法蘭密封面防銹涂料的選擇試驗

范西斌，吳昊，劉穎，李二興(青島蘭石重型機械設備有限公司，山東 青島 266426)

0 引言

目前國內大型煉化廠多分布在沿海一帶，裝置中的石化設備從制造到安裝再到投產，周期長達1～2年。石化設備的密封性能要求非常高，密封面的表面粗糙度及精度是影響到設備整體密封性的關鍵性因素，起到防止設備運行中的作用。因此，密封面在精加工后發貨前必須采取有效的防銹處理。

通常，密封面在精加工后涂抹防銹涂料(如防銹油)以產生防腐膜，作用機理為：防銹添加劑以膠束溶存于油中，當與金屬表面接觸后，在金屬表面形成牢固的緊密排列吸附膜，基礎油分子則穿插排列于極性分子之間的空隙處，組成一種混合多分子層的保護膜，從而防止水和氧氣侵蝕金屬［1］。

SH/T 0692—2000《防銹油》［2］中將防銹油分為除指紋型防銹油、溶劑稀釋型防銹油、脂型防銹油、潤滑油型防銹油和氣相防銹油五種類型，本文選用了目前常用的溶劑稀釋型防銹油中軟質膜防銹涂料(2種)、硬質膜防銹涂料(1種)以及潤滑油型防銹油(1種)進行性能對比研究。

1 實驗方案及目的

目前法蘭密封面部位材質主要分為碳鋼及不銹鋼兩類，實驗制定兩種材質的試塊，擬對上述三種防銹材料通過制備模擬實驗進行對比實驗，考慮防銹涂料的防銹效果，以選取可以經受六個月或更長時間的防銹涂料。選取的4種防銹涂料如表1所示。

表1 防銹涂料清單

2 實驗過程

2.1 制作試塊

制作實驗用試塊2件，其中一塊材質為Q345R，該試塊作為碳鋼試塊，以驗證上述四種防銹涂料對碳鋼材料的防腐效果；另一塊采用材質為Q345R試塊制作，但需在其表面堆焊E347L不銹鋼材質，對堆焊表面機加工后將試塊作為不銹鋼試塊，以驗證上述四種防銹涂料對不銹鋼材料或不銹鋼堆焊材料的防腐效果。對上述兩件試塊進行分區標識，要求標識清晰，標記后的狀態如圖1所示。

圖1 兩種試塊分區標識

采用清洗劑將試塊表面清理干凈后，按照分區進行相應防銹涂料的噴涂。碳鋼試塊與不銹鋼試塊的分區標識中的5號區域的位置不涂任何防銹涂料，以與其他四區進行對比。其他四個區對應的涂料信息如表2所示。

表2 試塊分區對應的防銹涂料信息

受防銹材料自身形態影響，1號區域鋰基潤滑油涂敷后，厚度檢測約為3～5 mm, 2號、4號區域軟質膜防銹油均為水基防銹油，噴涂自然風干后，在試塊表面形成較薄的一層保護膜，測量厚度在0.3～0.5 mm左右。3號區域硬質膜防銹油噴涂自然風干后，在試塊表面形成較薄的一層保護膜，測量厚度在0.3～0.5 mm左右。涂覆后的表面均勻，色澤均勻，詳如圖2所示。

圖2 兩種試塊表面防銹涂料涂刷情況

2.2 試塊耐候實驗

噴涂防銹涂料后將試塊放置在海邊環境下充分暴露，模擬設備實際發貨、存放狀態，進行為期六個月的耐候實驗，判斷是否可以達到長達六個月的有效防護效果。實驗結束后，對試塊表面情況進行統計，試塊表面情況如圖3所示，防銹涂料清理后的表面情況如圖4所示，試塊表面防銹涂料失效時間如圖5所示。

圖3 實驗結束兩種試塊表面情況

圖4 防銹涂料清理后兩種試塊表面情況

圖5 耐候實驗兩種試塊防銹涂料失效時間

3 實驗結果分析

3.1 清除效果分析

試塊表面的光潔度對防銹涂料的清除影響較大，尤其是對于硬質膜防銹油，采用汽油、酒精依次清洗，可以避免因除油不凈而造成返修[3]。同時試塊表面也可使用稀釋劑清除硬質膜防銹油，粗糙度較差的表面清理略為困難。其余防銹涂料采用干凈抹布即可清理。

3.2 防銹結果分析

(1)堆焊不銹鋼試塊在整個實驗過程中都沒有產生明顯變化，說明不銹鋼堆焊層在此種實驗環境及實驗周期下的抗銹蝕能力較強，幾乎不需要涂刷防銹材料；(2)碳鋼試塊5號標記區域在實驗開始后的第3周產生銹蝕，FPC 630CⅡ、SAT-003A等軟質膜防銹油涂覆在碳鋼試塊表面抗銹蝕能力較差，未能達到目標要求；鋰基潤滑脂等潤滑油型防銹油以及PB-901F硬質膜防銹油等可以起到長期防銹蝕作用。

4 結語

本次實驗僅選取了四種防銹涂料，按照實際法蘭等零件的存放環境進行了模擬實驗，初步認為：

(1)通過防銹結果可以看出，表面粗糙度的好壞程度直接影響到表面防銹涂料清除難易程度。表面粗糙度越好，在法蘭使用前對于防銹涂料的清除就越容易。反之，清理不干凈的防銹涂料會引起二次腐蝕。

(2)碳鋼法蘭密封面選擇硬質膜防銹油效果最佳，同時在法蘭使用前清理方便；其次選擇鋰基潤滑脂等潤滑油型防銹油防銹涂料，能夠較好地隔絕空氣及水分，進而達到較好的密封面防銹效果。

(3)不銹鋼法蘭密封面，選擇軟質膜防銹油即可實現較好密封面防銹效果。

(4)金屬制件在涂覆防銹油脂前應清潔干燥，不能有浮銹及水分。如已銹蝕必須除銹，否則會影響防銹效果。涂料噴涂待硬化后封口包裝，以達到最佳防銹效果。包裝材料選擇要適當，有的塑料容器和木箱會揮發腐蝕性氣體，造成金屬制件腐蝕，因此必須結合實際選擇合適的包裝材料[4]。

(5)經過實驗發現，鋰基潤滑脂等潤滑油型防銹油在紫外線及陽光直射下，會促使防銹油脂的氧化變質，存在導致防銹失效的可能性。故在法蘭貯存時做好避光、避水處理。