高性能帶銹防腐涂料在變電站鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

張際明 王瑞虎 許學(xué)云 張樹(shù)培 李新洪 余多

摘 要：進(jìn)行定期防腐涂裝是保證鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)久服役首要選擇和有效手段，如果不及時(shí)進(jìn)行防腐涂裝，支撐構(gòu)件會(huì)逐步發(fā)生腐蝕，并迅速喪失力學(xué)性能，最終造成事故，尤其是主網(wǎng)桿塔和變電站鋼結(jié)構(gòu)損壞事故會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。高性能帶銹防腐涂料為有機(jī)高分子聚合物添加劑通過(guò)高分子鏈纏繞及交聯(lián)作用，使金屬基體與中間層之間結(jié)合非常緊密;成膜促進(jìn)劑和表面活性劑利于形成與后續(xù)防銹漆膜緊密結(jié)合轉(zhuǎn)化膜。滲透劑能保證帶銹處理液在任何環(huán)境中快速的達(dá)到銹層深處，完成銹層的整體轉(zhuǎn)換。涂刷帶銹處理液后再配以氣相納米二氧化硅改性的配套低表面處理底漆及面漆，使整體涂層具有良好的耐腐蝕性和耐候性。采用帶銹防腐工藝對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，可取代人工除銹過(guò)程，減少一道底漆涂裝過(guò)程，每噸塔材的防腐成本可降低30%以上，縮短施工周期1/3左右。

關(guān)鍵詞：變電站鋼結(jié)構(gòu);帶銹防腐涂裝;耐腐蝕

中圖分類號(hào)：TQ637 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0164-02

輸電桿塔和變電站設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露于復(fù)雜的野外環(huán)境中，極易遭受工業(yè)大氣和酸雨的侵蝕，從而造成鋼結(jié)構(gòu)基材的銹蝕和損壞。云南地處我國(guó)長(zhǎng)江以南水資源富集區(qū)，屬于高海拔地區(qū)，氣候相對(duì)潮濕，這些不利因素加快了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速率。因此，類似云南的高海拔、高濕度地區(qū)，電力鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行防護(hù)處理。

目前，進(jìn)行定期防腐涂裝是保證鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)久服役首要選擇和有效手段，如果不及時(shí)進(jìn)行防腐涂裝，支撐構(gòu)件會(huì)逐步發(fā)生腐蝕，并迅速喪失力學(xué)性能，最終造成事故，尤其是主網(wǎng)桿塔和變電站設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)損壞事故會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須對(duì)電力鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的防腐保護(hù)。

在防腐施工過(guò)程中，人工除銹對(duì)防腐涂裝效果起著決定性的作用。但輸電桿和變電站電力鋼結(jié)構(gòu)塔普遍存在高度大、構(gòu)件排布復(fù)雜等問(wèn)題，除銹困難、成本高、工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法徹底除銹;同時(shí)常規(guī)底漆會(huì)使用含鋅量小于40%的材料，面漆會(huì)使用醇酸等低劣材料，嚴(yán)重影響防腐效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工除銹費(fèi)用約占防腐涂裝總費(fèi)用的50%，因此為節(jié)省時(shí)間和成本，施工時(shí)存在簡(jiǎn)化除銹過(guò)程甚至免除銹等違規(guī)操作現(xiàn)象，其結(jié)果必然難以保證除銹打磨質(zhì)量，涂刷防腐材料后，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)從防腐漆內(nèi)部繼續(xù)銹蝕，導(dǎo)致現(xiàn)有防腐工藝效果不佳。

本文介紹的高性能帶銹防腐涂料為有機(jī)高分子聚合物添加劑通過(guò)高分子鏈纏繞及交聯(lián)作用，使金屬基體與中間層之間結(jié)合非常緊密;成膜促進(jìn)劑和表面活性劑利于形成與后續(xù)防銹漆膜緊密結(jié)合轉(zhuǎn)化膜。滲透劑能保證帶銹處理液在任何環(huán)境中快速的達(dá)到銹層深處，完成銹層的整體轉(zhuǎn)換。涂刷帶銹處理液后再配以氣相納米二氧化硅改性的配套低表面處理底漆及面漆，使整體涂層具有良好的耐腐蝕性和耐候性。

本文介紹的采用帶銹防腐涂裝技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)防腐涂裝技術(shù)，解決鋼結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重和人工除銹困難的問(wèn)題，再通過(guò)配套性能優(yōu)異的防腐涂料，其附著力可達(dá)到1級(jí)，耐中性鹽霧時(shí)間≥1000h，耐3%鹽水時(shí)間≥168h，并可延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的壽命3-5年。

1 帶銹處理液技術(shù)原理

帶銹處理液采用常規(guī)化學(xué)試劑配制，主要包括銹層轉(zhuǎn)化劑、成膜促進(jìn)劑、銹層滲透劑、增稠劑、表面活性劑、有機(jī)高分子聚合物添加劑等，具備無(wú)毒、清潔、環(huán)保等特點(diǎn)。

在合適pH環(huán)境下，帶銹處理液能有效滲透和浸潤(rùn)變電站鋼結(jié)構(gòu)銹蝕層，銹層轉(zhuǎn)化劑采用單寧酸和磷酸復(fù)合體系，單寧酸能與金屬表面及銹層中的Fe3+作用生成單寧酸鐵鈍化層（穩(wěn)定螯合物），強(qiáng)有力附著在金屬表面，形成一種良好的不溶性致密保護(hù)膜，使金屬表面鈍化，抑制金屬腐蝕，改變銹層微觀形貌，有利于漆膜涂裝。磷酸的存在提供合適酸性環(huán)境，可使固體鐵銹中的Fe3+和Fe2+游離出來(lái)，加速單寧酸鐵絡(luò)合物形成。此外，磷酸可直接與鐵銹反應(yīng)生成耐腐蝕的磷酸鹽及鈍化膜，它能使膜層附著牢固，具有陰極化和阻蝕鈍化的作用。有機(jī)高分子聚合物添加劑通過(guò)高分子鏈纏繞及交聯(lián)作用，使金屬基體與中間層之間結(jié)合非常緊密;成膜促進(jìn)劑和表面活性劑利于形成與后續(xù)防銹漆膜緊密結(jié)合轉(zhuǎn)化膜。滲透劑能保證帶銹處理液在任何環(huán)境中快速的達(dá)到銹層深處，完成銹層的整體轉(zhuǎn)換。涂刷帶銹處理液后再配以氣相納米二氧化硅改性的配套低表面處理底漆及面漆，使整體涂層具有良好的耐腐蝕性和耐候性。

2 帶銹防腐涂裝技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及涂裝工藝

帶銹防腐工藝適合銹蝕輸電桿塔金屬基材、銹蝕輸變電金具、銹蝕變電站金屬構(gòu)架等使用，同時(shí)適合其他各領(lǐng)域銹蝕金屬基材使用;

帶銹防腐工藝適合表面殘余鍍鋅層、舊涂層的銹蝕金屬基材使用;

帶銹防腐工藝適合各種銹蝕等級(jí)的金屬基材使用，使用前需將金屬基材表面已剝落的氧化層去除。

帶銹防腐工藝的最佳使用濕度為50%-80%，最佳使用溫度為5℃-25℃。

帶銹防腐工藝能有效的提升銹蝕基材的耐腐蝕能力，延長(zhǎng)其使用壽命，但并不能明顯的提升基材的機(jī)械強(qiáng)度，因此，對(duì)于由于腐蝕而造成的自身強(qiáng)度不滿足使用要求的金屬基材，不推薦使用。

（1）采用鋼絲刷、銼刀等工具除去變電站鋼結(jié)構(gòu)表面的油污、灰塵、附著污物、表面浮銹層（如果有），對(duì)于老化、起皮的舊涂層（如果有）也應(yīng)清理干凈，并根據(jù)表面銹蝕狀態(tài)使用帶銹處理液。

（2）涂刷工藝流程：帶銹處理液涂刷1道，環(huán)氧改性底漆涂刷1道，丙烯酸聚氨酯面漆涂刷2道。

（3）帶銹處理液與底漆之間涂刷干燥時(shí)間要求不少于45min，底漆與面漆之間涂刷干燥時(shí)間要求不少于4h，面漆之間涂刷干燥時(shí)間要求不少于4h。

（4）涂層要求均勻平整，不得有漏涂、流掛、雜質(zhì)、裂紋、起皮、鼓泡、縮皺、凸凹等現(xiàn)象。漆膜厚度均勻，色澤一致。每涂一道漆都應(yīng)對(duì)上道漆膜進(jìn)行檢查。每道涂膜干膜厚度不小于30μm，總漆膜厚度不小于90μm。

3 實(shí)際運(yùn)用情況

本項(xiàng)目在保山供電局220KV昌寧變電站進(jìn)行，該實(shí)施防腐處理的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量為：主變鋼結(jié)構(gòu)2臺(tái)、220KV間隔鋼結(jié)構(gòu)8個(gè)，110KV間隔鋼結(jié)構(gòu)13個(gè)，龍門(mén)架325米，母線支架300米，見(jiàn)圖1，圖2，圖3，圖4，圖5。

本次采用的涂料配套方案（見(jiàn)表1）：

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的高性能帶銹防腐涂料為有機(jī)高分子聚合物添加劑通過(guò)高分子鏈纏繞及交聯(lián)作用，使金屬基體與中間層之間結(jié)合非常緊密;成膜促進(jìn)劑和表面活性劑利于形成與后續(xù)防銹漆膜緊密結(jié)合轉(zhuǎn)化膜。滲透劑能保證帶銹處理液在任何環(huán)境中快速的達(dá)到銹層深處，完成銹層的整體轉(zhuǎn)換。涂刷帶銹處理液后再配以氣相納米二氧化硅改性的配套低表面處理底漆及面漆，使整體涂層具有良好的耐腐蝕性和耐候性。

相比傳統(tǒng)防腐涂裝工藝而言，帶銹防腐涂裝技術(shù)不需人工除銹打磨，只需要出去表面松散的銹層，并用帶銹處理液代替了1道環(huán)氧富鋅底漆涂裝過(guò)程，每噸塔材的防腐成本可降低約30%，平均縮短單基桿塔施工時(shí)間超過(guò)1/3，提升1倍的運(yùn)行周期，降低了施工和運(yùn)行維護(hù)管理成本。另外，該材料生產(chǎn)過(guò)程無(wú)“工業(yè)三廢”，施工過(guò)程中不需除銹打磨，降低大量金屬粉塵對(duì)環(huán)境的污染，綠色環(huán)保。

表面處理是防腐涂裝工藝的重要組成部分，在涂裝的總費(fèi)用中，表面處理費(fèi)用約占50%，所占比重較高，且由于變電站鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、監(jiān)管難度大，往往施工過(guò)程中打磨程度遠(yuǎn)未達(dá)到St3.0級(jí)，殘留的銹層使后續(xù)防腐層壽命大大縮短。帶銹防腐工藝采用獨(dú)創(chuàng)的螯合轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系，可取代人工除銹過(guò)程，節(jié)省了打磨除銹費(fèi)用，避免了打磨不干凈而對(duì)防腐效果造成影響。

帶銹防腐工藝能將疏松的銹層轉(zhuǎn)化為致密的螯合保護(hù)膜，代替一道底漆，減少了一道底漆的材料費(fèi)用和施工費(fèi)用，采用帶銹防腐工藝對(duì)變電站鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，可取代人工除銹過(guò)程，減少1道底漆涂裝過(guò)程，每噸鋼結(jié)構(gòu)的防腐成本可降低30%以上，縮短施工周期1/3左右。同時(shí)，采用帶銹防腐工藝能顯著的提升基材的使用壽命，取得更高的全壽命周期比，減少由于防腐施工而造成的計(jì)劃內(nèi)停電和意外停電次數(shù)。

同時(shí)，隨著帶銹防腐處理技術(shù)水平的進(jìn)步、配方的優(yōu)化以及大批量生產(chǎn)的開(kāi)展，采用帶銹防腐技術(shù)進(jìn)行變電站鋼結(jié)構(gòu)防腐處理，其成本必將進(jìn)一步降低，帶銹防腐效果將進(jìn)一步提升，將產(chǎn)生更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。