論煤焦油無機改性涂料進行閘門防腐

朱劍波 鄭兆海

獨流減河防潮閘(以下簡稱防潮閘)是典型的河口擋潮閘,坐落于天津市大港區獨流減河入海(渤海)口處,是宣泄大青河、子牙河洪水入海尾閭工程,工程等級為二等二級。設計流量3 200 m3/s,共設22扇平板直升式工作鋼閘門,由于海水、海生物及沿海潮濕空氣的長期腐蝕,該閘鋼閘門面板、隔板、次梁等部位銹蝕嚴重。

發達國家防腐向高科技、高投入以及長效的方向發展,但是防腐單價太高,在我國使用單位難以承受。針對這一情況:在制定防潮閘鋼閘門防腐方案時,我們采取在增加科技含量的同時,兼顧節省投資費用的原則,并專題考察了武漢剛武特種防腐有限公司開發研制的“煤焦油無機改性涂料”。該涂料是專利技術,在江西萬安、湖南鳳灘、葛洲壩等樞紐工程的應用,據各單位反映此種涂料是一種既施工簡便又經濟長效的鋼閘門防腐蝕涂料。獨流減河防潮閘鋼閘門的防腐工程,于1997年采用“煤焦油無機改性涂料”進行防腐蝕處理,經3年使用觀察效果俱佳。為了使該防腐技術得以廣泛應用,我們現將防潮閘鋼閘門的腐蝕情況、防腐蝕設計、施工及施工中應注意的事項概述如下。

1 防潮閘鋼閘門腐蝕情況

1.1 鋼閘門水上(大氣區)部位

該部位受海洋大氣影響很大。海風不僅濕度大,還含有大量的Ce3+,Na+,SO2-4等離子,并溶于閘門表面露水中,形成典型的微電池電位差,直接導致鋼閘門表面涂膜剝落、鼓泡,底材金屬銹蝕。銹蝕面積約占鋼閘門水上部位總面積的30%,其腐蝕速度大大高于非海洋大氣環境。

1.2 鋼閘門干濕交變部位

該部位的范圍:潮起潮落加上海浪拍擊,腐蝕變化較大。漆膜時干時濕,溫度時高時低,加上海水是高濃度鹽堿介子,對漆膜產生極大破壞作用,很快使金屬底材直接遭受海水侵蝕。因此,在鋼閘門結構中,干濕交變區腐蝕速度最大,腐蝕破壞情況也最為嚴重,是防腐技術的一大難題,是今后研究的重點。

1.3 鋼閘門水下區(最低潮位以下)部位

鋼閘門水下區部位長期浸沒在海水中,由于海水是以氯化鈉為主的多種鹽的混合溶液,侵蝕性強,大量氯離子一方面使碳鋼在海水中處于活化狀態;另一方面使海水容易導電,微原電池腐蝕活躍,因而理應腐蝕破壞情況要大于鋼閘門水上(大氣區)部位,而實際情況則相反,水上部分大于水下部分,其原因有待于深入研究。

1.4 鋼閘門泥下區部位

擋潮閘均坐落于河口入海口處,因而普遍存在河口淤積問題。獨流減河防潮閘也不例外,因此鋼閘門局部長期浸沒于淤泥內。由于泥中孔隙水含氧有限,故鋼閘門泥下區的腐蝕破壞情況最輕。

2 防腐蝕設計與施工

2.1 表面處理

若采用噴砂除銹,效果固然好。但僅此項每平方米增加成本在20元以上。考慮到焦油類涂料粘結力強,最終采用電動角磨機,裝上碗形鋼絲機械除銹。要求除銹標準達到二級,即允許少部分銹色和粘結牢固舊漆膜存在。

具體做法是:閘門提啟后,用水徹底清洗,再用角磨機重點打磨已銹蝕部位,舊漆打去氧化層,并要求有一定的刷痕,形成一定的粗糙度,最后用紗布和棉紗清理表面,由于施工過程監管驗收嚴格,給防腐質量打下良好基礎。

2.2 涂料及涂層

焦油無機涂料,實際是多種配方的自配涂料,可根據用途不同,在現場現配現用,優點是針對性強,缺點是配方準確性較差;保證質量的辦法是加強現場監管。

1)底漆一道:底漆主要是防銹和粘結力。除加入防銹顏料外,體積料加的極少,再加其他樹脂來保證合理的固體含量在50%左右。漆膜要求較薄,控制在30μ m～50 μ m 范圍內,并制定毛刷手工涂刷,干燥時間在24 h以上,并進行嚴格檢查,不把問題留給下道工序。2)中間漆兩道:此層主要是防銹,除給足防銹顏料外,大量增加鱗片狀體積料,目的是增加漆膜的滲透路徑,配制時稠度較大用滾筒進行滾涂,每道厚度在70 μ m以上。此法對凹凸不平的板材涂刷效果極佳,工效又高。3)面漆一道:面漆主要起抗滲和美化外觀作用。配制體積料極少,補充30%左右的增光劑和樹脂,不但增加了光澤,還提高了硬度和穩定性,施工盡量用噴涂,噴涂易流,可來回反復噴涂,厚度控制在 30 μ m～ 50 μ m范圍內。

在實際施工中,對重要部位(干濕交變)和銹蝕嚴重部位增加道數,有的達到6道～8道,總厚度超過 250 μ m。

煤焦油無機改性涂料是一種慢干型涂料,在施工進度允許的情況下,盡量延長每道之間的間隔時間,特別是最后一道完成后越遲下水越好。

3 成功的背后

實踐是檢驗真理的唯一標準。焦油無機涂料,在海洋強腐蝕環境下,防潮閘閘門防腐經三年多的考驗,至今漆膜完好,還可繼續應用多年。其防腐單價僅是改建時用的厚漿涂料的1/2,是噴鋅防腐的1/3,可以說防潮閘本次防腐是成功的。同時,也給今后防腐探索出一條新路。

在成功的背后,筆者不得不提到該涂料本身的優越性能。焦油無機專利涂料:主要成分為瀝青,瀝青有優良的防水性和經濟性。剛武公司在該涂料研究中,不加入環氧樹脂,不僅降低了成本,還充分保留了焦油的抗水好、粘結強等優點,這是成功的基礎。

焦油無機涂料做到現配現用,針對客戶的具體需求,用調整配方來滿足漆膜各層面的性能,準確地為用戶服務,避免了涂料生產中加入穩定劑等技術性極強的問題。現配現用還把涂料生產、銷售過程中的成本和利潤節省下來。這為防腐的經濟性打下了深厚的基礎。

因此,焦油無機涂料充分體現了長效、經濟、簡便的特點,這是其他涂料難以做到的,也是符合中國國情的防腐技術。

據初步統計:我國水工鋼結構總重在400萬t以上,防腐面積在1億m2以上,至今仍未找到理想的專用涂料。一方面防腐面積巨大,腐蝕嚴重;另一方面防腐費用在不斷增加,難以負擔,兩者矛盾十分突出。有組織、有計劃推廣該涂料,有可能是解決這一矛盾的有效途徑。

我國是發展中國家,鋼結構總量還不如發達國家,但每年因鋼結構腐蝕造成的損失也在1 000億以上,要是焦油無機涂料得到進一步改進,推廣在石油、化工、礦山等領域中應用,必然產生極其可觀的經濟效益。這是值得防腐專家、學者和從事防腐工作者重視的課題。