高性能帶銹防腐涂料的制備與應(yīng)用

胡建濤 方聰 李琦 黃仁超 屈中偉

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，金屬鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，但是鋼結(jié)構(gòu)極易被腐蝕，常常給企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟損失，因此定期進行防腐涂裝工作是保護鋼結(jié)構(gòu)長久應(yīng)用的最簡單有效的措施。尤其是電力公司的主網(wǎng)桿塔和變電站都采用了鋼結(jié)構(gòu)和金屬基材，若不進行防腐涂裝，由鋼結(jié)構(gòu)和金屬基材支撐的構(gòu)件難免被腐蝕，嚴重時可能會威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。為此，制備了一種高性能帶銹防腐涂料，介紹了高性能帶銹防腐涂裝工藝的應(yīng)用注意事項，能更好地解決鋼結(jié)構(gòu)銹蝕嚴重和人工除銹困難的問題。

關(guān)鍵詞：高性能帶銹防腐涂料;制備;工藝應(yīng)用

0 引言

目前我國大部分輸電桿塔和變電站都長期暴露在惡劣的野外環(huán)境中，這些設(shè)備中的鋼結(jié)構(gòu)很容易受到各種人為因素和自然因素的影響，出現(xiàn)不同程度的銹蝕和損壞。比如，在我國南方水資源豐富的地區(qū)以及海拔較高的地區(qū)，氣候比較濕潤，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕速率較高，因此需要對這些地區(qū)的電力鋼結(jié)構(gòu)進行防護。其中最可行的處理方法就是在鋼結(jié)構(gòu)上涂裝防腐涂料，然而大部分涂料保護具有時效性，時間長后必須重新涂裝，再次涂裝時要對鋼結(jié)構(gòu)進行各種復(fù)雜的清理工序，以徹底清除鋼結(jié)構(gòu)上的鐵銹，工序繁瑣，成本高。

1 傳統(tǒng)防腐涂裝工藝存在的問題及治理措施

傳統(tǒng)防腐涂裝工藝施工過程中，除銹對于防腐涂裝來說有著關(guān)鍵作用。如果除銹質(zhì)量不過關(guān)，在涂刷防腐涂料后，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部會繼續(xù)銹蝕，反腐效果不好。由于大部分輸電桿和變電站的鋼結(jié)構(gòu)塔修建得比較高，其各個構(gòu)件排布復(fù)雜，導(dǎo)致整個除銹工藝面臨施工困難、成本高、工作量大、耗時長等問題，常常沒有辦法徹底除銹。由于該工藝實施困難，因此一般采用人工除銹方式，但人工除銹費用非常高，幾乎占到了防腐涂裝總費用的一半，所以有些企業(yè)為節(jié)省時間和成本，就會簡化部分除銹工藝甚至省略除銹工藝，還有一些則使用低劣材料，這些都會嚴重影響防腐效果。

高性能帶銹防腐涂料可以有效解決除銹工藝中出現(xiàn)的問題，使用高性能帶銹防腐涂裝工藝不需要人工細致地除銹打磨，只需在涂裝前把表面松散的銹層處理掉即可，這樣可以節(jié)省一部分人工費用。此外，使用這種工藝還能降低公司防腐成本，縮短工期，綠色環(huán)保。該涂料中的有機高分子聚合物添加劑可以使金屬基體與中間層緊密結(jié)合;然后使用成膜促進劑和表面活性劑形成可以與后續(xù)防銹漆膜緊密結(jié)合的轉(zhuǎn)化膜。此外，為了完成銹層的整體轉(zhuǎn)換，還需使用滲透劑以確保帶銹處理液在各種環(huán)境下都能快速到達銹層深處。最后，在涂刷完帶銹處理液后，再刷上氣相納米二氧化硅改性的配套低表面處理底漆及面漆，這樣可以使整體涂層都有較高的耐腐蝕性。

2 高性能帶銹防腐涂料的制備

在高性能帶銹防腐涂料制備過程中，最主要的就是帶銹處理液的制備。帶銹處理液采用的是常規(guī)化學(xué)試劑配制方法，其成分包括有機高分子聚合物添加劑、成膜促進劑、銹層轉(zhuǎn)化劑、銹層滲透劑、表面活性劑、增稠劑等，具有無毒、清潔、綠色、環(huán)保的特點。

在適宜的pH環(huán)境中，帶銹處理液可以快速滲透和浸潤到變電站鋼結(jié)構(gòu)的整個銹蝕層中，銹層轉(zhuǎn)化劑采用單寧酸和磷酸復(fù)合體系，單寧酸與金屬表面及銹層中的Fe3+發(fā)生作用生成單寧酸鐵鈍化層（穩(wěn)定螯合物），強有力地附著在金屬表面，形成一種良好的不溶性致密保護膜，使金屬表面出現(xiàn)鈍化，從而抑制金屬腐蝕，改變銹層的微觀形貌，有利于漆膜涂裝。同時，由疏松的銹層轉(zhuǎn)化成致密的螯合保護膜就代替了帶銹反腐工藝中需要涂刷的一道底漆，可以減少材料費用和施工費用，節(jié)省了成本。磷酸可提供合適的酸性環(huán)境，使固體鐵銹中的Fe3+和Fe2+游離出來，加速了單寧酸鐵絡(luò)合物的形成。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。

3 高性能帶銹防腐涂裝工藝的應(yīng)用

本文介紹的高性能帶銹防腐涂料是屬于滲透型帶銹涂料，并不適用于所有的鋼結(jié)構(gòu)。其主要適用領(lǐng)域有電力企業(yè)的銹蝕輸電桿塔、銹蝕輸變電金屬構(gòu)件、銹蝕變電站金屬構(gòu)架等以及房屋建筑外部金屬構(gòu)架、高速公路防護欄、橋梁道路建設(shè)中的金屬構(gòu)架等。高性能帶銹防腐涂料的使用注意事項有：

（1）滲透型帶銹防腐涂料適用于銹蝕陳舊，但化學(xué)污染較少的鋼鐵表面，因此需要選擇一些滲透性強的滲透劑，如油類的衍生物、有機溶劑類、表面活性劑類等;

（2）高性能帶銹防腐涂料難以滲透到一些銹層較厚的金屬中，難以把銹蝕全部包封起來，容易導(dǎo)致金屬內(nèi)部繼續(xù)銹蝕;

（3）高性能帶銹防腐涂裝工藝適用于各種銹蝕材料的金屬基材，如表面殘余鍍鋅層、舊涂層的銹蝕金屬基材;

（4）使用高性能帶銹防腐涂裝工藝前，要先去除金屬基材表面已脫落的氧化層，該工藝實施對周圍環(huán)境也有要求，最好保持空氣濕度為50%～80%，空氣溫度為5～25 ℃;

（5）需要注意的是，該涂料的使用并不能提升基材的機械強度，只能提高銹蝕金屬基材的耐腐蝕能力，適當(dāng)延長金屬基材的使用壽命，因此電力公司一定要使用符合要求的金屬基材。

4 結(jié)語

高性能帶銹防腐涂裝工藝的優(yōu)勢在于不需要人工除銹打磨，在涂裝前只需把表面松散的銹層處理掉即可，節(jié)省了人工費用。此外，使用這種工藝能降低防腐成本，縮短工期，在生產(chǎn)過程中也不會產(chǎn)生“工業(yè)三廢”，綠色環(huán)保。對于我國電力企業(yè)來說，采用高性能帶銹防腐涂裝工藝能明顯提高金屬基材的使用壽命，減少因傳統(tǒng)防腐施工問題而導(dǎo)致的停電次數(shù)，保障工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用電的穩(wěn)定性。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：胡建濤（1973—），男，云南華坪人，助理工程師，從事輸電線路電氣研究工作。