重防腐涂料及其应用探析

娄培亮

（1.江苏省地质矿产局第五地质大队，江苏 徐州 221000；
2.徐州大光涂料厂，江苏 徐州 221000）

在石油化工企业生产过程中，设备、管道系统的运行往往受到腐蚀介质、外部环境等的影响而出现严重的腐蚀问题，尤其是腐蚀介质浓度、温度的变化，是导致石油化工企业生产中出现腐蚀问题的重要因素[1]。重防腐涂料是在较为严峻的腐蚀环境下使用的防腐底漆、面漆等的配套涂料，其应用主要是为了应对恶劣腐蚀环境的不良影响，维持和延长生产系统的使用寿命。简单来说，能适应严峻的腐蚀环境、能延长设备使用寿命的涂料都是重防腐涂料。预防腐蚀、延长设备使用寿命也是防腐涂料使用与发展的初衷，至今已涉及工矿、能源、交运、海洋工程等领域，在石油化工生产、矿山冶炼中的应用最为广泛[2]。其中，富锌底漆、磷化底漆、聚氨酯树脂、环氧树脂等涂料较为常用。在实际应用过程中，重防腐涂料也不断朝着耐摩擦、耐冲击、耐高温、长期性等方向发展，致力于以最少的涂装次数、最低的涂装费用获得较好的防腐效果。

2.1 鳞片玻璃重防腐涂料

鳞片玻璃指的是厚度为3～4 μm的鳞片状薄玻璃制品。在实际应用过程中，往往采用合成树脂的混合材料作为添加材料，与环氧类树脂、聚酯类树脂等配合使用，涂抹厚度达1 mm，涂料层中层叠的玻璃鳞片为120～150片，能有效防治腐蚀性离子与雨水对金属的浸透。鳞片玻璃涂料的使用需要事先在金属表面涂抹一层打底材料，然后涂抹鳞片玻璃涂料，厚度控制在200～1 000 μm[3]。这种重防腐涂料在海上石油钻井平台、工业原油存储中得到了较为广泛的应用，防腐能力甚至长达几十年。我国自主研发的鳞片玻璃重防腐涂料很好地发挥了玻璃与耐腐树脂的优势，成为较好的衬里材料，将其涂在金属表面能形成性能较好的防腐涂层，在石油化工生产等领域发挥了十分重要的作用。同时，玻璃鳞片树脂在容器密封、设备修补等方面也得到了较好的应用。

2.2 环氧重防腐涂料

环氧重防腐涂料主要采用环氧树脂作为漆基，将特种橡胶、沥青材料、石油树脂等混入其中，优化涂料的性质，然后加入颜料、填料、助剂、固化剂等，形成双组分重防腐涂料。环氧重防腐涂料的使用是基于物理防腐原理，较为常见的环氧重防腐涂料包括环氧煤沥青、环氧云铁、环氧玻璃鳞片涂料等。这种防腐涂料的应用能形成致密性较好的抗渗透性漆膜，能在钢铁表面与水气、氧气、腐蚀介质之间形成有效的阻隔，避免出现腐蚀问题，在酸、碱、盐等腐蚀环境中的应用效果较为明显，并且土层的附着能力较好，在实际应用过程中不会产生较大的收缩率，电绝缘性能较好，一次成膜的厚度能达到150～400 μm[4]。环氧重防腐涂料的应用范围较广，在海水钻井平台、油气输送、矿井设施以及其他钢铁结构的防腐中应用效果较好。尤其是在埋地管道防腐方面，环氧煤沥青涂料的应用表现出优越的防锈性与耐化学腐蚀性，并且具备较好的物理机械性能和经济性。但是，环氧煤沥青中含有致癌物质成分，会对人体健康产生一定影响，这也是环氧重防腐涂料改进的方向。我国研发的TF无溶剂重防腐涂料也是以环氧树脂为基料，经过韧性提升改性，与活性稀释剂、颜料等混合制得的安全、无毒无溶剂型防腐涂料，对不同的腐蚀环境都有较好的适应性，同时避免了溶剂挥发产生的能源浪费与环境污染问题。

2.3 高氯化聚酚烯特种重防腐涂料

高氯化聚酚烯特种重防腐涂料的应用主要是将特种高分子材料改性后，形成在膜物间互相补充、兼容的独特防腐性能。同时，这种材料也属于氯化高聚物，在抗光老化、耐酸碱盐腐蚀等环境中有较好的适用性。在实际应用过程中，高氯化聚酚烯特种重防腐涂料还表现出附着性强、干燥速度快、成膜耐磨等应用优势，物理机械性能较好[5]。高氯化聚酚烯特种重防腐涂料形成的涂层较为坚韧耐磨，防腐性能稳定，也具备较好的装饰性，适用范围较广。涂料底漆的防锈蚀性能较好，中漆极性之间的吸力与胀溶性使层间高分子实现紧密粘结，在底面漆形成鳞片状防腐涂层。通过加入重防腐超细填料的方式，形成定向平行重叠的“鱼鳞”式搭接，构成封闭的防腐整体，在化工设备防腐与金属除锈领域有重要应用。

2.4 富锌涂料

锌粉是一种活性颜料，富锌涂料也因此具备活性颜料的性质。一般富锌涂料的干膜锌粉质量分数为90%左右，通常作为防腐底漆使用。氯化橡胶、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯等都是较为常用的有机富锌涂料漆基，碱性硅酸盐、烷基硅酸酯等是较为常用的无机富锌涂料的基料。富锌涂料的耐蚀性、耐磨性、耐水性等应用优势都比较明显，在石油化工生产中有重要应用，并表现出较好的应用效果。醇溶性酸锌底漆、水溶性硅酸锌底漆、环氧富锌底漆是具有代表性的无机富锌涂料底漆类型。在电化学防腐中，无机富锌涂料有着十分重要的应用，并且由于其中的锌粉活泼性较强，在出现腐蚀问题时，锌粉发挥了牺牲阳极的作用，实现了对钢铁的有效保护。例如在长输管道防腐中，水性硅酸锌的应用能取得较好的防锈效果，将环氧富锌底漆用于地下管道的防腐保护，也能获得较好的效果。但是水性硅酸锌涂料成本较高，并且在底材表面处理方面要求较高，其实际应用范围受到了限制。在高温工艺管道中，醇溶性硅酸锌涂料的适用性更好、防腐效果更明显。在应用富锌类涂料的过程中，常温状态下的锌发挥阳极的作用，但是当温度为76.7～104.4 ℃时，锌则成为阴极。在腐蚀环境中，铁作为阳极会先被腐蚀，因此在隔热管道防腐中，尤其要注意避免钢管孔蚀。

2.5 含氟涂料

含氟涂料也是常见的重防腐涂料，例如聚三氟乙烯涂料的应用表现出较好的耐强酸强碱性能，在常温环境中能很好地耐受大部分有机溶剂。例如浓硫酸存储罐采用了聚三氟乙烯树脂作为涂料，获得了较好的防腐效果。在防腐蚀衬里材料方面，我国成功研制出YJ-氟橡胶重防腐涂料，可取代衬里发挥防腐作用，有效解决了高温环境下的强腐蚀问题，即使环境温度达到230 ℃，也能正常发挥防腐作用，在﹣40 ℃的低温下也具备一定的防腐性能，在强酸、强碱、石油产品、烃类、盐类等介质的防腐中应用效果较好。其采用冷涂的方式，简单便捷，施工质量较好，维护也比较方便，能取得较好的防腐蚀效果与经济效益。

3.1 重防腐涂料涂装施工

在重防腐涂料应用过程中，施工技术指标是比较重要的技术指标，同时也是生产涂料的依据。重防腐涂料涂装施工性能主要包括体积固含量、一次喷涂干膜厚度、干燥时间、复涂间隔、表面处理要求、边缘覆盖率等。近年来，重防腐涂料行业的不断发展使重防腐涂料出厂说明书的编制对涂装施工的技术应用说明这一基础工作予以了高度重视，并且在实际的防腐涂层施工中发挥了至关重要的指导作用。例如我国江苏一大型水利工程压力输水管防腐采用耐磨环氧涂料施工，一次喷涂的干膜厚度在500 μm以上，并且不会出现涂层流挂、开裂等问题，表现出较好的施工性能。我国西安某化工厂研制的改性环氧涂料，采用无气喷涂的方式，能使边角、棱角等位置的涂层覆盖率达到70%，表现出超过国外同类产品的优异性能。

3.2 环保性重防腐涂料的应用

21世纪以前，氯化橡胶面漆是主流的重防腐涂料，占据了船舶、集装箱、钢结构工程等防腐市场70%左右的份额。而后由于环保原因，丙烯酸外面漆逐渐在市场上占据较大比例。即便如此，由于管控力度不足，氯化橡胶涂料在化工、船舶、钢结构等方面的应用仍占据较大比例。为提高重防腐涂料的应用环保性，在氯化橡胶涂料生产方面需加强对水相法、非四氯化碳溶剂法的使用。我国船舶行业中的有毒防污面漆已经被淘汰，环氧沥青涂料的应用也在逐渐减少。能实现循环利用的醇酸涂料逐渐成为市场主流，并且随着水性醇酸、高固含量醇酸涂料的研发以及树脂改性材料在醇酸性能提升方面的应用，醇酸涂料得到进一步的应用与发展。在我国工业涂料中，普通溶剂型涂料的应用占50%左右，如何降低挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的含量、提高重防腐涂料固含量，成为我国当前重防腐环保涂料研究的重要方向。高固体分涂料能有效降低涂料消耗量、减少溶剂挥发以及减轻涂装工作量，表现出明显的环保性。其中，无溶剂涂料的应用也表现出较为明显的应用优势，包括一次成膜、常温条件下固化较好、边缘覆盖情况较好、能进行无气喷涂、防腐性能较好。在实际施工过程中，无溶剂涂料不会产生溶剂挥发，使施工条件得到了大幅度改善，施工安全性与施工效率都得到了明显提升。例如Universal系列高固化集装箱环氧涂料，在集装箱防腐涂层中的应用表现出较好的涂层质量，同时有效降低了VOC排放量，表现出较好的节能环保性。

3.3 水性重防腐涂料的应用

3.3.1 水性集装箱涂料的应用

水性集装箱涂料的应用主要包括两个方面。（1）水性环氧富锌底漆+水性环氧磷酸锌中层漆+水性丙烯酸面漆的三涂层配套体系，这种水性重防腐涂料在我国中集、新华昌等集装箱防腐中表现出较好的水性防腐效果，我国深圳维新、北京红狮的三涂层集装箱水性涂料也获得了国际先进水平的认可。（2）水性丙烯酸底漆+水性丙烯酸面漆的两涂层配套防腐涂料，这种涂料首先应用于我国大连中集的流水线涂装中，适用性较好，但是由于缺乏环氧富锌底漆的保护，其在集装箱中的防腐应用范围受到了限制。

3.3.2 水性无机富锌底漆的应用

我国对水性无机富锌底漆的研发始于20世纪90年代中期，至今已经出现了多家能生产水性无机富锌底漆的工厂 ，并且生产的水性无机富锌底漆在我国诸多大型建筑中得到了广泛应用。当前，水性无机富锌底漆的应用主要集中在以下两个方面。（1）建筑钢结构的防腐。当前，我国约1/3的建筑钢结构防腐采用水性无机富锌底漆。这种类型的底漆不但具备较好的防腐涂料性能，而且能和溶剂型环氧中层漆配套使用，适用于无气喷漆施工，经济性也较为理想。上海中心的建设则很好地应用了水性无机富锌底漆，其实际用量达到1.4万t/a。（2）石油化工生产中的储罐内壁防腐。水性无机富锌底漆的应用同时表现出较好的防腐性与耐有机溶剂性，在石油化工储罐内部防腐中有重要应用，尤其在我国新疆独山子原油储罐内壁喷涂、大连长兴岛原油储罐内壁防腐中表现出较好的应用效果。

3.3.3 水性丙烯酸弹性涂料的应用

水性丙烯酸弹性涂料的应用表现出较好的防水性、防腐性，当膜的厚度达到1 mm时，延展性提升1倍，可以实现对混凝土裂缝的有效填补。单组分的水性丙烯酸涂料具备底、面两用性，并且能直接覆盖在旧的土层表面，即使在弯曲位置也能达到95%以上的覆盖率，在钢结构的桥梁维修以及带锈、潮湿的表面施工方面有较好的适用性，其延展性为200%，可填补水泥上的裂纹。

3.4 低表面处理涂料的应用

低表面处理涂料用于防腐具备较好的节能环保性，也因此得到了广泛的重视与应用。目前，全球多家公司研发了多种高性能低表面处理重防腐涂料，并且在发电、石化、污废处理、桥梁施工等钢结构维修方面得到了广泛应用，成为一种市场发展趋势。我国应用的低表面处理重防腐涂料包括环氧类、聚氨酯类、丙烯酸类等，大多具备带锈、带湿涂装的性能，可直接覆涂在各类旧涂层的表面，表现出较强的附着力，施工较为便利并且环保节能性明显。

不同类型的重防腐涂料有着不同的应用优势与不足，需结合实际需要合理选择重防腐涂料，同时需要加强对新型环保、节能、高固含量、无溶剂涂料的研发与应用，提高重防腐涂层的应用效果。

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