浮碼頭鋼躉船防腐涂裝體系研究

倪余偉，董建民，張松

（中國人民解放軍92117部隊，北京 100072）

浮碼頭鋼躉船防腐涂裝體系研究

倪余偉，董建民，張松

（中國人民解放軍92117部隊，北京 100072）

目的為浮碼頭鋼躉船優(yōu)選防腐涂裝體系，以延長其使用壽命。方法根據(jù)鋼躉船腐蝕環(huán)境特點(diǎn)，對選用的防腐涂料進(jìn)行對比試驗(yàn)，針對不同的腐蝕環(huán)境，優(yōu)選不同的防腐蝕方案。結(jié)果制定了4套與不同腐蝕環(huán)境相對應(yīng)的防腐涂裝體系。結(jié)論該防腐蝕涂裝體系已在上海、青島、湛江等海域的鋼躉船上使用，效果良好。

鋼躉船；耐鹽霧；防污涂料；涂裝體系

浮碼頭作為固定碼頭的有力補(bǔ)充，不僅能用于各種艦艇的靠泊，還可用于物資的儲運(yùn)[1—2]。躉船是浮碼頭的重要組成部分，以鋼結(jié)構(gòu)為主。由于浮碼頭架設(shè)地域通常選擇在水深條件較好的海灘，導(dǎo)致鋼躉船設(shè)施長年累月地處于含鹽、潮濕的海洋大氣之中，經(jīng)常受到日光曝曬和海浪沖擊，腐蝕情況非常嚴(yán)重。另外，船舶在靠、離浮碼頭以及系泊碼頭進(jìn)行裝卸作業(yè)時，船體對躉船還會造成沖撞、擠壓和摩擦等作用，也會加速腐蝕的發(fā)生。經(jīng)過對舟山、福州、廈門、青島等地鋼躉船的腐蝕污損情況進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)躉船的污損腐蝕情況也很嚴(yán)重。躉船被海洋生物附著污損，危害主要表現(xiàn)為增加了躉船的質(zhì)量，降低其有效載荷，加快了躉船船體的腐蝕速度等。鋼躉船的腐蝕不僅造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，還影響碼頭戰(zhàn)略戰(zhàn)備設(shè)施的正常使用。因此，有針對性地研究浮碼頭鋼躉船的防腐蝕方案非常必要。

1 防腐蝕技術(shù)與產(chǎn)品的選擇

近年來，由于熱浸鍍鋅、熱噴涂[3—6]以及達(dá)克羅[7—9]等先進(jìn)防腐技術(shù)對室外鋼結(jié)構(gòu)有奇特的防腐蝕性而被廣泛應(yīng)用，例如倫敦-曼徹斯特的高壓輸電鐵塔采用熱浸鍍鋅件組裝，使用30年，情況良好。采用電弧熱噴涂得到的200 μm厚熱噴鋁層在海洋飛濺區(qū)的防腐壽命可超過30年[10]。由于達(dá)克羅技術(shù)具有優(yōu)異的防腐蝕性、高耐候性、耐熱性、無氫脆、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為熱門防腐技術(shù)也被廣泛關(guān)注和使用[11]。上述幾種防腐技術(shù)均存在施工工藝復(fù)雜、成本較高、質(zhì)量控制難度大等缺點(diǎn)，給實(shí)際應(yīng)用造成很大困難。對裝備及基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕的控制，在多數(shù)情況下，涂層技術(shù)是一種最經(jīng)濟(jì)、有效和可靠的方法[12]。

鋼躉船按所處的腐蝕環(huán)境[13]可分為海洋大氣區(qū)（甲板）、海水飛濺區(qū)（干舷）、海水全浸區(qū)、艙室等幾種情況。其中，艙室選用較成熟的產(chǎn)品036耐油防腐蝕涂料，文中不再展開討論。海水飛濺區(qū)與海洋大氣區(qū)腐蝕環(huán)境相當(dāng)，作為耐鹽霧防腐涂裝體系，文中將一并考慮。海水飛濺區(qū)腐蝕環(huán)境更苛刻，可考慮加涂中間層漆來增加涂層厚度的方法予以彌補(bǔ)。海水全浸區(qū)則以防污涂料涂裝體系來討論。

2 耐鹽霧防腐涂裝體系研究

目前，國內(nèi)常用的耐鹽霧防腐蝕涂料以橡膠涂料、聚氨酯涂料和氟碳涂料為主。其中，氯化橡膠涂料施工方便，層間附著力好，可用在熱噴鋅表面，裝飾性較好，但長期暴露會引起粉化。由于制氯化橡膠用的四氯化碳有毒，而且還會破壞臭氧層，其使用已受到嚴(yán)格限制[14]。氟涂料具有超耐候性，可用作防腐蝕體系的面涂層，在橋梁、建筑物上的實(shí)際應(yīng)用證明它具有20年以上的使用壽命[15]，但由于成本太高，不利于推廣使用。

2.1 底漆選擇

環(huán)氧樹脂涂料是目前防腐蝕涂料的主要品種，尤其作為底漆使用，防腐蝕效果優(yōu)異。文中選用8種環(huán)氧底漆進(jìn)行對比試驗(yàn)，分別對8種底漆的力學(xué)性能和耐鹽水性能的測試結(jié)果進(jìn)行排序。每項指標(biāo)性能最好的得8分，其次得7分，依此類推。

2.1.1力學(xué)性能

對涂料樣品進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，分別采用劃圈法（GB 1720—88）和拉開法（GB/T 5210—2006）對不同底材的涂層進(jìn)行附著力測試；沖擊強(qiáng)度采用GB 1732—93的試驗(yàn)方法；柔韌性采用GB 1731—93的試驗(yàn)方法；硬度采用GB/T 1730—93的試驗(yàn)方法。測試結(jié)果見表1。

表1 底漆涂層力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Test results of mechanical performance of primer coatings

2.1.2耐鹽水性能試驗(yàn)

試驗(yàn)樣板按GB/T 1727—92《漆膜一般制備法》制備，涂刷2道，厚度約為60 μm。試驗(yàn)按照GB/T 9 274—1988方法進(jìn)行。鹽水為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）NaCl溶液，共浸泡3個月。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

2.1.3綜合評價

在防腐底漆的評價指標(biāo)中，力學(xué)性能和耐鹽水性能同樣重要。因此，對8種底漆的力學(xué)性能和耐鹽水性能的評分結(jié)果進(jìn)行算術(shù)平均，得到的綜合評價結(jié)果見表3。

研究結(jié)果顯示：與基礎(chǔ)組相對比，分析組患者的不良反應(yīng)率低，依從率和滿意率高，圖像質(zhì)量優(yōu)（P＜0.05）。原因分析：臨床護(hù)理路徑在現(xiàn)代護(hù)理理念基礎(chǔ)上，繼承傳統(tǒng)護(hù)理優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化護(hù)理不足之處，圍繞患者為中心，從病情、心理、生理等方面，設(shè)計護(hù)理方案，開展護(hù)理工作，有效確保臨床療效，促使護(hù)理質(zhì)量提高，讓患者更加滿意護(hù)理服務(wù)。臨床護(hù)理路徑規(guī)范作為護(hù)理人員執(zhí)行工作的標(biāo)準(zhǔn)，護(hù)理人員嚴(yán)格要求自己按照護(hù)理計劃實(shí)施工作，有效彌補(bǔ)護(hù)理人員素質(zhì)參差不齊、能力不足的缺陷，為患者提供更加優(yōu)質(zhì)、舒適的護(hù)理服務(wù)。

表2 底漆涂層耐鹽水性能試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Test results of resistance to salt water of primer coatings

表3 幾種底漆的綜合評價結(jié)果Table 3 Test results of comprehensive evaluation of primer coatings

通過以上測試和評價結(jié)果，H52-60環(huán)氧帶銹底漆綜合性能最佳，該涂料對馬口鐵、不銹鋼、鋁合金等底材均具有較強(qiáng)的附著力，耐鹽水性能優(yōu)異，并且可帶銹涂裝，因此采用該涂料作為防腐體系的底漆使用。

2.2 面漆選擇

文中選用8種涂料作為耐鹽霧防腐蝕體系的面漆進(jìn)行對比試驗(yàn)，分別對8種面漆的力學(xué)性能和耐中性鹽霧性能、耐人工氣候老化性能的測試結(jié)果進(jìn)行排序。每項指標(biāo)性能最好的得8分，其次得7分，依此類推。

2.2.1力學(xué)性能

對涂料樣品進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)方法同2.1.1，測試結(jié)果見表4。

表4 幾種面漆涂層的力學(xué)性能測試結(jié)果Table 4 Test results of mechanical performance of top coatings

2.2.2耐中性鹽霧試驗(yàn)

使用SST-9NL型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱對涂料進(jìn)行耐中性鹽霧試驗(yàn)。按照GB/T 1765—79（1989）進(jìn)行試板制備，按GB/T 1771—91的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

2.2.3人工氣候老化試驗(yàn)

按照GB/T 1765—79（1989）進(jìn)行試板制備，試驗(yàn)采用美國ATLAS公司生產(chǎn)的Ci5000型氙燈氣候試驗(yàn)機(jī)，按照GB/T 1865—1997進(jìn)行。漆膜老化評定按GB/ T 1766—1995進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5 幾種面漆涂層的耐中性鹽霧測試結(jié)果Table 5 Results of neutral salt spray test of top coatings

表6 幾種面漆涂層的耐人工氣候老化測試結(jié)果Table 6 Test results of resistance to artificial weathering of top coatings

2.2.4綜合評價

面漆的力學(xué)性能和耐中性鹽霧性能、耐人工氣候老化性能對涂層性能同樣具有較大影響，確定三項指標(biāo)的權(quán)重相同。因此，對上述三項指標(biāo)的評分進(jìn)行算術(shù)平均即得最終的綜合評價結(jié)果。涂料名稱為氟碳漆、老人牌聚氨酯面漆、S43-31聚氨酯面漆、S97耐鹽霧防腐蝕涂料、氯化橡膠面漆、HPL-M161亞光面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、BS60-6聚氨酯磁漆的綜合得分分別為7，6.67，4.33，6，4.33，3，3，3。

通過以上測試和評價結(jié)果，氟碳漆性能較好，氯化橡膠涂料性能稍差，而丙烯酸聚氨酯面漆采用的樹脂和固化劑不同，性能也存在較大差別。文中選擇性價比較高的S97耐鹽霧防腐蝕涂料作為防腐體系的面漆。

2.3 耐鹽霧防腐蝕涂裝體系表

依據(jù)上述分析及性能試驗(yàn)結(jié)果，確定了防腐體系的底漆、面漆。結(jié)合不同的腐蝕環(huán)境及底、中、面漆的施工參數(shù)等制定相應(yīng)的涂裝體系表，見表7。其中：x為涂裝道數(shù)；m為理論刷涂量；d為總干膜厚度；t1為干燥時間；t2為最佳涂裝間隔時間；T為預(yù)期使用年限；S為除銹等級；θ為噴涂黏度。

3 防污涂料涂裝體系的研究

由于碼頭附近水域的海水流速較低，艦船用防污涂料的效能在碼頭設(shè)施上難以得到充分發(fā)揮。這是因?yàn)橐环矫娴土魉賹Ω街锏臎_擊力較小，沒有較強(qiáng)的沖刷作用；另一方面低流速會抑制涂料表面的更新并影響防污劑的釋放。因此，適用于艦船的防污涂料并不完全適用于躉船等碼頭設(shè)施的防污，開發(fā)研制適合躉船使用的環(huán)保型防污涂料是研究的重要課題之一。

表7 海洋大氣區(qū)（甲板）的耐鹽霧防腐蝕涂裝體系Table 7 Coating system table of salt spray corrosion resistance of ocean atmosphere zone(deck)

3.1 躉船環(huán)保型防污涂料面漆的研制

通過添加天然生物防污劑，開發(fā)研制適用于躉船的環(huán)保型防污涂料，以防止海洋浮游生物污損，并保證海洋環(huán)境不受涂料污染，確保碼頭各類水下設(shè)施的安全有效運(yùn)行，滿足使用需要。防污涂料由成膜物質(zhì)、毒料、顏料、溶劑及助劑等部分組成。通過常規(guī)理化性能測試及正交試驗(yàn)的方法對配方進(jìn)行優(yōu)選，具體配方見表8。

3.2 底漆和中間漆的選擇

采用已有的成熟產(chǎn)品環(huán)氧富鋅涂料和環(huán)氧云鐵中間漆作為底漆和中間層漆，以躉船環(huán)保型防污涂料為面漆制作樣板進(jìn)行理化性能和實(shí)海掛板試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果：附著力為1～2級，柔韌性為1級，抗沖擊強(qiáng)度為50 cm。委托廈門725所對樣品進(jìn)行實(shí)海掛板試驗(yàn)，經(jīng)過1年實(shí)海浸泡，樣板污損面積為3%，涂層沒有出現(xiàn)鼓泡、剝蝕、脫落的現(xiàn)象，能夠滿足使用要求。因此選用環(huán)氧富鋅涂料作為防污涂料涂裝體系的底漆，環(huán)氧云鐵涂料作為中間漆。

表8 躉船環(huán)保型防污涂料配方Table 8 Formulation of environment friendly antifouling paint for barge

3.3 防污涂料涂裝體系表

依據(jù)上述分析及性能試驗(yàn)結(jié)果，確定了防腐體系的底漆、中間層漆、面漆。結(jié)合底、中、面漆的施工參數(shù)等制定相應(yīng)的涂裝體系表，見表9。

表9 海水全浸區(qū)的防污涂料涂裝體系表Table 9 Coating system table of antifouling paint of underwater area

4 結(jié)論

1）浮碼頭鋼躉船腐蝕環(huán)境惡劣，腐蝕問題突出，有必要研究和制定針對性的防腐蝕方案。

2）根據(jù)浮碼頭鋼躉船按所處的腐蝕環(huán)境，制定了海洋大氣區(qū)（甲板）、海水飛濺區(qū)（干舷）、海水全浸區(qū)、艙室等4套不同腐蝕環(huán)境相對應(yīng)的防腐蝕涂裝體系表。

3）該防腐蝕方案已在上海、青島、旅順、湛江等海域的鋼躉船上使用，效果良好。

[1] 陳志勇，龐有師，于小存，等.關(guān)于海上浮碼頭快速架設(shè)的探討[J].國防交通工程與技術(shù)，2009，4：64—65.CHEN Zhi-yong，PANG You-shi，YU Xiao-cun，et al.An Exploration into the Quick Erection of Floating Piers[J].Traffic Engineering and Technology for National Defence，2009，4：64—65.

[2]王俐.某浮碼頭靠船結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計與研究[J].土工基礎(chǔ)，2013，27（1）：5.WANG Li.Design and Evaluation of Breasting Dolphin System of a Floating Dock in Changsha City[J].Soil Eng and Foundation，2013，27（1）：5.

[3]孟立新，張晞.大型原油儲罐熱噴涂防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用[J].裝備環(huán)境工程，2006，3（4）：85—87.MENG Li-xin，ZHANG Xi.Application of Thermal Spray Antirust Technology in Large Crude Petroleum Storage Tank[J].Equipment Environmental Engineering，2006，3（4）：85—87.

[4]李玉剛.熱噴涂技術(shù)在鋼橋防腐中的應(yīng)用[J].表面技術(shù)，2007，36（1）：87.LI Yu-gang.Applicating of Therm al Spraying Technique in Corrosion Resistance of Steel Bridge[J].Surface Technology，2007，36（1）：87.

[5] 張燕，張行，劉朝輝，等.熱噴涂技術(shù)與熱噴涂材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].裝備環(huán)境工程，2013，10（3）：59—61.ZHANG Yan，ZHANG Hang，LIU Zhao-hui，et al.Development Status of Thermal Technology and Thermal Spray Materials[J].Equipment Environmental Engineering，2013，10（3）：59—61.

[6] 劉世念，蘇偉，魏增福，等.熱噴涂防腐涂層在大氣環(huán)境中的應(yīng)用[J].裝備環(huán)境工程，2013，10（6）：72—74.LIU Shi-nian，SU Wei，WEI Zeng-fu，et al.Applicating of Corrosion Resistant Coating of Thermal Spraying in the Atmospheric Environment[J].Equipment Environmental Engineering，2013，10（6）：72—74.

[7] 李光玉，連建設(shè)，江中浩，等.鋅鋁涂層的研究開發(fā)與應(yīng)用[J].金屬熱處理，2003，28（9）：8.LI Guang-yu，LIAN Jian-she，JIANG Zhong-hao，et al.Study and Application of the Zinc-Aluminum Coating[J].Heat Treatment of Metals，2003，28（9）：8.

[8] 張俊敏，張宏，文自偉，等.達(dá)克羅技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].表面技術(shù)，2004，33（6）：13—14.ZHANG Jun-min，ZHANG Hong，WEN Zi-wei，et al.Status and Development Direction of Dacroment Technology[J].Surface Technology，2004，33（6）：13—14.

[9] 吳宗漢，羅曼.達(dá)克羅技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展方向[J].中國涂料，2008，23（1）：61—63.WU Zhong-han，LUO Man.Use and Development Trend of Dacroment Technology[J].China Coatings，2008，23（1）：61—63.

[10]鄧衛(wèi)東.海洋平臺防腐中熱噴鋁防腐技術(shù)的應(yīng)用[J].化學(xué)工程師，2013（2）：53—55.DENG Wei-dong.Thermal Sprayed Aluminum Anti-corrosion Technology Applicationsin The Marine Platform Anticorrosion[J].Chemical Engineer，2013（2）：53—55.

[11]張海軍，胡衛(wèi)東，劉寶安，等.達(dá)克羅涂層防腐技術(shù)及應(yīng)用[J].電鍍與精飾，2013，35（7）：28—32.ZHANG Hai-jun，HU Wei-dong，LIU Bao-an，et al.Dacroment Anti-corrosion Technology and Its Application[J].Plating and Finishing，2013，35（7）：28—32.

[12]王俊芳，楊曉然.軍用防腐涂料涂裝的發(fā)展探討[J].裝備環(huán)境工程，2005，2（6）：51—53.WANG Jun-fang，YANG Xiao-ran.Discussion on the Development of Military Corrosion Protective Coating Technology[J].Equipment Environmental Engineering，2005，2（6）：51—53.

[13]夏蘭廷，韋華.海洋腐蝕環(huán)境下鋼鐵有機(jī)防護(hù)涂層的設(shè)計原則[J].太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報，2004，25（2）：32—36.XIA Lan-ting，WEI Hua.Design Principle of Organic Coatings for Steel&Iron Materials Exposed to Seawater Corrosion Environment[J].Journal of Taiyuan Heavy Machinery Institute，2004，25（2）：32—36.

[14]汪國平.船舶涂料與涂裝技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.WANG Guo-ping.Marine Coatings and Coating Technology[M].Beijing：Chemical Industry Press，1998.

[15]桂泰江.國外氟涂料的進(jìn)展[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2006（9）：31—32.GUI Tai-jiang.Progress in Fluoro Contained Coatings Abroad[J].Modern Paint&Finishing，2006（9）：31—32.

[16]張瑞珠，盧偉，嚴(yán)大考，等.水輪機(jī)葉片表面聚氨酯彈性涂層的抗磨蝕性分析[J].表面技術(shù)，2014，43（1）：11—15 ZHANG Rui-zhu，LU Wei，YAN Da-kao，et al.Abrasion Resistance Analysis of Spray Polyurethane Elastic Coating on Turbine Blades[J].Surface Technology，2014，43（1）：11—15.

[17]楊忠敏.聚氨酯涂料及其應(yīng)用前景[J].涂裝與電鍍，2011（6）：14—17.YANG Zhong-min.Polyurethane Coatings and Application Prospect[J].Painting&Electroplating，2011（6）：14—17.

[18]文邦偉.日本重防蝕涂裝工藝概況[J].表面技術(shù)，2005，34（4）：15—17.WEN Bang-wei.Survey of Heavy Anticorrosive Painting Process in Japan[J].Surface Technology，2005，34（4）：15—17.

Research on Anticorrosion Coating Systems of Naval Pontoon Steel Barge

NI Yu-wei，DONG Jian-min，ZHANG Song
（The 92117 Unit of PLA，Beijing 100072，China）

ObjectiveTo select optimal anticorrosion coating system for naval pontoon steel barges in order to prolong their service life.MethodsAccording to the corrosion environment characteristics of steel barges,comparison tests were conducted for the selected anticorrosion coatings.For different corrosion environments,different corrosion protection schemes were used.ResultsFour sets of anticorrosive coating systems corresponding to different corrosive environments were developed.ConclusionThe anticorrosion coating system has been applied on steel barges in the sea areas of Shanghai,Tsingtao and Zhanjiang,all achieving good results.

steel barge；resistance to salt spray；antifouling paint；coating systems

2014-11-08；

2014-12-09

倪余偉（1971—），男，黑龍江慶安人，碩士，高級工程師，主要從事裝備防腐和防腐涂料的研究工作。

Biography：NI Yu-wei（1971—），Male，from Qing′an，Heilongjiang，Master，Senior engineer，Research focus：resistance to equipment corrosion and anti-corrosion coatings.

10.7643/issn.1672-9242.2015.02.023

TJ05；TQ639

A

1672－9242（2015）02－0110-06

2014-11-08；

2014-12-09