丙烯酸树脂干燥快、耐候性好、漆膜透明,作为钢管防锈漆的成膜物很合适。用酚醛树脂改性,可提高涂层的耐蚀性、耐磨性,形成光亮坚韧的漆膜;用石油树脂改性,可以改善涂层在钢管表面的延展性、耐水性,降低成本。选择防锈性和油溶性好的油溶性防锈剂,能大大提高漆膜保护金属、抵抗大气腐蚀的性能,从而增强对金属的防锈作用。复合防锈剂比单一防锈剂具有更好的协同效应。这是因为复合防锈剂可在金属表面形成多元保护膜,从而解决原有保护膜安全性差、腐蚀电位分布不均等缺陷。溶剂选用要从现场施工线的安全角度考虑,毒性要小、闪点要高。
改性丙烯酸防锈清漆的闪点较高,在自然条件下干燥较慢,为了达到快干,涂膜较薄,现场实际测量膜厚一般不超过20μm。控制膜厚的另一个参数是黏度,防锈清漆的黏度低,处于空气喷涂的下限;低黏度带来的另一影响就是涂膜容易出现流挂。涂层还设定了耐盐雾性、耐湿热性和人工老化的技术指标,体现涂层的耐蚀性。
4石油管道涂装工艺改进及防锈清漆选用
事实上,出口到海外的石油管道在油田存放不到半年就面目全非。石油管道出口到海外,要求1~2年钢管表面没有大面积的锈蚀,采用改性丙烯酸防锈清漆和目前的生产工艺显然无法满足要求。对现有的生产工艺条件稍作改动,选择紫外光固化防锈清漆是一个可行的方案:一是石油管道的结构规整,适合涂装紫外光固化涂料;二是在现有的工艺上稍作调整,基本能满足紫外光固化涂料的施工条件。
由于车间设备和流程是在原有工艺上布局的,对生产线大改动不现实,例如新增抛丸装置对钢管进行表面处理。但通过以下适当的工艺调整来提高涂层质量也是必要的:钢管上线前逐根进行外观检查,表面应无油污、无摔坑、凿痕、缺口及腐蚀坑等缺陷;涂装前采用人工或机械方法清除钢管表面油污和灰尘,以保证钢管与防腐涂层能很好的黏结;紫外光固化涂料自身是液态,可以利用现有的喷涂设备喷涂紫外光固化涂料;生产线上新增一套紫外光固化装置,设备成本低,占地空间也小,在车间场地安排上并不困难。
湿膜在特定波长范围的紫外光照射下引发聚合,在几秒钟内能够完全固化,快速干燥工艺可满足钢管的加工过程,不影响石油管道的生产效率。光固化后形成的硬膜,可防止涂层在输送过程中被传送带大面积损坏,这是溶剂型改性丙烯酸防锈清漆无法达到的。
如钢管表面不作严格处理,防锈层要有良好的防腐性能,涂层厚度应不低于50μm。改性丙烯酸防锈清漆的固含量30%~40%,湿膜中的成膜物含量低,其中的大量溶剂挥发到空气中,漆膜厚度最高不到30μm,加上管子表面不平整,涂层很难起到长效的保护作用。与之相比较,紫外光固化防锈清漆的成膜物接近100%,湿膜几乎全部固化为防锈层,可形成厚膜,大大提高了防锈性能。
一般来说,紫外光固化涂料交联度高,收缩率大,漆膜较脆,在钢管生产过程中容易被磕碰掉。采用紫外光固化聚氨酯涂料,可较好地解决这一问题。
聚氨酯涂料具有耐候性、耐磨性、柔韧性好等特点,适合于无缝钢管的涂装[6]。
按现有的生产工艺,钢管表面无喷砂、高压水喷射等表面处理,紫外光固化涂料要能适应低表面处理要求。通过引入特殊结构并含有极性基团的低聚物和附着力促进剂,使之与金属表面产生物理和化学作用,提高对基材表面,甚至锈蚀表面的附着力;控制涂料的表面张力,使之与基材表面匹配,可有效在基材表面延展;调整涂料的组分,增大其对非极性油脂的溶解性,可以将油污溶解并包含在漆膜中;选择分子链柔韧的低聚物,调整交联密度,控制固化膜的体积收缩和玻璃化温度,从而提高其对难附着的锈蚀和油渍的附着力。这些方法较好地解决了紫外光固化涂料在未经表面处理的钢铁底材上的附着力问题[7]。
为了提高防锈性能,加强对涂层质量的监控也很有必要。将涂层厚度、外观、附着力、漏涂点作为涂层的验收项目。具体的技术要求根据涂层防锈性能,参照已有的标准、试验数据和工程实例来确定。一般要求涂层表面平滑、色泽均匀、无暗泡、无麻点、无裂缝,厚度检查应遵循85/85规则,膜厚不够处应补涂到规定膜厚,黏结力要求不低于3MPa。总之,通过对钢管质量的控制,表面适当的前处理,选择合适的紫外光固化涂料,加强涂层质量的监控,可以大幅度提高涂层的防锈性能,满足钢管防锈性能的新要求。
参考文献
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5吴宗汉.浅析硬膜快干防锈涂料的生产与应用.现代涂料与涂装,2005,8(3):40-42
6 CN101845271A无缝钢管用紫外光固化涂料的制备方法[P],2010
7 CN101654587A一种无需前处理的钢铁材料保护用紫外光固化涂料[P],2010