無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料在錦屏二級壓力鋼管防腐中的應(yīng)用

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

錦屏二級水電站設(shè)計運行水頭288m，最大水頭318.8m，總裝機容量8×600MW，是雅礱江干流梯級開發(fā)中裝機規(guī)模最大的高水頭、大容量引水式電站，也是我國“西電東送”的重要組成部分。

電站高壓管道采用單機單管布置，共有8條高壓管道，均采用全鋼板襯砌結(jié)構(gòu)形式。壓力鋼管設(shè)計內(nèi)徑φ6.5m，單管長度540m～584m，單管最大流量232.5m3/s，管內(nèi)最大流速約7.0m/s，合同工程量約2.5萬t。其單項壓力鋼管制造安裝和防腐工程量，均為目前國內(nèi)同類水電站之首。

壓力鋼管內(nèi)壁采用725L-H53-11厚漿型無溶劑超強耐磨環(huán)氧重防腐蝕涂料(雙組份噴涂型)，涂層厚度800μm，防腐面積約9.2萬m2；外壁采用無機改性水泥砂漿，涂層厚度500μm，防腐面積約14.0萬m2。

2 無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料簡介

無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料是新一代節(jié)能環(huán)保型重防腐蝕涂料，具有附著力和抗水流沖刷能力強、耐磨性優(yōu)異、固化速度快、固體含量高、耐鹽霧性優(yōu)異及抗陰極剝離性良好等突出的物理機械性能和對各種腐蝕介質(zhì)有很強的耐蝕能力的特點。因其無(極低)溶劑揮發(fā)，可消除涂層針孔，提高抗?jié)B透性和耐酸堿鹽溶液腐蝕性能，避免溶劑揮發(fā)造成的資源浪費，減少對環(huán)境的破壞和對施工人員的傷害，改善勞動條件。該涂料一次成膜厚度可達(dá)到1mm，施工方便，可減少施工道數(shù)，提高工作效率、降低工程造價；涂料的密閉性高，大大提高了涂料的防腐壽命，防護(hù)壽命一般可達(dá)20年以上。該涂料有較長防腐年限和環(huán)境保護(hù)要求及特種環(huán)境下的重防腐涂裝，廣泛應(yīng)用于造船工業(yè)、各種貯罐內(nèi)壁、地下管道補口等，近幾年逐漸開始推廣應(yīng)用在水電站高水頭、大流速、泥砂含量較大和具有較嚴(yán)重侵蝕水質(zhì)的壓力鋼管內(nèi)壁過流面的防腐保護(hù)。

其主要理化性能指標(biāo)及參數(shù)見表1。

3 壓力鋼管防腐涂裝技術(shù)要求

3.1 鋼管內(nèi)壁表面防腐涂料技術(shù)要求

底漆、面漆均采用無溶劑厚漿型超耐磨環(huán)氧涂層(料)，底漆漆膜厚度(干)≥400μm，面漆漆膜厚度(干)≥400μm，總干漆膜厚度(底漆+面漆)不小于800μm。

3.2 鋼管外壁表面防腐涂料技術(shù)要求

采用含水量減水劑(木鈣0.3%)、防銹劑(亞硝酸鈣10L/m3)的無機改性水泥漿防腐，總漆膜厚度(干)不小于500μm。

表1 無溶劑環(huán)氧重防蝕涂料主要理化性能指標(biāo)及參數(shù)

表2 無溶劑厚漿型超耐磨環(huán)氧涂層技術(shù)要求

序號檢測項目技術(shù)參數(shù)檢驗方法1漆膜外觀灰色、半光GB/T17292固體含量(重量)≥90GB67513沖擊強度(kg cm)50GB/T17324附著力(拉開法)≥6MPaGB/T52105彎曲性能≤1mmGB/T67426耐磨性能≤90(1000g/1000r)MgASTM D4060

表3 涂料及涂料涂層特殊技術(shù)要求

序號涂料名稱涂料及涂層特殊技術(shù)要求檢測與評價方法1無溶劑厚漿型超耐磨環(huán)氧涂層試驗70h的磨耗量≤1 5g/50cm2(試驗介質(zhì)：含1%wt石英砂的自來水；石英砂粒徑：0 3mm；流速15m/s)SD105-82

3.3 鋼管坡口防腐涂料技術(shù)要求

涂刷耐焊水性無機環(huán)氧富鋅底漆一道25μm。

表4 水性無機環(huán)氧富鋅防腐涂料技術(shù)要求

序號項 目技術(shù)指標(biāo)檢驗方法1漆膜外觀銀灰色、半光GB/T17292粘度(涂-4杯)25℃(s)90～120GB/T17233細(xì)度(μm)≤70GB/T17244 干燥時間(h)表干≤1GB/T1728實干≤6GB/T17285附著力(級)1GB/T17206柔韌性(mm)1GB/T17317硬度(≮)0 3GB/T17308沖擊強度(kg cm)50GB/T17329固體含量(%)≥75GB/T1725

3.4 鋼管內(nèi)壁防腐涂層質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)

表5 鋼管內(nèi)壁防腐涂層質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)

序號項 目質(zhì)量指標(biāo)檢驗方法1剪切粘接強度 MPa≥4SYJ28-872抗沖擊強度 J1 2SYJ28-873工頻擊穿強度 kV/mm>20SYJ28-874體積電阻率 Ω cm>1×1012SYJ28-875陰極剝離極≥3SYJ28-87620%H2SO4 浸泡 240h710%NaOH 浸泡 240h810%NaCI 浸泡 240h不起泡、不生銹、允許輕微變色GB/T17639吸水率%≤0 4SYJ28-87

4 涂裝施工工藝及要點

4.1 涂裝工藝性試驗

無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料正式涂裝施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和涂料生產(chǎn)廠家的規(guī)定，在涂料生產(chǎn)廠家專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，進(jìn)行現(xiàn)場工藝性試驗。試驗成果應(yīng)滿足和符合設(shè)計及廠家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并報相關(guān)主管部門審核批準(zhǔn)后，方可用于正式涂裝施工。

工藝試驗試樣應(yīng)選用與壓力鋼管相同材質(zhì)的鋼板，大小以300mm×300mm為宜。試樣數(shù)量為3塊，分別編號并做好標(biāo)記。

待試樣涂料固化后進(jìn)行外觀、涂層厚度與附著力檢驗，填寫檢驗報告，并報相關(guān)部門批準(zhǔn)。

4.2 表面預(yù)處理

4.2.1 表面預(yù)處理前鋼板表面檢查

(1)制造鋼管前鋼板原始銹蝕程度不得超過《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》(GB8923-88)中的B級銹蝕程度；

(2)鋼管內(nèi)外壁表面預(yù)處理前，應(yīng)將鐵銹、油污、積水、焊渣、毛刺以及焊接飛濺等附著污物清除干凈。

4.2.2 表面預(yù)處理對施工環(huán)境的要求

(1)空氣相對濕度不超過85%、環(huán)境氣溫不低于5℃；

(2)基體金屬表面溫度不低于露點以上3℃；

(3)當(dāng)在環(huán)境溫度和氣候條件不能滿足上述要求時，應(yīng)采用如遮蓋、采暖或輸入凈化和干燥空氣等有效措施，以滿足對工作環(huán)境的要求。

4.2.3 表面噴射除銹處理

4.2.3.1 表面預(yù)處理采用噴射或拋射方式除銹，所用的磨料應(yīng)清潔、干燥，磨料粒徑一般為0.5mm～1.5mm之間；噴射用的壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過濾，除去油、水雜質(zhì)。

4.2.3.2 噴砂除銹工藝流程(見圖1)

圖1 干式噴砂除銹工藝流程

4.2.3.3 噴射除銹處理工藝參數(shù)選擇

(1)距離：噴嘴至基體金屬表面距離，宜保持在100mm～300mm；

(2)角度：噴射方向與基體表面法線的夾角以15°～30°為宜；

(3)噴嘴：孔口直徑因磨損增大至25%及以上時，宜更換噴嘴。

4.2.4 表面預(yù)處理后的質(zhì)量檢查

表面清潔度和表面粗糙度的評定，均應(yīng)在良好的散射日光下或照度相當(dāng)?shù)娜斯ふ彰鳁l件下進(jìn)行。

4.2.5 表面預(yù)處理后防護(hù)

除銹后的表面不應(yīng)再與人手等物體接觸，防止再度污染。鋼管在涂裝前如發(fā)現(xiàn)鋼材表面污染或返銹，應(yīng)重新處理到原除銹等級。若不慎用手觸及已清理好的表面，應(yīng)立即用溶劑清洗鋼管表面。

經(jīng)除銹后的鋼管表面應(yīng)盡快進(jìn)行防腐涂裝，坡口加工完畢應(yīng)立即涂刷不影響焊接性能和焊接質(zhì)量的水性無機環(huán)氧富鋅底漆涂料防銹。

4.3 涂料涂裝

4.3.1 涂料涂裝的環(huán)境要求

(1)空氣濕度應(yīng)低于85%；

(2)環(huán)境溫度宜在10℃～25℃，最低不低于5℃，最高不越過30℃；

(3)鋼板表面溫度低于大氣露點以上3℃或高于60℃時，不得進(jìn)行涂裝；

(4)噴涂應(yīng)在車間里進(jìn)行，保證涂料表干前不受暴曬和雨淋；若在隧洞內(nèi)噴涂，應(yīng)配備熱風(fēng)設(shè)備以改善現(xiàn)場局部噴涂環(huán)境。

4.3.2 涂裝工藝流程(見圖2)

圖2 涂料涂裝工藝流程圖

4.3.3 噴涂工藝及操作要點

(1)涂料涂裝應(yīng)在鋼板表面預(yù)處理清理后4h內(nèi)進(jìn)行，在晴天和正常大氣條件下，涂裝時間最長不應(yīng)超過12h；

(2)涂料一次噴涂厚度以及兩層噴涂的間隔時間、調(diào)配方法和涂裝注意事項，應(yīng)按涂料生產(chǎn)廠家產(chǎn)品說明書、設(shè)計文件和相關(guān)規(guī)定進(jìn)行；

(3)涂裝噴涂設(shè)備，應(yīng)選用涂料生產(chǎn)廠家推薦的產(chǎn)品規(guī)格和型號，噴涂應(yīng)采用高壓無氣噴泵；

(4)在噴涂下一層之前應(yīng)對前一層的膜厚進(jìn)行測定，并加以標(biāo)記，以便在此層噴涂漆時調(diào)整；

(5)安裝環(huán)縫兩側(cè)200mm范圍內(nèi)和灌漿孔周邊100mm范圍內(nèi)，在表面處理后，應(yīng)涂刷一道25μm厚的水性無機環(huán)氧富鋅底漆；

在鋼管安裝焊接前將其清除，待焊接完成后，應(yīng)進(jìn)行二次除銹干凈，再采用人工涂刷或小型高壓噴漆機械進(jìn)行涂料補噴涂。噴涂前的表面清理和涂料噴涂要求及標(biāo)準(zhǔn)與廠內(nèi)相同；

(6)已涂裝完成的鋼管涂料保護(hù)層如有損壞，應(yīng)用砂輪機將損壞處清除干凈，與清除已涂裝的涂層相接處，應(yīng)磨成斜坡過渡，第一層涂料可采用手工涂刷，第二層可采用機械噴涂，最后再用針孔儀檢測；

(7)鋼管外壁無機改性水泥漿涂料配制應(yīng)符合設(shè)計技術(shù)要求，水泥漿涂刷應(yīng)均勻，涂后應(yīng)注意保護(hù)。

5 涂層質(zhì)量檢驗與控制

5.1 鋼管內(nèi)壁無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料涂層

(1)涂料涂層質(zhì)量檢驗應(yīng)遵守《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》(SL105-2007)第5.4節(jié)的相關(guān)規(guī)定；

(2)涂裝時如發(fā)現(xiàn)漏涂、流掛、皺紋、鼓泡等缺欠，應(yīng)及時處理，并用濕膜測厚儀測定濕膜厚度，直至合格為止。每層涂裝前應(yīng)對上一層涂層外觀進(jìn)行檢查；

(3)涂裝后外觀檢查，涂層表面應(yīng)光滑、顏色均勻一致，無皺皮、起泡、流掛、針孔、裂紋、漏涂等缺欠；

(4)漆膜厚度檢查，濕膜厚度應(yīng)采用SHJ濕膜測厚儀測定和控制，干膜需采用磁性或磁力測厚儀或其它儀器進(jìn)行，在單節(jié)鋼管的兩端和中間(或沿鋼管軸向每隔約1.5m)的圓周上，沿圓周上每隔1.5m測一點，漆膜厚度應(yīng)滿足：85%的測點厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，最小厚度不低于設(shè)計厚度的85%。涂層干膜厚度的測定，應(yīng)在涂膜固化干燥后進(jìn)行；

(5)漆膜厚度不滿足要求時，應(yīng)用砂紙、砂輪機打磨后補涂，直至檢查滿足要求；

(6)針孔檢查采用直流電探測器對全面積進(jìn)行掃描，凡是被擊穿部位均應(yīng)砂紙、砂輪機打磨后補漆，直至掃描合格。采用的探測器具應(yīng)經(jīng)相關(guān)部門批準(zhǔn)或認(rèn)可，針孔檢測儀的電壓值應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)定；

(7)漆膜固化后應(yīng)采用劃格法或拉開法進(jìn)行附著力檢驗。必要時，可補充加做涂層厚膜斷面及粘結(jié)牢度試驗，或擴大試驗項目和范圍。

5.2 鋼管外壁無機改性水泥漿

(1)無機改性水泥漿涂料配制應(yīng)符合設(shè)計技術(shù)和規(guī)范要求，黏稠度應(yīng)適宜涂料的涂刷或滾涂；

(2)涂料涂裝可采用毛刷和滾筒進(jìn)行涂刷或滾涂，涂刷應(yīng)均勻，涂裝完成后，應(yīng)注意涂層養(yǎng)護(hù)；

(3)水泥漿涂層厚度應(yīng)均勻一致，無漏涂、結(jié)塊等缺陷，水泥漿涂層應(yīng)粘著牢固，不起粉狀。

5.3 安裝現(xiàn)場涂裝

(1)現(xiàn)場安裝焊縫(環(huán)縫左右側(cè)各200mm范圍內(nèi))和灌漿孔封堵頭等部位的涂層涂裝，應(yīng)安排在鋼管外包混凝土回填施工結(jié)束，鋼管內(nèi)支撐拆除完畢后進(jìn)行；

(2)安裝環(huán)縫及其它需補涂部位的表面二次除銹處理，可采用電動鋼絲刷或?qū)Ｓ贸P機進(jìn)行，涂料涂裝應(yīng)采用高壓無氣噴涂機進(jìn)行噴涂施工，局部小面積涂層補涂可采用人工涂刷。

5.4 鋼管內(nèi)壁無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料涂層的維護(hù)和修補

(1)應(yīng)做好鋼管內(nèi)壁涂層的日常維護(hù)和保養(yǎng)工作，防止機械損傷、受熱和不利環(huán)境條件等的有害影響。尤其是當(dāng)鋼管安裝就位后，對于在混凝土灌漿施工過程中產(chǎn)生的外溢漿液，應(yīng)及時清除干凈，防止其結(jié)塊后損傷涂層；

(2)凡是經(jīng)檢查不合格和受到損傷的涂層均需進(jìn)行修補，修補時應(yīng)將需修補部位的原涂層徹底鏟除，并適當(dāng)擴大范圍，其表面二次清理和涂料噴涂均應(yīng)與廠內(nèi)涂裝技術(shù)要求一致。

6 結(jié)語

錦屏二級壓力鋼管無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料涂層試板，經(jīng)委托武漢材料保護(hù)研究所進(jìn)行涂層耐含砂水沖刷試驗，結(jié)果見表6所示。

表6 試樣涂層耐含砂水沖刷試驗結(jié)果

樣品名稱及編號涂層試板樣品數(shù)量3件試驗項目涂層耐含砂水沖刷試驗試驗依據(jù)參照DL/T5150-2001《水工混凝土試驗規(guī)程》中4 18主要試驗儀器設(shè)備名稱型號沖刷磨損試驗機試 驗 結(jié) 果試驗介質(zhì)：含1%wt石英砂的自來水；石英砂粒徑：40～60目(平均粒徑0 3mm)；流速：15m/s；涂層經(jīng)100小時沖刷試驗后的試驗結(jié)果：序號涂層種類試驗編號原始重量(g)試驗100小時后重量(g)平均失重(g/50cm2)1725L-H53-11厚漿型無溶劑超強耐磨環(huán)氧重防蝕涂料H53-7146 17145 755H53-8140 33139 921H53-9144 35143 9710 4012碳鋼Q235A89 1888 834B88 7288 388C86 3486 0070 337

根據(jù)上述試驗結(jié)果推算，壓力鋼管內(nèi)壁重防腐蝕涂層有效防護(hù)年限可達(dá)20年以上。

無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料對沒有處理過的鋼板邊緣具有強大的覆蓋能力，熟化過程中不收縮，干燥以后無伸長，使其在遇到不平鋼板時不易發(fā)生裂紋，從而增強了其涂層的經(jīng)久耐用性。加之其良好的施工安全性和環(huán)保性，尤其適用于水電站壓力鋼管洞內(nèi)惡劣環(huán)境下現(xiàn)場安裝焊縫內(nèi)壁的防腐補漆工作。

無溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料作為新一代節(jié)能環(huán)保型防腐涂料，因其耐蝕性能優(yōu)異、使用期長、涂裝維護(hù)費少等優(yōu)點，正被推廣應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境下金屬材料表面的防腐蝕涂裝中，也是今后我國水電站壓力鋼管內(nèi)壁防腐蝕的發(fā)展方向。