不銹鋼表面較為光滑,具有鈍化層,為此,不銹鋼表面涂層的選擇有別于碳鋼和低合金鋼。通常來(lái)講,不銹鋼表面涂層的選擇其實(shí)主要考慮的是底漆的選擇,底漆作為多層體系的下層,與基材直接接觸,除去保護(hù)基材不腐蝕之外,底漆還是作為后續(xù)涂層的過(guò)渡層。一旦底漆的附著力不好,直接造成涂層整體脫落。像不銹鋼這種特殊金屬,底漆的選擇尤為重要。
(1)對(duì)于噴砂處理后的不銹鋼表面推薦采用環(huán)氧漆,含有金屬類的環(huán)氧漆除外,如環(huán)氧富鋅漆。因?yàn)榄h(huán)氧漆相對(duì)來(lái)講粘結(jié)強(qiáng)度高,防腐和適用性能好,也是較為常用的防腐類底漆。環(huán)氧漆與經(jīng)過(guò)噴砂處理后的不銹鋼能夠很好的結(jié)合,通常拉拔強(qiáng)度超過(guò)5MPa。但環(huán)氧富鋅漆主要是利用鋅的高活性,在與金屬接觸后,起到陰極保護(hù)作用。而不銹鋼表面的自鈍化形成的鈍化膜會(huì)降低環(huán)氧富鋅底漆的陰極保護(hù)作用。為此,環(huán)氧富鋅漆不能使用在不銹鋼表面。
(2)針對(duì)表面粗糙度很低(光滑)的不銹鋼,通常情況下采用環(huán)氧磷酸鋅漆作為底漆。環(huán)氧磷酸鋅底漆所添加的磷酸鋅為正磷酸鋅Zn3(PO4)2?nH2O,( n=2,4)。正磷酸鋅的Zn2+和PO43+與底材發(fā)生緩慢反應(yīng),生成Me(金屬)-Zn-P2O5的磷化膜,這層磷化膜致密,與基材附著牢固,保證了環(huán)氧磷酸鋅底漆與不銹鋼的很好的結(jié)合力。同時(shí),正磷酸鋅還與基料中的羥基和羧基以及腐蝕環(huán)境中的某些離子發(fā)生反應(yīng),形成絡(luò)合物,而這種絡(luò)合物能與腐蝕產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),在底材表面上形成緊密附著的保護(hù)膜。正磷酸鋅的這些性能,不但提供了防腐性能,同時(shí)還與基材形成了緊密的結(jié)合,為此,對(duì)于工件表面處理等級(jí)要求不高的工況下,多采用環(huán)氧磷酸鋅底漆。關(guān)于環(huán)氧磷酸鋅底漆中正磷酸鋅的效用原理解釋頗多,在此不予深究,在實(shí)際石油化工的不銹鋼外防腐的表面確實(shí)是多采用環(huán)氧磷酸鋅底漆,表現(xiàn)出良好的結(jié)合力。 為整個(gè)涂層防腐體系性能的發(fā)揮,提供了基礎(chǔ)。但是由于磷酸鋅微溶于水,所以對(duì)于浸泡環(huán)境,特別是同時(shí)伴以高溫的工況,盡量不采用含有磷酸鋅的底漆。
(3)對(duì)于表面不能進(jìn)行粗糙化的不銹鋼,在表面預(yù)處理以后,可以使用磷化底漆進(jìn)行打底處理。磷化底漆通常是由聚乙烯醇縮丁醛、環(huán)氧樹脂、磷酸、磷酸鹽、醇類及體質(zhì)顏料組成,通常是雙組分包裝。磷化底漆一般比較稀,在基材表面的厚度為8~12µm,能與光滑表面進(jìn)行很好的結(jié)合,通常用作預(yù)處理的底漆使用,為后面的涂層結(jié)合提供承上啟下的作用。但其本身的耐腐蝕性能較差,后續(xù)會(huì)根據(jù)需要涂裝環(huán)氧漆、聚氨酯漆等等。磷化底漆的黏度小,通常是采用空氣噴涂、輥涂或者刷涂,不建議高壓無(wú)氣噴涂。
(4)對(duì)處于浸泡環(huán)境的不銹鋼,除了考慮到涂層的結(jié)合力,還要考慮到涂層的耐腐蝕性能。結(jié)合石油化工行業(yè)的工況苛刻性和復(fù)雜性,通常來(lái)講環(huán)氧漆的適用范圍有限,特別是對(duì)于酸的耐受性能偏低,在涂料的范疇里,較之環(huán)氧漆性能更優(yōu)的常用漆是酚醛環(huán)氧漆和乙烯基酯樹脂漆。
酚醛環(huán)氧漆是環(huán)氧氯丙烷和線型酚醛樹脂合成的線性聚合物,其平均每個(gè)分子中的環(huán)氧官能度都要大于2,相對(duì)環(huán)氧基含量更多。酚醛環(huán)氧漆固化后,分子的交聯(lián)密度更高,耐酸堿的性能更優(yōu),漆膜的硬度、耐磨性能等也會(huì)更好,通常來(lái)講耐溫可以達(dá)到230℃的干熱。作為更優(yōu)質(zhì)的防腐涂料用于惡劣環(huán)境下的化工設(shè)施設(shè)備防護(hù)涂層。
乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸反應(yīng)得到的熱固性樹脂,該類樹脂通常是采用過(guò)氧化物作為反應(yīng)的引發(fā)劑,乙烯基酯樹脂的活性交聯(lián)點(diǎn)(雙鍵)位于分子的端部,易于發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),因而乙烯基酯樹脂的固化度比不飽和聚酯樹脂的固化度要高很多,整體的耐腐蝕性能也得到提升。同時(shí)樹脂中的苯環(huán)提供了剛性和熱穩(wěn)定性,酯基保證了耐堿、耐水性,醚鍵的化學(xué)穩(wěn)定性好,羥基加強(qiáng)了樹脂與基材的結(jié)合力。由此,乙烯基酯樹脂交聯(lián)固化可形成穩(wěn)定、強(qiáng)耐腐蝕的涂層,整體性能異常優(yōu)異 。石油化工行業(yè)防腐常用的是雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂和酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂,自20世紀(jì)60年代美國(guó)殼牌化學(xué)推出的Epocrgl品牌后,乙烯基酯樹脂得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和應(yīng)用。乙烯基酯樹脂除了被用作涂料的基體,還制作成乙烯基酯樹脂膠泥、乙烯基酯樹脂玻璃鋼,被廣泛使用在極為苛刻的強(qiáng)腐蝕環(huán)境下,例如脫硫煙道、煙囪的內(nèi)襯,有強(qiáng)摩擦、磕碰、酸腐蝕的浮選機(jī)的內(nèi)襯等等。
在涂層方案選擇的時(shí)候,涂層的耐受性能是必須要滿足使用要求,同時(shí)也要考慮涂層的實(shí)際施工性能、造價(jià)等因素。
表面處理
常見的不銹鋼表面的處理方式有以下幾種。
(1)預(yù)處理
不銹鋼在進(jìn)行表面涂裝前,首先需要進(jìn)行預(yù)處理,去除表面的油污、焊渣、灰塵、除去邊角毛刺等。對(duì)于新的、完好的不銹鋼,表面在進(jìn)行預(yù)處理之后,達(dá)到清潔、表面機(jī)械平整以及符合其他相關(guān)要求。在保證涂層附著力可以到達(dá)要求的前提下,可以不予后續(xù)表面處理。如果考慮到提高涂層的附著力,可以進(jìn)行輕微的掃砂處理,具體的粗糙度可以參考涂料供應(yīng)商的施工指導(dǎo)書。
(2) 噴砂
對(duì)于表面存有大面積銹蝕物、積炭、焊渣等的不銹鋼,在進(jìn)行預(yù)處理之后,建議采取噴砂處理。噴砂分為干噴砂和濕噴砂,干噴砂容易造成灰塵污染,需要配備防塵裝置;濕噴砂的原理是先將磨料與水混合成砂漿,而后再高壓噴出。為避免水的存在而引起的閃銹,在混合砂漿里需要添加適當(dāng)?shù)木徫g劑,如亞硝酸鈉。
為了避免氯離子對(duì)于不銹鋼的腐蝕,所采用的磨料必須是不能含有鹵素的。同時(shí),不能使用鋼砂或者鐵砂,因?yàn)檫@可能會(huì)使部分顆粒嵌入到不銹鋼表面,引發(fā)電偶腐蝕。推薦使用石榴石或者棕剛玉。
(3)手工處理
對(duì)于薄壁的不銹鋼構(gòu)件,若進(jìn)行噴砂處理可能會(huì)使表面變形,所以不能采取噴砂處理,常見的方式是手工處理??梢圆捎?0目的砂紙進(jìn)行手工打磨,表面不能有任何污物,表面盡量有一定的粗糙度,以提高后續(xù)涂層的附著力。
(4) 酸洗鈍化
酸洗鈍化其實(shí)是一舉兩得,一則可以清潔不銹鋼表面,二則通過(guò)酸洗去掉貧鉻層,形成新的鈍化層。該鈍化層較之不銹鋼自身的鈍化層更為致密、有效,不銹鋼的耐腐蝕性會(huì)隨之提高。根據(jù)操作方式不同,不銹鋼酸洗鈍化處理主要有膏劑法、浸漬法、涂刷法、噴淋法、循環(huán)法、電化學(xué)法6種。其中膏劑法就是將酸洗鈍化膏涂抹在相應(yīng)部位,如容器的焊縫、扶梯、掛角等等部位,無(wú)需專門的設(shè)備和場(chǎng)地,簡(jiǎn)單靈活易操作,適合現(xiàn)場(chǎng)的施工。具體的可以參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T3595-94不銹鋼酸洗鈍化膏。
但是酸洗的能力是有限的,對(duì)等離子切割、火焰切割而產(chǎn)生的黑色氧化皮較難除去,這就需要借助手工或者噴砂進(jìn)行處理。