煤礦井下帶式輸送機(jī)機(jī)架防腐技術(shù)應(yīng)用研究

姜海

摘 ?要：該文敘述了基于煤礦運輸巷道腐蝕環(huán)境的井下金屬機(jī)架腐蝕情況，介紹了幾種防腐效果好、環(huán)保性能好的防腐技術(shù)。通過對噴涂聚脲彈性體的改性實驗，研制了聚脲—環(huán)氧雜化涂料。通過達(dá)克羅防腐技術(shù)、噴涂聚脲彈性體技術(shù)和聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料的井下試驗，驗證三者性能的優(yōu)越性，并對比其效果。通過防腐技術(shù)的改進(jìn)，延長金屬機(jī)架防腐周期，延長使用壽命，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：煤礦;金屬機(jī)架;防腐蝕;雜化涂料

中圖分類號：TD528 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 煤礦運輸巷道腐蝕環(huán)境簡介

煤礦井下帶式輸送機(jī)機(jī)架常年工作在潮濕、高溫的環(huán)境下，部分運行段還有降塵噴霧，基材表面會處于干濕交替工況;帶式輸送機(jī)在運輸過程中基材表面還會有硬物沖擊，傳統(tǒng)的防腐涂料抗表面沖擊能力差，漆膜一旦出現(xiàn)裂紋，金屬腐蝕嚴(yán)重。長期的銹蝕會使金屬構(gòu)件面臨失效的危險，一旦機(jī)架腐蝕失效，會影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)并造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會威脅工作人員的安全。

2 在煤礦井下使用的防腐技術(shù)

煤礦井下金屬機(jī)架和管道目前所用的防腐技術(shù)多為醇酸調(diào)和漆和熱浸鋅、熱鍍鋅，但是醇酸調(diào)和漆厚涂能力差，防腐效果不理想，熱浸鋅和熱鍍鋅由于不能滿足目前防腐行業(yè)環(huán)保施工的要求，已經(jīng)很少使用了。該文主要采用達(dá)克羅防腐、噴涂聚脲彈性體防腐技術(shù)、聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料在煤礦井下進(jìn)行防腐試驗。

2.1 達(dá)克羅防腐技術(shù)

達(dá)克羅技術(shù)（DACROMET），是一種鱗片狀鋅鋁鉻鹽防護(hù)涂層，膜層主要由鱗片狀鋅粉和鋁粉在基體表面上有規(guī)則地橫向疊加，鉻酸對鋅鋁片包裹鈍化，并對鋼鐵集體鈍化形成鉻的氧化物。

達(dá)克羅防腐技術(shù)主要具有以下特性。

（1）優(yōu)秀的耐腐蝕性。

（2）極佳的耐熱性。

（3）無氫脆型。

（4）優(yōu)異的耐候性和耐化學(xué)品性。

2.2 噴涂聚脲彈性體技術(shù)

噴涂聚脲彈性體（Spray Polyurea Elastomer，以下簡稱SPUA）技術(shù)是國外近10年來，繼高固體份涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低（無）污染涂裝技術(shù)之后，為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術(shù)。

聚脲彈性體的主要性能特點如下。

（1）凝膠時間短，能在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型。

（2）100%固體含量，無VOC。

（3）一次施工厚度在1 mm以上，能一次成型，避免多層施工的弊病。

（4）物理性能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好。

（5）優(yōu)異的耐磨性能。噴涂聚脲彈性體的耐磨性，是碳鋼的10倍，環(huán)氧樹脂的3～5倍。

2.3 聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料

聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料是在現(xiàn)有聚脲防腐涂料配方的基礎(chǔ)上通過改性研究研發(fā)出的一種厚涂能力強(qiáng)，附著力優(yōu)秀，環(huán)保性能好的新型涂料。

聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料主要研發(fā)過程如下。

（1）采用共混、共聚的方法合成適當(dāng)微相分離結(jié)構(gòu)的重防腐涂料;采用規(guī)整度高的氨基聚醚，提高其微相分離性能，并加入液體橡膠，提高其回彈性。

（2）通過引入功能性填料，象超高分子量聚乙烯微粉、聚四氟乙烯微粉、二硫化鉬等，降低其摩擦系數(shù)，提高其撕裂強(qiáng)度。

（3）合成含氟元素的擴(kuò)鏈劑，利用化學(xué)的辦法對聚脲進(jìn)行改性，提高其低摩擦系數(shù)的持久性。

（4）通過環(huán)氧樹脂改性的方法提高聚脲與各類底材的附著力，尤其是濕態(tài)附著力。

通過以上的研制和改性實驗，該實驗最終研發(fā)的聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料在保持聚脲彈性體材料厚涂能力強(qiáng)的前提下，附著力提升更加明顯，且可以在潮濕環(huán)境下在帶有閃銹的金屬基材表面進(jìn)行施工，對煤礦井下現(xiàn)場的防腐涂層修補提供了重要的技術(shù)支持。

3 現(xiàn)場防腐施工試驗

該次選用的防腐技術(shù)在濟(jì)寧三號煤礦七采東部邊界帶式輸送機(jī)沿線進(jìn)行現(xiàn)場工業(yè)性試驗。

3.1 試驗現(xiàn)場條件

該次實驗的巷道屬于運輸巷道，巷道沿線布置了噴霧降塵措施，沿線環(huán)境溫度也在30℃以上，所以在帶式輸送機(jī)運行期間，巷道內(nèi)濕度非常大，甚至有水霧充斥在巷道中。使設(shè)備長期處在潮濕、易腐蝕的環(huán)境中。

3.2 機(jī)架防腐試驗情況

3.2.1 達(dá)克羅防腐試驗

涂層厚度滿足6 μm～8 μm，涂層外部又加了一層屏蔽層來提高涂層的物理特性。經(jīng)過井下一年服役，達(dá)克羅防腐處理的管道外壁光澤度降低，但是整體防腐涂層表面完整度尚可。

設(shè)備在井下安裝后，機(jī)架測試點每3個月現(xiàn)場觀察測試檢測數(shù)據(jù)見表1。

由上述測點可以發(fā)現(xiàn)，涂層厚度在一年期間有所減少，附著力也出現(xiàn)了部分降低，但總體比醇酸調(diào)和漆防腐效果有較大改觀。

3.2.2 噴涂聚脲彈性體防腐試驗

聚脲涂層厚度≥1 mm，出廠時拉拔式附著力測試平均值8.3 MPa，經(jīng)過井下一年的服役，聚脲涂層表面完好，即使在長期高溫高濕環(huán)境下，表面未出現(xiàn)大面積起泡脫落現(xiàn)象。

如表2記錄數(shù)據(jù)所示，測試點涂層厚度有所增加，但增加幅度并不大，可能是由于涂層初期吸水導(dǎo)致。

3.2.3 聚脲—環(huán)氧雜化涂料防腐試驗

涂層厚度≥1 mm，出廠時拉拔式附著力測試平均值15.5 MPa，施工工件表面光滑致密，用硬物人力劃擦不能留下劃痕。經(jīng)過井下1年的服役，涂層表面完好。

如表3記錄數(shù)據(jù)所示，測試點處涂層狀態(tài)穩(wěn)定，防腐效果非常理想。

3.2.4 聚脲—環(huán)氧雜化涂料防腐現(xiàn)場施工試驗

該項目為了驗證新研發(fā)的雜化涂料在煤礦井下直接施工的可行性，在已服役的帶式輸送機(jī)沿線對部分原醇酸調(diào)和劑防腐的機(jī)架和管道進(jìn)行了現(xiàn)場表面處理和防腐處理。

通過雜化涂料井上施工井下服役的半年的實驗中對涂料性能的驗證后，于2018年5月在井下開展現(xiàn)場施工試驗。由人工用砂紙和鋼刷清理中間架和管道表面的浮銹，使其基本露出金屬底色，由于在巷道中直接施工，無法對金屬表面進(jìn)行烘干處理，直接在潮濕帶水的情況下手工涂刷雜化涂料。涂層性能穩(wěn)定后進(jìn)行一次測試，由于是人工處理金屬表面，附著力平均值在8 MPa左右，人工涂刷的涂層厚度不穩(wěn)定，但是也能保證涂膜厚度在1 mm左右。

由于時間有限，通過對施工的工件進(jìn)行觀察和測試，目前防腐涂層表面完好，力學(xué)性能變化不大，驗證了其在井下防腐涂層修補領(lǐng)域的適用性。

3.3 試驗結(jié)論

3種防腐工藝在煤礦井下運輸巷道現(xiàn)場的防腐試驗周期內(nèi)，均表現(xiàn)出了大幅優(yōu)于傳統(tǒng)醇酸調(diào)和漆防腐的防腐效果。對比3種防腐工藝，從防腐效果上來講，聚脲—環(huán)氧雜化涂料無論是厚涂能力和附著力均有很大的優(yōu)勢。

4 結(jié)語

通過新防腐工藝在煤礦井下金屬構(gòu)件的防腐施工中的應(yīng)用試驗，顯著改善其防腐效果，延長防腐周期，延長設(shè)備使用壽命，減少更換輪次，節(jié)省人力物力，對于煤礦生產(chǎn)降低成本，保證設(shè)備連續(xù)運行有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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