工業(yè)防腐中測膜注意事項(xiàng)

周穎異

摘 要：本文介紹涂層厚度對(duì)工業(yè)防腐的重要影響，以及干膜測厚儀的使用問題以及注意事項(xiàng)，并根據(jù)底材和測量位置不同，如何正確選擇測膜儀和探頭。另外在工業(yè)防腐中遇到膜厚問題，比如超厚或者低膜缺陷，應(yīng)該怎樣進(jìn)行修補(bǔ)，才能達(dá)到涂層壽命預(yù)期值進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：干膜儀;涂層;工業(yè)防腐

腐蝕，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)造成的危害非常巨大。美國為例，每年因?yàn)楦g帶來的經(jīng)濟(jì)損失占國民生產(chǎn)總值的3.1%。根據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家不完全統(tǒng)計(jì)，每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總值的2%-4%。而我國每年因腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)2000億元，如果防腐工作做的好，其中40%的損失可以避免。腐蝕不想地震，臺(tái)風(fēng)，瘟疫，冰雪等自然災(zāi)害那么突然，但是由此帶來的損失卻大得多。防腐工作的目標(biāo)就是尋找長久，耐用，科學(xué)又便宜的方法，讓本來3年生銹的東西等4年，8年以后再生銹。

工業(yè)中提高防腐效率的方法包括：改進(jìn)工藝，使用防腐材料，防腐涂層，和外接陰極保護(hù)等。其中最為便宜有效的方法就是涂層防腐。良好的涂層施工不僅能提高設(shè)備整體使用壽命，而且美觀大方，有的特殊涂料還具備防滑，隔熱等功能。每一個(gè)涂層工藝的設(shè)計(jì)都設(shè)計(jì)到涂層服役年限的問題，比如國際海洋組織IMO2008年制定的PSPC規(guī)定船用海水壓載艙的涂層最低服役年限不得低于15年。試想一下，在高鹽分浸泡的海水里，還要在冷熱交替的海洋深海環(huán)境下，保證15年涂層不得有大規(guī)模的脫落和腐蝕。這對(duì)涂層施工的要求是非常嚴(yán)格的。事實(shí)上涂層的服役年限不僅跟涂層生產(chǎn)商的產(chǎn)品有關(guān)，還與工業(yè)施工中的流程好壞有直接影響，其中包括表面處理等級(jí)，清潔衛(wèi)生鹽分油污焊接缺陷，還有最重要的就是涂層厚度，就是我們所謂的DFT（Dry film Thickness）。

通常，涂料分為有機(jī)或者無機(jī)涂料。大多數(shù)涂料是無機(jī)涂料。常規(guī)的涂料由兩種主要成分組成：顏料和漆料。漆料由基料（樹脂）和溶劑以及添加劑組織，他們大多是涂料在液態(tài)情況下的組成部分，可將他們分為兩大類：非揮發(fā)性，成膜（基料）部分和揮發(fā)性溶劑。而最終在待涂表面沉淀下來的就是基料中非揮發(fā)性的部分和顏料，經(jīng)過沉淀，最終組成了最終的DFT。而且正是這些成膜部分，才是保護(hù)工業(yè)材料不受大氣，海洋，風(fēng)沙腐蝕的堅(jiān)固外殼。

涂層因?yàn)殚L期暴露在惡劣的壞境里，也不斷的收到來自大氣和海洋的分子侵蝕。這就要求涂層因具備一定的設(shè)計(jì)厚度，如果太薄，迅速損耗掉，或者太厚，溶劑無法揮發(fā)出來，引發(fā)開裂和內(nèi)部聚應(yīng)力集中，都是失敗的，不利我們工業(yè)防腐工作，也達(dá)不到正常服役的年限。那多少的DFT才是符合要求的呢？

正常來說，每個(gè)油漆生產(chǎn)商在出廠的時(shí)候都會(huì)給自己的產(chǎn)品一個(gè)建議膜厚。正常一個(gè)涂層系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括底漆，中間漆和面漆，把這些推薦數(shù)值相加起來的厚度，就可以作為我們膜厚測量的標(biāo)準(zhǔn)。比如我們常用的環(huán)氧基的涂料每層的建議DFT在150到200微米，聚氨酯涂料每層建議在40微米，最普通的無機(jī)鋅底漆一般在15微米左右。

我們工業(yè)防腐領(lǐng)域還沒有完善的與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括石化，建筑和船舶領(lǐng)域。涂層測量的標(biāo)準(zhǔn)只能參照船舶領(lǐng)域，ISO和美國的SSPC/NACE發(fā)布的PA2使用磁性儀器對(duì)干膜厚度測量。美國材料數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的ASTM D7091和SSPC-PA2對(duì)干膜厚度測量定義了相同的方法，也能作為涂料行業(yè)內(nèi)所公認(rèn)的方法。SSPC-PA2要求如下：每10平方的區(qū)域測量5個(gè)測試點(diǎn)（3個(gè)讀數(shù)），單個(gè)讀數(shù)不受規(guī)定的膜厚限制，5個(gè)測試點(diǎn)的平均值（15個(gè)讀數(shù)）應(yīng)該不超過，也不能低于指定膜厚。單個(gè)測試點(diǎn)的測量值不能低于指定膜厚的80%，也不能高于指定膜厚的120%。2008年IMO所發(fā)布的PSPC中有著更嚴(yán)格的規(guī)定，將原來的80%最低膜厚提升到90%。據(jù)筆者所知，我國現(xiàn)在也是跟隨類似國際標(biāo)準(zhǔn)，希望未來，工業(yè)防腐能越來越被我們所重視，我國的相關(guān)機(jī)構(gòu)也能制定受國際上推崇的防腐規(guī)范。

工業(yè)防腐中常見的測膜儀分兩種基本類型，一是磁性拉伸式干膜測厚儀，二是固定探頭電磁干膜測厚儀。兩種儀器都用于測定磁性（通常是鐵）底材上的非磁性涂層的干膜厚。但是，經(jīng)常會(huì)有非磁性和非導(dǎo)電性涂料被施涂在導(dǎo)電，但非鐵的底材，例如鋁，鋅，銅，黃銅和一些不銹鋼上?？墒褂脺u流原理的測試儀器，來測定這些表面上非導(dǎo)電涂層的干膜厚。當(dāng)測膜儀使用時(shí)間長了后，因?yàn)槭褂铆h(huán)境或者保養(yǎng)原因，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差。這個(gè)時(shí)候就需要我們按照制造商的指示或者規(guī)格書的要求進(jìn)行校準(zhǔn)。在對(duì)拉伸式干膜儀進(jìn)行校準(zhǔn)的時(shí)候，使用帶有非磁性涂層的測試快，該非磁性涂層要符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，必須足夠大，以超過滿足拉伸式測膜儀發(fā)揮磁性作用所需的鋼板臨界快。對(duì)固定探頭測膜儀校正時(shí)所用到的塑料薄片或其他非磁性薄片，不應(yīng)該適用與拉伸式，兩種測膜儀校正應(yīng)該區(qū)分開來。當(dāng)儀器不再與標(biāo)準(zhǔn)一致時(shí)，檢查端頭的清潔度，如果端頭臟了，應(yīng)該按照規(guī)定的方法進(jìn)行清潔。

相對(duì)廣泛應(yīng)用的固定探頭電磁干膜儀而言，磁性拉伸式使用的頻率比較小，而且基本在普通工業(yè)防腐中很少見到這種測膜繁瑣又看起來不怎么先進(jìn)的測膜儀，然后在一些特殊防腐施工中，例如防爆要求比較高的密閉空間里，需要依賴電池的固定探頭測膜儀就不得停止使用，相對(duì)安全的拉伸式磁性測膜儀就有發(fā)揮的空間了?；陔姶旁淼膬x器，探頭的使用一個(gè)振蕩器來感應(yīng)磁場，隨后磁場會(huì)在底材和黑色金屬相互作用，底材影響的強(qiáng)度會(huì)在探頭內(nèi)自動(dòng)檢測到，而產(chǎn)生的用電測量會(huì)轉(zhuǎn)化成儀器屏幕或者刻度厚度的讀數(shù)。SSPC-PAS要求在同一天的使用前后對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。影響儀器精準(zhǔn)的因素包括：1，底材的磁性。校準(zhǔn)騙應(yīng)該與被測量的涂裝件有相同的冶金成分。2，底材厚度。所需要的最小底材厚度會(huì)隨著具體的儀器而發(fā)生改變。3，邊緣。通常，如測量的點(diǎn)離邊緣不到25毫米，就不能進(jìn)行準(zhǔn)確測量。4，彎曲的表面。當(dāng)在彎曲表面上使用儀器，應(yīng)該使探頭垂直于表面。5，磁性涂料。6，底材的構(gòu)造。不管是光滑的底材還是噴砂清理變粗糙了，都會(huì)影響測量的準(zhǔn)確度。在每一種情況下都應(yīng)該仔細(xì)研究并遵循儀器制造商的詳細(xì)而精準(zhǔn)的指示和推薦。

另外，對(duì)于導(dǎo)電底材上非導(dǎo)電漆膜的干膜厚。通常，這些導(dǎo)電底材的絕大多數(shù)是有色金屬，例如，鋁，銅，黃銅和不銹鋼。該儀器可能看上去就像電磁儀器，但它通過傳至探頭的交流電在底材內(nèi)產(chǎn)生渦電流。盡管渦流能在任何導(dǎo)電金屬上測量，但是探頭的形狀和尺寸以及金屬底材的導(dǎo)電性是有影響的。應(yīng)在待測量底材上或者類似于被涂裝底材的表面上進(jìn)行校準(zhǔn)。通常，渦流探頭比電磁探頭更專業(yè)，它能在較小的范圍干膜厚測量。絕大數(shù)渦流電探頭設(shè)計(jì)并校準(zhǔn)于鋁底材，如在其他底材上進(jìn)行測量，獲得的結(jié)果相對(duì)不是很準(zhǔn)確。影響儀器的精準(zhǔn)因素包括：1，底材的磁性和導(dǎo)電性。2，底材的厚度。3，邊緣不到25毫米。4，彎曲表面。5，涂層的導(dǎo)電性。值得一提的是，哪些含有鋁顏料的涂層在使用渦流干膜儀測量的時(shí)候，肯定是有問題的，這點(diǎn)還是需要征詢制造商的建議。如果我們在工業(yè)檢查中像測量銅底材上的鋁粉顏色乳香涂層的干膜厚度，我們是不能使用渦流或者電磁儀器的。我們可以使用以下兩種方法：1，使用濕膜儀器。2，用托克儀測量。

以下來介紹以下兩種不常見的膜厚測量工具，濕膜儀和托克儀。事實(shí)上，濕膜儀并非不常見，因?yàn)樗氖褂谜咄ǔＪ乾F(xiàn)場的噴漆工人。但是我們目前國內(nèi)的工地上極少見到負(fù)責(zé)人的油漆隊(duì)伍里給工人配備濕膜儀，更不用說工程師了，基本見到的人都很少。濕膜儀是由各種形狀的鋼制或者塑料制的硬片，上面化有刻度，在噴漆的過程中工人可以在沒有固化的濕膜上把帶有刻度的濕膜卡插進(jìn)去，取出讀數(shù)，再根本油漆制造商提供的固體份含量去換算理想干燥狀態(tài)下的干膜厚度。這種做法其實(shí)很好的避免了油漆的低膜和過厚問題，也能讓噴漆工人再施工過程中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，搶嘴的尺寸和離距，一個(gè)好的噴漆工人或者一個(gè)好的分包隊(duì)伍，想要做出高質(zhì)量的防腐涂層，濕膜儀是必備的。

托克儀作為一種破壞性的干膜測量工具，在我們工業(yè)防腐中也是極少見到。這于我們粗獷式的施工工藝，還有對(duì)防腐工作的不重視有關(guān)。該工具是以他的發(fā)明者H.TOOKE命名。ASTM D4138中有介紹它的使用方法。該儀器用于測量多道涂層系統(tǒng)的總膜厚和各涂層的厚度，直接測量，完全不受底材影響。利用固定角度的割刀切開干膜，利用儀器上50倍的放大鏡去測量斜邊的長度，進(jìn)一步算出干膜的厚度。由于托克儀的客觀直接，因而是一種非常可靠的仲裁工具。托克儀有其特殊的有點(diǎn)，比如攜帶方便，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室都可以用，相對(duì)容易，能安裝照相機(jī)用過顯微鏡拍照，如果發(fā)生爭議，是一個(gè)可靠的仲裁儀器。但是也有某些缺點(diǎn)，比如需要電池做電源（一些防爆的區(qū)域就不能使用），必須破壞涂層才能進(jìn)行測試，在填充涂層或者纖維涂層內(nèi)可能切不出光滑的切口，影響讀數(shù)，本身不安全。

提了那么多測膜的儀器的使用方法和注意事項(xiàng)，在測量結(jié)果上，如果出現(xiàn)低膜和過厚怎么處理。國內(nèi)工業(yè)防腐中并沒有對(duì)什么是低膜進(jìn)行詳細(xì)描述，我就以美國工業(yè)防腐NACE的80-20法則為例，對(duì)于低于80%的規(guī)定膜厚的漆膜，如果噴涂時(shí)間過長，超過了24小時(shí)或者涂料產(chǎn)品說明書上固化的時(shí)間，最好是用砂紙或者動(dòng)力工具打磨后進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)油漆可以適量增多稀釋劑，根據(jù)天氣和現(xiàn)場狀態(tài)決定。同樣是過厚，我們國家工業(yè)防腐上也沒有嚴(yán)格定義，我拿日本CMP和佐敦的油漆產(chǎn)品說明書為例，普遍認(rèn)為2倍于規(guī)定膜厚就是超厚，超厚會(huì)導(dǎo)致油漆內(nèi)部溶劑難以揮發(fā)，應(yīng)力集中嚴(yán)重會(huì)開裂，所以我們要對(duì)有開裂風(fēng)險(xiǎn)的過厚涂層進(jìn)行鏟除，重新施工。

2014年，中國首次全面進(jìn)行腐蝕成本調(diào)研，中國科學(xué)院海洋研究所的侯保榮院士給出一組驚人的數(shù)字：2014年中國腐蝕總成本超過2萬億！約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3.34%。研究人員在于公路橋梁，港口碼頭，水利工程，市政管網(wǎng)，海洋平臺(tái)，石油化工等30個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)研，通過發(fā)放問卷，實(shí)地調(diào)研，專家咨詢等方法獲得數(shù)據(jù)。由于腐蝕的隱蔽性和和突發(fā)性等特點(diǎn)，不僅消耗資源，污染環(huán)境，還造成工業(yè)事故。正因?yàn)槠鸩酵?，我們國家的防腐工作在?biāo)準(zhǔn)的制定和規(guī)范化上仍然落后發(fā)達(dá)工業(yè)國家。不積跬步無以至千里，防腐本身就是一個(gè)非常重視細(xì)節(jié)的行業(yè)，卻不能很快看到成績，沒有立竿見影的效果，所以經(jīng)常被工業(yè)人士所忽略，筆者希望在工業(yè)化高速發(fā)展的今天，我們能越來越重視一些基礎(chǔ)性的工作，從一些細(xì)枝末節(jié)入手，由表面處理到測膜工作的標(biāo)準(zhǔn)化開始，給我們的工業(yè)設(shè)施披上一層堅(jiān)不可摧的盔甲，讓防腐在工業(yè)中發(fā)揮舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)：

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