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重防腐粉未涂料（二）

日期：

2008/11/26

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重防腐粉未涂料（二）

1.3.1.3喷涂施工

FBE涂装过程需经过钢管表面处理、工频加热、喷涂固化、冷却、检漏修补等几个步骤。

待喷涂钢管先经化学除油后经抛丸处理，一般达到Sa2.5级，锚纹深度40～100μm。处理后钢管通过载有交变大电流的线圈所形成的交变磁场，产生涡流加热，一般加热到230℃左右。环氧粉末先在流化桶内充分流化，然后通过静电喷枪，使粉末颗粒带负电，均匀地粘附在接地的经预热的钢管表面。对于少量扩散的粉末，可通过回收系统回收，不会造成粉尘污染。涂层的厚度根据要求，由上粉量、生产速度等调节，一般为350μm。粘附在预热钢管表面的环氧粉末受热熔化，并流动，进一步流平覆盖整个钢管表面；特别在钢管表面的凹陷处以及焊道两侧，熔融的涂料流入填平，使涂层与钢管紧密结合，最大限度减少空隙。流平后的涂层进一步胶化、固化。根据不同的生产速度，以及对胶化、固化温度、时间的要求，有不同类型的粉末与之相对应。固化时间一般在1-1.5分钟。固化好的涂层可进行自然冷却，也可以喷水进行强制冷却，以达到加大生产速度，节约生产场地的目的。冷却后的钢管经电火花检漏，取样检测合格后进行成品入库，少量漏点可用无溶剂液体涂料进行修补。

1.3.1.4涂层主要质量指标与检验方法

涂层质量标准与检验方法,国外有加拿大国家标准CAN/CSA-Z245.20-M92，国内一般按中华人民共和国石油行业标准SY/T 0315-97的规定执行。涂层主要质量指标如表7。

表7.单层防腐FBE涂层性能指标

测试项目	技术指标	测试方法
外观	平整、色泽均匀、无气泡、无裂纹及缩孔	目测
附着力 (级)	1	SY/T 0315-97
抗1.5J冲击 (-30℃)	无针孔、无漏点	SY/T 0315-97
抗3°弯曲	无裂缝	SY/T 0315-97
抗化学腐蚀	合格	SY/T 0315-97
阴极剥离 48h 65℃ (mm)	≤6	SY/T 0315-97
阴极剥离28d (mm)	≤8	SY/T 0315-97
断面孔隙率（级）	1-4	SY/T 0315-97
粘结面孔隙率(级)	1-4	SY/T 0315-97
电气强度（MV/m）	≥30	GB/T 1401.1-99-
体积电阻率（Ω·m）	≥1×10¹⁴	GB/T 1410-1989
耐磨性(落砂法)(L/μm)	≥3	SY/T 0315-97

1.3.2双层FBE重防腐粉末涂料

双层FBE重防腐粉末涂料是单层防腐的加强型，其结构如下图所示。其内层与单层防腐粉末的要求基本相同，即提供防腐性能及附着力。外层为增强层，提供抗机械损伤性能，两层中间是混合层，因两层基料具有相同化学结构，具有良好相容性，因而可形成紧密结合不发生分层，涂层整体厚度可达625-1000μm,使用温度可达115℃，与基材粘接强度高，抗阴极剥离性能好，吸水率小，抗划伤，适用温度范围广是其突出优点，性能可与三层PE结构涂层相当，其抗阴极剥离性能更好，缺点是价格较高。该防腐结构管道适合穿越铁路、公路、河流等地带使用。

裸管 FBE底涂层改性的FBE面涂层

1.3.2.1外层粉末涂料的主要指标

由于双层粉末涂装的使用特点，使外层粉末的耐磨性、抗划伤性要求较高，具体指标见表8。

表8.双层FBE重防腐粉末涂料外层主要技术指标

项目		技术指标		测试标准
密度(g/cm³)		1.4-1.8		GB/T 4472-1984
颜色		按用户要求		——
挥发分含量		≤0.6%		GB6740-86
粒度分布		150μm筛余物	含量≤4%	GB6554-86
		250μm筛余物	含量≤0.2%
胶化时间(s)	205℃	≥12		GB/T6554-1986
固化时间(min)	230℃	≤3		SY/T 0315-97
磁性物含量(%)		≤0.002		JB/T 6570

1.3.2.2配方设计要点

双层粉末涂料外层要求较高，主要应考虑其耐磨与抗划伤性，同时还要考虑耐冲击性能，并且外层的固化速度要明显高于内层。在快速固化条件下很容易导致涂膜发脆，因此，外层的环氧树脂与固化剂本身的反应活性应比较高，否则一味地增加促进剂用量，导致固化反应中阴离子催化聚合部分过多而加成反应部分太少，形成链段的柔顺性不够，可能使耐冲击性能降低。考虑涂层的耐磨性与抗划伤，可选用交联密度高的酚醛环氧树脂为主体，填料应选择硬度较高的填料，其添加量比单层粉也可适当增加。为了增加树脂与填料结合能力，避免因填料增加后影响其冲击与弯曲性能，最好选用经表面处理的活性填料，参考配方如下：

酚醛环氧树脂JECP-01A 60 双酚A型环氧树脂（环氧值0.13-0.16,软化点85-95℃）40

固化剂JECP-03B 20 沉淀硫酸钡 40 活性硅微粉（400目）20

气相白炭黑 0.5-1 流平剂 1 脱气剂 0.3

钛白粉 5 其他颜料0.3-1

配方胶化时间 200℃ 8-10秒固化时间;230℃50-60秒。

1.3.2.3喷涂工艺

钢管前处理与加热同单层粉末，采用静电喷涂工艺喷涂内层粉末至要求厚度。在底层胶化之前立即涂敷面层，按照提供的固化条件进行固化处理并进行冷却；冷却毕用电火花检漏并用环氧补漏剂修补所有发现的漏点和缺陷。

1.3.2.4涂层主要质量指标与检验方法

双层粉末涂装涂层质量指标与检验方法见表9。

表9. 涂层质量指标与检验方法

测试项目	技术指标	测试方法
24h 或48h 附着力 (级)	1	SY/T 0315-97
抗15J冲击	无针孔	SY/T 0315-97
抗1.5°弯曲(-30℃)	无裂纹	SY/T 0315-97
50kg 耐划伤性	划伤深度≤500µm无漏点	SY/T 0315-97
阴极剥离 48h 65℃ (mm)	≤6	SY/T 0315-97
阴极剥离28d (mm)	≤8	SY/T 0315-97
底层断面孔隙率（级）	1-2	SY/T 0315-97
底层粘结面孔隙率(级)	1-2	SY/T 0315-97

涂层厚度：底层不小于250µm面层不小于370µm 总厚度不小于620µm。

1.3.3管道三层（3-PE）防腐用熔结环氧粉末

管道三层（3-PE）防腐用熔结环氧粉末涂装方式实际上只有底层使用环氧粉末，中层为粘合剂层,用于粘结环氧底层与聚乙烯带上层。结构如下图示：

其中环氧底层的作用是形成连续涂膜，粘接钢管表面，提供良好附着力，并具有良好耐化学腐蚀、抗阴极剥离能力；胶粘层的作用是在粉末涂料胶化前与之融合并与外层聚乙烯粘合，使三层形成一个整体。三层结构结合了环氧粉末的附着性、防腐性与聚乙烯的耐候性、抗机械损伤性，弥补了各自缺点，大大提高了涂层的使用寿命,相对造价较高是其缺点。

1.3.3.1粉末涂料主要技术指标

3-PE结构防腐方式其底层环氧粉末涂料要求基本相同，为了保证其与胶粘层的良好结合，其胶化时间与固化时间均比单层粉末涂料要长，主要指标见表10

表10粉末特性

项目		技术指标		测试标准
颜色		铁红色(可按用户要求)		——
密度(g/cm³)		1.3-1.5		GB/T 4472-1984
不挥发物含量(%)		≥99.4		GB/T 6554-1986
粒度分布		150μm筛余物	含量≤3%	GB/T 6554-1986
		250μm筛余物	含量≤0.2%	GB/T 6554-1986
胶化时间(s)	200℃	≤30		GB/T 6554-1986
固化时间(min)	200℃	≤3		SY/T 0413-2002
磁性物含量(%)		视客户要求		JB/T 6570-93

1.3.3.2配方设计要点

BASFE涂料公司^【5】公布了底层为环氧粉末，中间为热塑性硬胶粘剂（通常为乙烯、甲基丙烯酸、马来酸或酸酐共聚物，具有与环氧树脂可反应基团以及与聚烯烃相容基团，对上下两层都具有较好的黏附性），上层为聚烯烃（通常为聚乙烯包覆带）的三层防腐结构。其环氧层由线型酚醛环氧树脂、酚类固化剂、改性硅酸填料组成，具体配方如下：

二氧化钛（锐钛型）5%

缩水甘油基化的结晶硅酸(Silbond 600) (类似国产KH560处理的活性硅微粉) 30%

流平剂 1%

脱气剂 1%

线性酚醛环氧树脂（SHELL Epikote 2014 EEW 700） 48%

基于双酚A的酚类固化剂（Ciba-Geigy XB 3082羟基当量250）15%

也可按下例参考配方：

改性酚醛环氧树脂JECP-01A 100 固化剂JECP-01B 25

超细硫酸钡 30 活性硅微粉 20

流平剂 1 钛白粉 5

安息香 0.3 其他颜料 1-2

1.3.3.3 喷涂施工工艺

钢管经表面抛丸处理后加热到180-210℃，采用静电喷涂方法，喷涂至规定厚度（80-120μm）在粉末未完全固化前（以固化度40-60%为好）以熔融挤出或粉末喷涂的办法涂施热塑性胶层，最后将挤出的粘流态聚乙烯带侧向缠绕于胶粘剂之上，并滚压使之与胶层紧密结合，使三层成为一个整体。

1.3.3.4粉末涂层的质量指标

3-PE结构的环氧粉末层主要是要求与底材的结合力与保护功能，机械外力的损害主要是由聚乙烯层承担。粉末层性能要求如表11。

表11 3-PE结构的环氧粉末涂层性能

测试项目	技术指标	测试方法
附着力 (级)	1	SY/T0413-2002
阴极剥离 48h 65℃ (mm)	≤6	SY/T0413-2002

以上指标基于涂层厚度80µm—120µm 测量

1.3.4三种管道防腐涂装形式的比较^【^1】

三种防腐结构的特性与应用比较情况如表12。

表12.各种防腐结构的性能及应用比较

序号	对比内容	单层熔结环氧粉末涂层	双层熔结环氧粉末涂层	三层结构防腐涂层
1	防腐性	+	+ +	+
2	经济性	+ +	+	+
3	使用环境	+	+ + +	+ +
4	运行温度	+ +	+ + +	+
5	表面处理要求	+	+	+
6	施工方法难易性	+ +	+ + +	+
7	补口补伤的配套性	+ + +	+ + +	-
8	阴极保护相容性	+ + +	+ + +	-
9	管道储运性	-	+ + +	+ + +
10	使用业绩	+ +	+	+ +

-表示存在不足，+表示较好，+越多得分越高

上述比较表明，三种涂敷方式各有其优缺点，在选择防腐方式时，应考虑施工的地理位置，地理状况，施工条件，施工方法等因素，在自然环境比较恶劣的区段，一般采用PE-三层结构覆盖层；在穿越段集中，腐蚀性强的地段应选用用双层熔结环氧粉末覆盖层；其余区段可选用单层熔结环氧粉末加强级覆盖。

2.钢筋、钢缆及其它重防腐粉末涂料

钢筋、钢缆又称钢绞线所采用的重防腐粉末涂料也是一种快速固化的热熔结粉末涂料，其涂装作业方式与管道涂装有相似之处，但许多方面要求更高，是FBE新的发展方向。

2．1.涂层钢筋、钢缆发展概况

钢筋混凝土中的钢筋腐蚀是土建和海洋工程中的重要问题。历史已表明，由于钢筋腐蚀会引起工程的灾难性事故，因此对于钢筋的腐蚀防护已引起人们的广泛重视。环氧涂层钢筋是解决混凝土中钢筋腐蚀的重要方法。自从20世纪70年代美国开始应用该方法，至今已有30多年的历史。由于这种涂层在混凝土与钢筋间有抗氧离子、氯离子和水分子渗透的作用，以及涂层与钢筋之间的强结合力，使得在混凝土中的涂层钢筋具有良好的抗蚀作用。环氧涂层钢筋产品主要应用于铁路、公路、桥梁、高层建筑地下室、地下车库、海港、码头、水坝及污水处理池、化工等行业需重防腐的部位。美国自20世纪70年代中期开始逐步推广使用环氧涂层钢筋，主要的应用是撒用除冰盐的桥面，也用于海洋桥梁的基础，已有2万座桥梁使用了环氧涂层钢筋。1973年美国的宾西法尼亚大桥首先使用了环氧涂层钢筋，以后，许多高速公路、盐湖城国际机场等都使用了环氧涂层钢筋。1987年全美国的环氧涂层钢筋的销售量达到20万吨，而且市场还在逐渐扩大中，2000年全美国总用量达到80万吨。近年来，环氧涂层钢筋已占桥梁钢筋总总量的70-80％。该环氧涂层钢筋与裸钢筋相比，因涂装费用而引起的额外费用，只占工程总费用的2％左右，但由此可延长钢筋使用寿命20年以上，这在美国等先进国家得到证实^【8】。

我国在上世纪末期开始涂层钢筋与相应粉末及涂装技术研究，建设部制定了有关涂层钢筋的行业标准。目前，河北立东粉末涂料公司等率先进行相应粉末涂料的开发，但因后续配套未及时跟进，或因配套基础树脂与固化剂不能完全满足要求，一直产量不大，目前国内用于钢筋、钢缆的粉末涂料大多还要进口。涂装方面，宁波科鑫腐蚀控制工程公司为满足杭州湾跨海大桥建设中对涂层钢筋的大量需求，已建成了年产15000吨环氧涂层钢筋生产线，生产Ф10-Ф40各类规格的环氧涂层钢筋，近年来，我国海上桥梁、沿海工程开工量持续增长，对涂层钢筋的需求量将越来越大，国家建设部门也将制定新的法规加大涂层钢筋的使用力度，从环氧钢筋的防护要求、施工性能、技术成熟度、经济性等方面来看，目前我国已达到实用化的阶段，并已而在某些工程中开始使用，应用前景广阔^{【8】【9】}。