石油鉆采設備精加工面漆膜附著力問題研究*

(蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司，甘肅 蘭州 730314)

涂層附著力通常是指漆膜與基材表面之間通過物理和化學作用相互黏結的能力，也包括涂層自身的內聚力。當涂層的附著力和內聚力均達到較高的水平時，涂層才具有良好的黏結強度，不易被外力破壞。從實用的角度來說，附著力當指漆膜從板材上除掉需要的力，這種力是漆膜與板材相互結合的黏結力[1]。表面處理主要有結構處理、表面清理和提高表面粗糙度三個內容[2]。結構處理是指銳邊的打磨、倒角的磨圓和飛濺的去除等；表面清理是指除去表面的氧化皮、鐵銹和油脂等對涂料有損害的雜質；提高表面粗糙度，增大了對涂層接觸的表面，并有機械吻合作用，提高了涂層對底材的附著力[3]。由于精加工件特殊的表面情況，如果在噴涂油漆之前無法對其進行進一步的表面處理，那么受表面光潔度影響，漆膜附著力就會相對較差。

石油鉆采設備中，存在很多外露的精加工面。由于其特殊的工作環境，要求其具有較高的防腐蝕性能。目前，重防腐涂裝配套中底漆一般是環氧富鋅底漆，但其要求較高的表面粗糙度，因此精加工件表面不能滿足其施工要求。綜合考慮各類重防腐涂料的施工性能和防腐性能，由于環氧涂料漆膜與被涂表面的極性適應性大、內聚力小、表面張力低、溶劑對樹脂的溶解能力好以及環氧云母氧化鐵既可以作為底漆又可以作為中間漆使用等特性，通常選擇在精加工件表面噴涂“環氧云母中間漆+聚氨酯面漆”配套。

1 試驗過程

1.1 試板制作

試驗總共使用試板28塊(100 mm×150 mm)。其中，8塊試板加工至Ra6.3，8塊加工至Ra12.5，8塊加工至Ra 25，4塊噴砂、噴丸除銹達到Sa 2.5級標準。將24塊精加工至不同粗糙度的試板分別編號，從1至24號；經噴砂、噴丸處理的4塊試板分別編號，從A1至A4。試板的制備設置4個不同的變量——試板表面粗糙度、漆膜厚度、漆膜干燥時間(中間漆的干燥時間)和油漆配套。考慮到車間實際生產過程中，產品工期較緊，可能存在中間漆未干燥完全就噴涂面漆的可能，于是設置了中間漆干燥時間作為一個變量。為了能夠直觀對比試驗結果，采用拉開法附著力試驗。

試板制備過程中，要求環境溫度為10 ℃，試板表面最低溫度高于5 ℃且高于環境露點3 ℃，環境相對濕度低于85%。除此之外還應滿足產品說明書推薦的其他條件。

噴涂Interdur 8842+Interdur 8860的試板分別是：編號為1,2,3,4,9,10,11,12,17,18,19,20,A1和A2，共14塊。其中，編號為1,3,9,11,17,19和A2的試板，底漆干燥3h后，立即噴涂面漆。噴涂Intergard 400+Interthane 990的試板分別是5,6,7,8,13,14,15,16,21,22,23,24,A3和A4。其中，編號為5，7,13,15,21,23和A3的試板，底漆干燥了3 h后，立即噴涂面漆。另外，由于編號為A1至A4的試板表面處理是噴砂、噴丸除銹至Sa 2.5 ，故在噴涂環氧云母氧化鐵漆前，其表面按照正常工藝要求，噴涂配套的富鋅底漆。

試板制作完成后，在(23±2) ℃/(50±5)%相對濕度的環境中調節2周。調節完成，粘拉頭之后，在(23±2) ℃/(50±5)%相對濕度的環境中靜止24 h后，進行拉開法附著力試驗。

1.2 試驗過程及數據

(1)選用國際油漆：Interdur 8842+Interdur 8860和Intergard 400+Interthane 990配套，底漆完全干燥后再噴涂下一道面漆。具體參數及試驗結果見表1。

表1 底漆正常干燥試驗參數

(2)選用國際油漆：Interdur 8842+Interdur 8860和Intergard 400+Interthane 990配套，底漆干燥3 h后即噴涂下一道面漆。具體參數及試驗結果見表2。

(3)選用國際油漆：Interdur 8815+Interdur 8842+Interdur 8860和Interzinc 52+Intergard 400+Interthane 990配套，母材表面噴砂、噴丸達到Sa2 1/2級。具體施工參數及結果見表3。

表2 底漆干燥3 h即噴涂面漆試驗參數

表3 母材表面噴砂、丸達到Sa2 1/2級

1.3 試驗結果分析

從表1、表2和表3可見，(1)環氧云母中涂漆作為底漆噴涂于精加工表面得到的涂層，漆膜附著力不低于5 MPa，滿足產品附著力要求；(2)底漆漆膜干燥時間為3 h的試板的附著力，略低于底漆正常干燥的漆膜附著力；(3)Interdur 8842+Interdur 8860配套的漆膜附著力比Intergard 400+Interthane 990配套的漆膜附著力低；(4)兩種涂裝配套，漆膜厚度較厚的試板，附著力相對較好；(5)附著力試驗過程中，漆膜基本都是從中間漆或面漆層內被拉開，沒有從母材表面被拉開的情況；(6)噴砂、噴丸達到Sa2 1/2級的試板，附著力相比精加工后的試板略大。綜上所述，環氧云母氧化鐵涂料在精加工件表面正常施工后，漆膜附著力能夠滿足產品附著力要求。

2 實際應用

在實際生產過程中，泥漿泵液缸表面漆膜附著力會不佳原因有兩個：(1)由于產品工期要求緊，有可能在中間漆沒有完全干透的情況下就噴涂了面漆，導致環氧漆中的溶劑不能有效揮發，造成工件放置一段時間后，漆膜就大面積成片脫落。(2)在泥漿泵液力端裝配后，螺孔、螺栓較多，再者泥漿泵試車后，縫隙內藏納的油污較多，所以噴漆之前，油污如果清洗不徹底，就會導致工件表面殘留的油污影響漆膜附著力。

為了提高泥漿泵液缸漆膜附著力，經過大量實踐，更改了泥漿泵液缸噴漆工藝——泥漿泵液缸總成裝配完成掛到機殼上之前，先完成液缸總成表面的環氧云母氧化鐵中涂漆的噴涂；待泥漿泵試車結束，徹底清洗表面油污，再完成面漆的總噴。這樣，一方面延長了底漆的干燥時間，避免了由于底漆未完全干燥造成的漆膜附著力不佳；另一方面，在泥漿泵試車結束后，即使存在表面油污未被完全清洗的情況，工件表面底漆的附著力也不會受太大影響。

3 結束語

環氧云母氧化鐵中間漆作為底漆使用時，噴涂在精加工件表面，其附著力是完全滿足產品工藝要求的。在噴涂油漆前，應該嚴格按照工藝文件要求，將工件表面的油污、雜質等清理干凈后，再噴涂相應油漆。