我國熔結(jié)環(huán)氧粉末技術(shù)起步較晚,上世紀80年代才開始引進國外先進的環(huán)氧粉末及工藝,設備。天津瑞遠粉末涂料有限公司在國內(nèi)率先推出了重防腐系列環(huán)氧粉末涂料,打破國外產(chǎn)品的壟斷,在國家許多重點工程上得到應用,取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益,特別是在一些國家重點工程中,瑞遠公司占據(jù)了重要地位,產(chǎn)品應用現(xiàn)場反應良好,不僅保證了工程順利進行,而且為國家節(jié)約了大量工程投資。
熱固性重防腐環(huán)氧粉末涂料又稱熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料,簡稱熔結(jié)環(huán)氧粉末,是一種以空氣為載體進行輸送和分散的固體涂料,將其施涂于經(jīng)預熱的鋼鐵制品表面,熔化,流平,固化形成一道均勻的涂層,簡稱FBE。熔結(jié)環(huán)氧粉末的每個顆粒都均勻地包含所有組成成分,使涂敷的操作過程以及形成的涂層都具有連續(xù)穩(wěn)定的均勻性。熔結(jié)環(huán)氧粉末涂裝過程無三廢污染,是一種環(huán)保型涂料,國外較早開發(fā)于上世紀50年代,在60年代實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。由于FBE具有優(yōu)良的機械性能,抗腐蝕性能和耐久性能,所以被廣泛應用于陸上,水下,海底等管線的防腐涂裝,為處于各種環(huán)境中的管線長期低維護運行提供了可靠的保證。40多年來,經(jīng)過不斷的發(fā)展完善,這項技術(shù)已經(jīng)走向成熟。迄今為止,全球已有20余萬公里以上的管道使用了熔結(jié)環(huán)氧粉末,鋪設于世界各地——從陸地到海洋,從城市到鄉(xiāng)村,從赤道到極地,從平原到山地,河流,湖泊,從西伯利亞草原到非洲沙漠,從美洲大陸到中東海灣,都有熔結(jié)環(huán)氧粉末的應用實例。熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層能夠在各種極端的氣候條件和苛刻的機械應力作用,化學介質(zhì)侵蝕的環(huán)境中得到廣泛應用,足以證明熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層是一種可靠的保護涂層,經(jīng)得起實踐和時間的考驗。
FBE粉末的施工工藝
FBE粉末的涂敷方法主要有：靜電噴涂法,熱噴涂法,抽吸法,流化床法,滾涂法等。管道內(nèi)涂敷一般采用摩擦靜電噴涂法,抽吸法或熱噴涂法；管道外涂敷一般采取靜電噴涂法；異型件采用流化床法或靜電噴涂法。這幾種噴涂方法都有一個共同特點,即噴涂之前需要將工件預熱到某一溫度,使粉末一接觸即熔化,余熱應該能使涂膜繼續(xù)流動,進一步流平覆蓋整個鋼管表面,特別是在鋼管表面的凹陷處,以及焊縫兩側(cè),熔融的涂料流入填平,使涂層與鋼管緊密結(jié)合,較大限度減少孔隙,并在規(guī)定時間內(nèi)固化,較后用水冷卻終止固化過程。
FBE的優(yōu)良特性
1）涂層具有良好的抗化學品性,抗溶劑性,能夠抵御被傳輸介質(zhì)中的H2S,CO2,O2,酸,堿,鹽,有機物等物質(zhì)的化學腐蝕,并能長期接觸含鹽地下水,海水,土壤中微生物產(chǎn)生的各種有機酸等腐蝕物質(zhì)；
2）涂層堅韌耐磨,抗沖擊性及抗彎曲性優(yōu)良,與鋼管之間有極佳的附著力,能有效防止施工中的機械損壞及使用過程中的植物根系和土壤環(huán)境應力的損壞；
3）涂層具有良好的絕緣性,能在陰極保護作用下抵抗化學腐蝕,達到長期保護的目的；
4）涂層具有很高的玻璃化溫度,應用溫度范圍寬,能在–30～100℃之間保持較佳性能；
5）FBE施工方便,無需底漆,固化迅速,可流水線作業(yè),涂裝效率高；
6）管道檢測和修補簡便,涂層質(zhì)量容易控制。
FBE的分類
1）按使用方法可分為：管道內(nèi)噴涂用粉,管道外噴涂用粉,管道內(nèi)外通用粉。管道外噴涂用粉又分為：單層粉,雙層粉,三層結(jié)構(gòu)防腐用粉；
2）按用途可分為：石油天然氣管道用粉,飲用水管道用粉,消防管道用粉,煤礦通風管道用粉,化工管道用粉,石油鉆桿用粉,管件用粉,船舶管道用粉。
3）按固化條件可分為：快速固化,普通固化兩種類型?？焖俟袒勰┑墓袒瘲l件一般為230℃/0.5~2min,主要用于管道外噴涂或三層防腐結(jié)構(gòu),由于固化時間短,生產(chǎn)效率高,適合流水線作業(yè)；普通固化粉末的固化條件一般為230℃/5min以上,由于固化時間長,涂層流平好,適用于管道內(nèi)噴涂。
FBE的防腐機理
重防腐改性環(huán)氧粉末涂料之所以有上述優(yōu)良特征,與原材料的正確選用和加工工藝是分不開的。
1）重防腐粉末涂料的基料是改性環(huán)氧樹脂,它的結(jié)構(gòu)中含有高極性和活性的環(huán)氧基,能與金屬表面形成化學鍵且有很強的附著力,固化劑采用胺類和酚類物質(zhì),屬于加成固化反應,沒有小分子揮發(fā)物放出,不會形成針孔而影響涂膜防腐性,這對防腐涂料是非常重要的。
2）普通環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中,環(huán)氧基只在端基上,因此涂膜交聯(lián)密度低,具有很好的柔韌性,但防腐性,耐高溫性很差。FBE粉末使用的環(huán)氧樹脂是酚醛改性環(huán)氧,即在雙酚A環(huán)氧樹脂的基礎上引入部分苯酚甲醛或甲酚甲醛環(huán)氧樹脂,這兩種樹脂是多官能度熱塑性酚醛環(huán)氧樹脂,反應性很強,涂膜具有優(yōu)異的耐熱性,耐化學品性及很高的玻璃化溫度和硬度,但交聯(lián)密度大,屈撓性較差,須與雙酚A環(huán)氧樹脂摻混,以生產(chǎn)出既有屈撓性又兼顧防腐性的粉末涂料。酚類固化劑是帶有酚羥基的線性酚醛樹脂或多官能鄰–甲酚甲醛樹脂,線性酚醛固化劑的結(jié)構(gòu)和玻璃化溫度與雙酚A環(huán)氧樹脂相似,能與環(huán)氧樹脂很好溶合,并有很好的顏填料潤濕性。此固化劑高溫下與環(huán)氧樹脂反應性極強,形成的涂層柔韌致密,具有良好的物理及化學性能,適合長輸管線的防腐。鄰–甲酚甲醛樹脂是一種多官能度的固化劑,與酚醛改性環(huán)氧樹脂結(jié)合將得到非常好的抗高溫,抗化學品性,適合石油鉆管,消防管道的防腐。
3）重防腐環(huán)氧粉末涂層固化后不會生成酯鍵,所以不會產(chǎn)生逆反應而降低防腐效果。
4）FEB粉末一般選擇經(jīng)表面處理的鈦白粉,鉻綠,鐵紅等無機顏料。這些顏料除具有很好的防腐性能外,對涂膜與鋼管之間的氣泡有很好的消除作用,考慮到陰極保護,顏料的選用應盡量避免磁性及導電性物質(zhì)的引入。填料主要有超細石英粉,云母,硅灰石等惰性功能填料,適當加入有利于降低涂膜的收縮和膨脹系數(shù),并使涂層防腐性能大大提高。填料一般要用偶聯(lián)劑處理,偶聯(lián)劑分子一端與無機填料連成一個整體,提高了涂層的致密性及附著力,降低了吸水性,增強了耐鹽霧,耐海水及耐陰極剝離的能力。
5）重防腐粉末涂料一般應加入不同種類的助劑,以調(diào)整加熱融化時的流變學性能,膠化時間,消除膜內(nèi)及界面氣泡,并提供良好的耐水,耐熱,導靜電,抗流掛等性能。
6）重防腐粉末涂料與普通裝飾型粉末涂料相比加工工藝復雜,生產(chǎn)條件要求嚴格,而且粉末涂料要經(jīng)過表面處理,這樣可以防止粉末堵槍,拉絲,結(jié)塊,老化等現(xiàn)象而不致影響粉末的施工性和貯存性。
