工業(yè)防腐中測膜注意事項

周穎異

摘 要：本文介紹涂層厚度對工業(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，并根據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，應該怎樣進行修補，才能達到涂層壽命預期值進行闡述。

關鍵詞：干膜儀;涂層;工業(yè)防腐

腐蝕，對現代工業(yè)造成的危害非常巨大。美國為例，每年因為腐蝕帶來的經濟損失占國民生產總值的3.1%。根據工業(yè)發(fā)達國家不完全統(tǒng)計，每年因腐蝕造成的經濟損失占國民經濟總值的2%-4%。而我國每年因腐蝕所造成的經濟損失多達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，臺風，瘟疫，冰雪等自然災害那么突然，但是由此帶來的損失卻大得多。防腐工作的目標就是尋找長久，耐用，科學又便宜的方法，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：改進工藝，使用防腐材料，防腐涂層，和外接陰極保護等。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。每一個涂層工藝的設計都設計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。這對涂層施工的要求是非常嚴格的。事實上涂層的服役年限不僅跟涂層生產商的產品有關，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，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，涂料分為有機或者無機涂料。大多數涂料是無機涂料。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，才是保護工業(yè)材料不受大氣，海洋，風沙腐蝕的堅固外殼。

涂層因為長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計厚度，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)開裂和內部聚應力集中，都是失敗的，不利我們工業(yè)防腐工作，也達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，每個油漆生產商在出廠的時候都會給自己的產品一個建議膜厚。正常一個涂層系統(tǒng)的設計包括底漆，中間漆和面漆，把這些推薦數值相加起來的厚度，就可以作為我們膜厚測量的標準。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，最普通的無機鋅底漆一般在15微米左右。

我們工業(yè)防腐領域還沒有完善的與國際接軌的標準體系，包括石化，建筑和船舶領域。涂層測量的標準只能參照船舶領域，ISO和美國的SSPC/NACE發(fā)布的PA2使用磁性儀器對干膜厚度測量。美國材料數據協會的ASTM D7091和SSPC-PA2對干膜厚度測量定義了相同的方法，也能作為涂料行業(yè)內所公認的方法。SSPC-PA2要求如下：每10平方的區(qū)域測量5個測試點（3個讀數），單個讀數不受規(guī)定的膜厚限制，5個測試點的平均值（15個讀數）應該不超過，也不能低于指定膜厚。單個測試點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中有著更嚴格的規(guī)定，將原來的80%最低膜厚提升到90%。據筆者所知，我國現在也是跟隨類似國際標準，希望未來，工業(yè)防腐能越來越被我們所重視，我國的相關機構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，經常會有非磁性和非導電性涂料被施涂在導電，但非鐵的底材，例如鋁，鋅，銅，黃銅和一些不銹鋼上。可使用渦流原理的測試儀器，來測定這些表面上非導電涂層的干膜厚。當測膜儀使用時間長了后，因為使用環(huán)境或者保養(yǎng)原因，會出現數據偏差。這個時候就需要我們按照制造商的指示或者規(guī)格書的要求進行校準。在對拉伸式干膜儀進行校準的時候，使用帶有非磁性涂層的測試快，該非磁性涂層要符合規(guī)范標準，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。對固定探頭測膜儀校正時所用到的塑料薄片或其他非磁性薄片，不應該適用與拉伸式，兩種測膜儀校正應該區(qū)分開來。當儀器不再與標準一致時，檢查端頭的清潔度，如果端頭臟了，應該按照規(guī)定的方法進行清潔。

相對廣泛應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，相對安全的拉伸式磁性測膜儀就有發(fā)揮的空間了。基于電磁原理的儀器，探頭的使用一個振蕩器來感應磁場，隨后磁場會在底材和黑色金屬相互作用，底材影響的強度會在探頭內自動檢測到，而產生的用電測量會轉化成儀器屏幕或者刻度厚度的讀數。SSPC-PAS要求在同一天的使用前后對儀器進行校準。影響儀器精準的因素包括：1，底材的磁性。校準騙應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隨著具體的儀器而發(fā)生改變。3，邊緣。通常，如測量的點離邊緣不到25毫米，就不能進行準確測量。4，彎曲的表面。當在彎曲表面上使用儀器，應該使探頭垂直于表面。5，磁性涂料。6，底材的構造。不管是光滑的底材還是噴砂清理變粗糙了，都會影響測量的準確度。在每一種情況下都應該仔細研究并遵循儀器制造商的詳細而精準的指示和推薦。

另外，對于導電底材上非導電漆膜的干膜厚。通常，這些導電底材的絕大多數是有色金屬，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產生渦電流。盡管渦流能在任何導電金屬上測量，但是探頭的形狀和尺寸以及金屬底材的導電性是有影響的。應在待測量底材上或者類似于被涂裝底材的表面上進行校準。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。絕大數渦流電探頭設計并校準于鋁底材，如在其他底材上進行測量，獲得的結果相對不是很準確。影響儀器的精準因素包括：1，底材的磁性和導電性。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候，肯定是有問題的，這點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。事實上，濕膜儀并非不常見，因為它的使用者通常是現場的噴漆工人。但是我們目前國內的工地上極少見到負責人的油漆隊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去，取出讀數，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行適當調整，搶嘴的尺寸和離距，一個好的噴漆工人或者一個好的分包隊伍，想要做出高質量的防腐涂層，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，還有對防腐工作的不重視有關。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，比如攜帶方便，現場實驗室都可以用，相對容易，能安裝照相機用過顯微鏡拍照，如果發(fā)生爭議，是一個可靠的仲裁儀器。但是也有某些缺點，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行測試，在填充涂層或者纖維涂層內可能切不出光滑的切口，影響讀數，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，在測量結果上，如果出現低膜和過厚怎么處理。國內工業(yè)防腐中并沒有對什么是低膜進行詳細描述，我就以美國工業(yè)防腐NACE的80-20法則為例，對于低于80%的規(guī)定膜厚的漆膜，如果噴涂時間過長，超過了24小時或者涂料產品說明書上固化的時間，最好是用砂紙或者動力工具打磨后進行修補，修補油漆可以適量增多稀釋劑，根據天氣和現場狀態(tài)決定。同樣是過厚，我們國家工業(yè)防腐上也沒有嚴格定義，我拿日本CMP和佐敦的油漆產品說明書為例，普遍認為2倍于規(guī)定膜厚就是超厚，超厚會導致油漆內部溶劑難以揮發(fā)，應力集中嚴重會開裂，所以我們要對有開裂風險的過厚涂層進行鏟除，重新施工。

2014年，中國首次全面進行腐蝕成本調研，中國科學院海洋研究所的侯保榮院士給出一組驚人的數字：2014年中國腐蝕總成本超過2萬億！約占國內生產總值的3.34%。研究人員在于公路橋梁，港口碼頭，水利工程，市政管網，海洋平臺，石油化工等30個領域進行調研，通過發(fā)放問卷，實地調研，專家咨詢等方法獲得數據。由于腐蝕的隱蔽性和和突發(fā)性等特點，不僅消耗資源，污染環(huán)境，還造成工業(yè)事故。正因為起步晚，我們國家的防腐工作在標準的制定和規(guī)范化上仍然落后發(fā)達工業(yè)國家。不積跬步無以至千里，防腐本身就是一個非常重視細節(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性的工作，從一些細枝末節(jié)入手，由表面處理到測膜工作的標準化開始，給我們的工業(yè)設施披上一層堅不可摧的盔甲，讓防腐在工業(yè)中發(fā)揮舉足輕重的作用。

參考文獻：

[1] 中國新聞網. https：//finance.sina.com.cn/roll/2016-06-01/doc-ifxsvexw8232052.shtml[OL] 2016年06月1日.

[2]J.P. Broomfield， Corrosion of Steel in Concrete [M]（London， U.K.： FN Spon， 1997）.

[3]SSPC-VIS 1， “Guide and Reference Photographs for Steel Surfaces Prepared by Dry Abrasive Blast Cleaning”[Z] （Pittsburgh， PA： SSPC）.

[4]SSPC-VIS 2， “Standard Method of Evaluating Degree of Rusting on Painted Steel Surfaces”[Z] （Pittsburgh， PA： SSPC）.

[5]SSPC-PA 2， “Procedure for Determining Conference to Dry Coating Thickness Requirements”[Z] （Pittsburgh， PA： SSPC）.