石油鉆采設(shè)備精加工面漆膜附著力問題研究*

(蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司，甘肅 蘭州 730314)

涂層附著力通常是指漆膜與基材表面之間通過物理和化學(xué)作用相互黏結(jié)的能力，也包括涂層自身的內(nèi)聚力。當(dāng)涂層的附著力和內(nèi)聚力均達(dá)到較高的水平時(shí)，涂層才具有良好的黏結(jié)強(qiáng)度，不易被外力破壞。從實(shí)用的角度來(lái)說，附著力當(dāng)指漆膜從板材上除掉需要的力，這種力是漆膜與板材相互結(jié)合的黏結(jié)力[1]。表面處理主要有結(jié)構(gòu)處理、表面清理和提高表面粗糙度三個(gè)內(nèi)容[2]。結(jié)構(gòu)處理是指銳邊的打磨、倒角的磨圓和飛濺的去除等；表面清理是指除去表面的氧化皮、鐵銹和油脂等對(duì)涂料有損害的雜質(zhì)；提高表面粗糙度，增大了對(duì)涂層接觸的表面，并有機(jī)械吻合作用，提高了涂層對(duì)底材的附著力[3]。由于精加工件特殊的表面情況，如果在噴涂油漆之前無(wú)法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的表面處理，那么受表面光潔度影響，漆膜附著力就會(huì)相對(duì)較差。

石油鉆采設(shè)備中，存在很多外露的精加工面。由于其特殊的工作環(huán)境，要求其具有較高的防腐蝕性能。目前，重防腐涂裝配套中底漆一般是環(huán)氧富鋅底漆，但其要求較高的表面粗糙度，因此精加工件表面不能滿足其施工要求。綜合考慮各類重防腐涂料的施工性能和防腐性能，由于環(huán)氧涂料漆膜與被涂表面的極性適應(yīng)性大、內(nèi)聚力小、表面張力低、溶劑對(duì)樹脂的溶解能力好以及環(huán)氧云母氧化鐵既可以作為底漆又可以作為中間漆使用等特性，通常選擇在精加工件表面噴涂“環(huán)氧云母中間漆+聚氨酯面漆”配套。

1 試驗(yàn)過程

1.1 試板制作

試驗(yàn)總共使用試板28塊(100 mm×150 mm)。其中，8塊試板加工至Ra6.3，8塊加工至Ra12.5，8塊加工至Ra 25，4塊噴砂、噴丸除銹達(dá)到Sa 2.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將24塊精加工至不同粗糙度的試板分別編號(hào)，從1至24號(hào)；經(jīng)噴砂、噴丸處理的4塊試板分別編號(hào)，從A1至A4。試板的制備設(shè)置4個(gè)不同的變量——試板表面粗糙度、漆膜厚度、漆膜干燥時(shí)間(中間漆的干燥時(shí)間)和油漆配套。考慮到車間實(shí)際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品工期較緊，可能存在中間漆未干燥完全就噴涂面漆的可能，于是設(shè)置了中間漆干燥時(shí)間作為一個(gè)變量。為了能夠直觀對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，采用拉開法附著力試驗(yàn)。

試板制備過程中，要求環(huán)境溫度為10 ℃，試板表面最低溫度高于5 ℃且高于環(huán)境露點(diǎn)3 ℃，環(huán)境相對(duì)濕度低于85%。除此之外還應(yīng)滿足產(chǎn)品說明書推薦的其他條件。

噴涂Interdur 8842+Interdur 8860的試板分別是：編號(hào)為1,2,3,4,9,10,11,12,17,18,19,20,A1和A2，共14塊。其中，編號(hào)為1,3,9,11,17,19和A2的試板，底漆干燥3h后，立即噴涂面漆。噴涂Intergard 400+Interthane 990的試板分別是5,6,7,8,13,14,15,16,21,22,23,24,A3和A4。其中，編號(hào)為5，7,13,15,21,23和A3的試板，底漆干燥了3 h后，立即噴涂面漆。另外，由于編號(hào)為A1至A4的試板表面處理是噴砂、噴丸除銹至Sa 2.5 ，故在噴涂環(huán)氧云母氧化鐵漆前，其表面按照正常工藝要求，噴涂配套的富鋅底漆。

試板制作完成后，在(23±2) ℃/(50±5)%相對(duì)濕度的環(huán)境中調(diào)節(jié)2周。調(diào)節(jié)完成，粘拉頭之后，在(23±2) ℃/(50±5)%相對(duì)濕度的環(huán)境中靜止24 h后，進(jìn)行拉開法附著力試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)

(1)選用國(guó)際油漆：Interdur 8842+Interdur 8860和Intergard 400+Interthane 990配套，底漆完全干燥后再噴涂下一道面漆。具體參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 底漆正常干燥試驗(yàn)參數(shù)

(2)選用國(guó)際油漆：Interdur 8842+Interdur 8860和Intergard 400+Interthane 990配套，底漆干燥3 h后即噴涂下一道面漆。具體參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見表2。

(3)選用國(guó)際油漆：Interdur 8815+Interdur 8842+Interdur 8860和Interzinc 52+Intergard 400+Interthane 990配套，母材表面噴砂、噴丸達(dá)到Sa2 1/2級(jí)。具體施工參數(shù)及結(jié)果見表3。

表2 底漆干燥3 h即噴涂面漆試驗(yàn)參數(shù)

表3 母材表面噴砂、丸達(dá)到Sa2 1/2級(jí)

1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表1、表2和表3可見，(1)環(huán)氧云母中涂漆作為底漆噴涂于精加工表面得到的涂層，漆膜附著力不低于5 MPa，滿足產(chǎn)品附著力要求；(2)底漆漆膜干燥時(shí)間為3 h的試板的附著力，略低于底漆正常干燥的漆膜附著力；(3)Interdur 8842+Interdur 8860配套的漆膜附著力比Intergard 400+Interthane 990配套的漆膜附著力低；(4)兩種涂裝配套，漆膜厚度較厚的試板，附著力相對(duì)較好；(5)附著力試驗(yàn)過程中，漆膜基本都是從中間漆或面漆層內(nèi)被拉開，沒有從母材表面被拉開的情況；(6)噴砂、噴丸達(dá)到Sa2 1/2級(jí)的試板，附著力相比精加工后的試板略大。綜上所述，環(huán)氧云母氧化鐵涂料在精加工件表面正常施工后，漆膜附著力能夠滿足產(chǎn)品附著力要求。

2 實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，泥漿泵液缸表面漆膜附著力會(huì)不佳原因有兩個(gè)：(1)由于產(chǎn)品工期要求緊，有可能在中間漆沒有完全干透的情況下就噴涂了面漆，導(dǎo)致環(huán)氧漆中的溶劑不能有效揮發(fā)，造成工件放置一段時(shí)間后，漆膜就大面積成片脫落。(2)在泥漿泵液力端裝配后，螺孔、螺栓較多，再者泥漿泵試車后，縫隙內(nèi)藏納的油污較多，所以噴漆之前，油污如果清洗不徹底，就會(huì)導(dǎo)致工件表面殘留的油污影響漆膜附著力。

為了提高泥漿泵液缸漆膜附著力，經(jīng)過大量實(shí)踐，更改了泥漿泵液缸噴漆工藝——泥漿泵液缸總成裝配完成掛到機(jī)殼上之前，先完成液缸總成表面的環(huán)氧云母氧化鐵中涂漆的噴涂；待泥漿泵試車結(jié)束，徹底清洗表面油污，再完成面漆的總噴。這樣，一方面延長(zhǎng)了底漆的干燥時(shí)間，避免了由于底漆未完全干燥造成的漆膜附著力不佳；另一方面，在泥漿泵試車結(jié)束后，即使存在表面油污未被完全清洗的情況，工件表面底漆的附著力也不會(huì)受太大影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)氧云母氧化鐵中間漆作為底漆使用時(shí)，噴涂在精加工件表面，其附著力是完全滿足產(chǎn)品工藝要求的。在噴涂油漆前，應(yīng)該嚴(yán)格按照工藝文件要求，將工件表面的油污、雜質(zhì)等清理干凈后，再噴涂相應(yīng)油漆。