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(jì)損失，因此定期進(jìn)行防腐涂裝工作是保護(hù)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(jìn)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(yán)重時(shí)可能會(huì)威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(xiàng)，能更好地解決鋼結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)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(duì)這些地區(qū)的電力鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。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(hù)具有時(shí)效性，時(shí)間長后必須重新涂裝，再次涂裝時(shí)要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)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(huì)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(gè)構(gòu)件排布復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)除銹工藝面臨施工困難、成本高、工作量大、耗時(shí)長等問題，常常沒有辦法徹底除銹。由于該工藝實(shí)施困難，因此一般采用人工除銹方式，但人工除銹費(fèi)用非常高，幾乎占到了防腐涂裝總費(fèi)用的一半，所以有些企業(yè)為節(jié)省時(shí)間和成本，就會(huì)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(huì)嚴(yán)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(xì)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(fèi)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(jī)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(jìn)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(dá)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(jī)高分子聚合物添加劑、成膜促進(jìn)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(diǎn)。

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(gè)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(qiáng)有力地附著在金屬表面，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(shí)，由疏松的銹層轉(zhuǎn)化成致密的螯合保護(hù)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(fèi)用和施工費(fèi)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(hù)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(xiàng)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(qiáng)的滲透劑，如油類的衍生物、有機(jī)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(shí)施對(duì)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(jī)械強(qiáng)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(fèi)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(huì)產(chǎn)生“工業(yè)三廢”，綠色環(huán)保。對(duì)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。