現代工業的發展促使石油化工、金屬冶煉、能源工業、船舶橋梁、新型海上作業等工程大規模興建,其中,鋼材是最常用的材料,且在如海水、鹽霧、紫外光及大氣等惡劣腐蝕環境的侵蝕下,易產生嚴重的腐蝕。全世界每年的鋼材產量超過10億噸,而因腐蝕報廢的鋼鐵設備就有3億噸,造成的經濟損失高達1萬億美元。因此,研究鋼結構的腐蝕防護技術,降低國民經濟的損失,對于國家的發展具有重要意義。
船舶腐蝕前后對比
傳統鋼鐵防腐最常用的是熱鍍鋅技術,該工藝是一個將鋼鐵材料經過清洗、表面除污等預處理后浸于鋅液中,通過鐵鋅之間的反應擴散,在鋼鐵表面生成鐵鋅合金鍍層的過程。在鋼鐵表面生成的鍍鋅層雖然具有操作簡便、成本較低、耐腐性能優良等優點,但同時熱鍍鋅工藝存在以下缺點:
● 熱鍍鋅過程中,常常會因為鋅鍋表面的鋅渣或雜質飛濺,而導致鋼表面不完整現象出現,鋼材表面會出現輕微的硌傷,最終影響鋼材整體的使用性能;
● 當鋼中硅含量超過0.3%時,由于硅的存在會促進鋅鐵反應,導致鍍層中的脆性相異常生長,形成附著性差且過厚的灰暗鍍層,嚴重影響鍍層的性能、外觀和組織;
● 極其嚴苛的工作環境對設備提出了更高的要求,需長時間與450~600 ℃的高溫鋅液接觸,一些主要零部件的使用周期縮短,需經常停工維修或更換,國內寶鋼鍍鋅線的鋅鍋沉沒輥系使用壽命僅為7~9天,因更換零部件造成的經濟損失高達30萬元;
● 熱鍍鋅工藝過程中會產生廢水、廢氣、噪聲、固廢等問題,高溫環境會產生大量鋅蒸氣、NH3和HCl等刺激性氣體,造成大氣污染;鋅灰和鋅渣等固體廢料以及酸堿廢水排放,均會對環境造成嚴重的污染。
考慮到造價、施工及環保原因,相比鍍鋅層而言,近年來涂層法對鋼材進行腐蝕防護的方式引起了研究人員的關注。涂層法具有一次成本低,涂層外觀、性能穩定,噴涂設備操作便捷且可多次重復使用等優點。
新風航天的研發人員研制的RP11重防腐涂料解決了航天地面裝備在海洋島礁等惡劣環境下因腐蝕造成的壽命縮短問題。在此基礎上,RP11系列涂料進行了技術更新和產品迭代,開發出了耐腐蝕、耐濕熱、耐化學介質等性能優良的銀灰色涂料RP11S,其既能滿足軍工領域設備在嚴苛島礁環境下的防腐蝕要求,又能解決民用建筑鋼材壽命短的問題。與鍍鋅層相比,RP11S耐鹽霧和濕熱性能達到1 000 h以上,耐酸168 h涂層無變化,其他各項性能指標具體見對照表。
鍍鋅鋼材和RP11S試片
RP11S與鍍鋅層技術指標對照表
RP11S“面面俱到”
● 技術核心
研發人員通過對鋼材化學腐蝕和電化學腐蝕過程的探究,制備出的RP11S是一種附著力佳、能長期耐強酸、強溶劑、鹽等腐蝕介質、耐沖擊性和耐候性優良的一類高性能涂料;
● 施工簡單
RP11S采用刷涂的施工工藝,每次涂層厚度達200 μm以上,涂層結合力強,且根據腐蝕時間的長短厚度可進行疊加,施工方法簡單,不受底材形狀限制,能保護鋼材在更為嚴苛的腐蝕環境中延長使用壽命,成本低廉,施工效率高;
● 經濟實用
和鍍鋅層的市場價格相比,RP11S的價格也極具競爭力,而且RP11S制備及涂裝均不使用大型儀器設備,無需頻繁更換設備零部件,無需高溫條件消耗能源。
● 綠色環境友好
RP11S在追求高性能防腐的同時,采用低溶劑技術,節約了資源,降低了成本,產生了可觀的經濟效益和環保效益。
● 應用廣闊
優良的化學穩定性、長期耐腐蝕性等高性能優勢使得RP11S在現代工業、軍事、航天領域有著廣闊的應用前景。
RP11S應用展望
RP11S耐酸、鹽、油、海水、鹽霧、濕熱及多種有機溶劑的長期腐蝕,與金屬鋼材的附著力強,機械強度高,可適用于各種腐蝕環境下的鋼結構設施和設備的長期防護,應用涉及現代化各個領域:
● 大型工礦企業:化工、石油化工、鋼鐵及大型礦山冶煉的管道、貯槽、設備等;
● 重要的能源工業:天然氣、油管、油罐、輸變電、核電設備及煤礦礦井等;
● 現代化交通運輸:橋梁、船舶、集裝箱、火車和汽車等;
● 新興的海洋工程:海上設施、海岸及海灣構造物及海上石油鉆井平臺等。
高性能重防腐涂層在鋼結構的腐蝕防護中發揮著重要的作用。隨著科學技術的更新換代,重防腐涂料必將得到長遠的進步,朝著多功能、長壽命、全過程防腐、綠色環保的方向發展,更好的推動現代化工業建設的步伐。
(文章來源:北京新風航天裝備有限公司)
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