装环境温度、降低湿度。

注:什么是露点?

露点是湿空气中水分凝结的温度。

因为湿空气的饱和蒸汽压和温度相关。但温度降低时,水蒸气的饱和蒸汽压值也会降低。随温度的降低,挡水蒸气的饱和蒸汽压降低至该条件下湿空气的水蒸气分压力时,水蒸气处于蒸发和凝聚平衡状态,此时的温度,就是该湿空气的露点。温度继续降低,则该湿空气中就会出现水的凝结,即结露。

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