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[公告] 《耐温耐蚀内防腐涂料》连载更新(20221228连载完毕)

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28.9.1.2 化学品储罐内防腐分类

化学品储罐因储存化学品种类千变万化,因此对其耐溶剂性、抗渗透性、耐腐蚀性等各种性能的要求有会有针对性,有时还特别苛刻。制造此类储罐的选材包括碳钢、不锈钢(特种钢材)、搪瓷(无机材料)、工程塑料和玻璃钢等。其中搪瓷(无机材料)、工程塑料和玻璃钢多用于制造中小型管路、管件等,而化学品储罐大多为碳钢、不锈钢材质。

在欧洲标准《Organic coating systems and linings for protection of industrial apparatus and plants against corrosion caused by aggressive media-Part 4: Linings on metallic components》BS EN 14879-4:2007中,在最新由原国家标准《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》GB 50726-2011和《工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范》GB 50727-2011合并修编的最新的国家团体标准(已审查即将正式颁布实施)中都规定,工业设备及管道防腐蚀工程的内表面防腐主要有纤维增强塑料衬里、橡胶衬里、铅衬里、涂料衬里、热塑性塑料衬里、玻璃鳞片衬里、喷涂聚脲衬里、氯丁胶乳衬里、砖板衬里、金属热喷涂层十种形式。其中对储罐、设备、管道等工业设备内表面防护,使其免受酸、碱、盐及溶剂等化学介质腐蚀的涂层定义为“涂料衬里(Coating lining)”,其中以耐腐蚀树脂和颜料、填料及助剂等组成的液体涂料,采用喷涂,辊涂或刷涂等工艺,在工业设备及管道内表面形成的涂层称之为“液体涂料衬里(Liquid coating lining)”。

本节讨论的化学品储罐的防护指的是碳钢、低合金钢材质,再在储罐内表面、外表面进行针对性的防护的一类储罐,其内表面防腐涂层就属于典型的标准中称之为的“涂料衬里(Coating lining)”。

以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年11月24日 PM23:45
于 无锡 江阴  Office

欧阳/老毒物
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只看该作者 46楼 发表于: 2022-11-25

28.9.1.3 碳钢化学品储罐的防腐

28.9.1.3.1 碳钢化学品储罐的外壁腐蚀与防护

从发展历程而言,最初化学品储罐、液舱大多直接采用碳钢,由于碳钢不耐腐蚀,由此产生的内壁腐蚀、化学品受污染等问题相当严重。后来出现了各种采用不锈钢或其内壁采用复合材料作衬里的碳钢,提高了产品的质量,但其高昂的造价、复杂的工艺,以及一旦有问题修复困难、修复成本高等因素都阻碍了其后期的大规模推广。基于此背景下,采用碳钢,外壁涂覆重防腐蚀涂料,内部涂覆合适的化学品储罐/液舱专用涂料成为一种目前应用最广泛、最经济、最方便的措施。

化学品储罐一般都是位于石油化工区、冶炼、氯碱、钢铁等工业地区,空气中的酸性气体溶于雨水或夏季用于降温的喷淋水而引起碳钢表面液膜下的氧去极化反应,溶有电解质的水分就会凝结于碳钢罐体外表面,形成连续的电解质溶液薄膜层,从而造成腐蚀。罐外壁(罐壁及罐顶外壁)受到的大气腐蚀,主要是由于大气中水分、氧气、温差变化,沿海盐雾、化工大气等腐蚀性气体的腐蚀,以及紫外线引起的涂层老化破坏等,一般防腐蚀设计要求:应有较长的防护寿命(一般10 年以上);面漆应具有良好的耐油性、耐沾污性,外观漂亮、醒目,有较好的装饰和标志效果,保光保色性佳;满足长期使用要求,面漆应易于覆涂和维修。

经历了几十年的实际使用经验,随着涂料技术的发展,加上业主对昂贵的维修费用的关注,在引入寿命周期费用分析(Life Cycle Cost Analyst)的概念后,为了减少维护涂装次数,目前最为常用的化学品储罐外壁防腐涂料体系是:环氧富锌底漆或无机硅酸锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆。

28.9.1.3.1 化学品储罐外壁防腐涂料体系
方案
配套体系
干膜厚度/μm
方案1
(富锌、环氧及氟碳系列)

环氧富锌/无机硅酸锌底漆/水性无机富锌底漆15080μm+环氧云铁中间漆12100150μm+氟碳面漆26080μm

>250μm
方案2
(富锌、环氧及聚氨酯系列)

环氧富锌/无机硅酸锌底漆/水性无机富锌底漆15080μm+环氧云铁中间漆12100150μm+丙烯酸聚氨酯面漆 280100μm

>250μm
方案3
(富锌、环氧及单组份面漆系列)

环氧富锌/无机硅酸锌底漆/水性无机富锌底漆15080μm+环氧云铁中间漆12100150μm+丙烯酸橡胶面漆或氯化橡胶面漆280100μm

>250μm

以环氧富锌或无机硅酸锌底漆为主的防腐蚀涂料体系,根据化学品储罐所处的不同腐蚀环境,其干膜厚度在200μm~320μm。环氧富锌底漆的干膜厚度通常不低于50μm。如果采用无机硅酸锌底漆作为防锈底漆,须加上一道封闭连接漆。

传统的环氧(云铁)中间漆干膜厚度通常只可以达到50μm~80μm,高固体分涂料的漆膜厚度可一次喷涂达到150μm~300μm。

如IP国际公司,储罐外壁防腐典型推荐为:环氧磷酸锌底漆Intergard® 251  +  环氧中间漆Intergard® 475HS  +  聚氨酯面漆Interthane® 990(中灰色)或聚氨酯面漆 GTA® 733。罐底外侧(注意不是边缘板)防腐则采用低表面处理环氧涂料Interseal® 670HS。

近年来最新研发成功的聚硅氧烷涂料,有着杰出的耐候性能,而且可以高膜厚施工,这就意味着可以把上面传统型的3~4道涂层系统改为2道涂料系统:环氧富锌底漆75μm + 聚硅氧烷涂料150μm(干膜总厚度225μm)。

部分化学品储罐盛放化学介质是有一定温度的,甚至高温,这时候其外壁防腐还需要考虑涂料的耐高温性能,通常选择有机硅耐高温涂料配套体系。

以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年11月25日 PM20:00
于 上海松江漕河泾 Office

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28.9.1.3.2 碳钢化学品储罐的边缘板、罐底板腐蚀与防护

碳钢化学品储罐罐底是焊接的,这里的腐蚀会格外严重。如果化学品储罐基础以砂层和沥青砂为主要构造,罐底板坐落在沥青砂面上,由于罐中满载和空载交替,冬季和夏季温度及地下水的影响,使得沥青砂层上出现裂缝,致使地下水上升,接近罐的底板造成腐蚀。杂散电流也会引起化学品罐底的腐蚀。

碳钢化学品储罐边缘板在储罐使用一段时间后,由于载荷变化、环境温度、热胀冷缩等都会引起边缘板的腐蚀和开裂。此外,边缘板还是阴极保护的盲区,容易产生腐蚀。

罐外壁地下部分(罐底外部)由于埋于地下, 处于潮湿环境中, 受土壤中水分和微生物腐蚀,一般防腐蚀设计要求:涂层防锈性、耐水性、耐油性要好;应具有良好的耐阴极保护性能;涂层应具有一定抗焊接烧蚀性能。

28.9.1.3.2 化学品储罐罐外壁地下部分(罐底外部)防腐涂料体系
方案
配套体系
干膜厚度/μm
方案1
(富锌漆及环氧沥青漆系列)

无机富锌底漆或水性无机富锌底漆15080μm+环氧沥青厚膜型中间漆1125μm+环氧沥青厚膜型面漆1125μm

>300μm
方案2
焦油环氧系列)

高固体厚膜型焦油环氧底漆1150μm+高固体厚膜型焦油环氧面漆1150μm

>300μm

目前化学品储罐罐底及边缘板多采用防腐防水一体化的解决方案,常用的有PU聚氨酯弹性体材料、SPUA聚脲弹性体材料、聚氨酯改性沥青弹性体材料、GDP硅橡胶改性防水弹性胶材料、CTPU高性能防水涂料等。每种解决方案材料市面上都有成熟的方案和供应商,在此不详述,有需要了解详情的请联系笔者。

以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年11月28日 AM9:00
于 上海松江漕河泾 Office

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28.9.1.3.3 碳钢化学品储罐的内部腐蚀与防腐

28.9.1.3.3.1 油罐内部腐蚀与防腐

在阐述化学品储罐内壁防腐蚀方案前,我们应该先看看目前市场上相对成熟的油罐内防腐涂装的方案。这里说的油罐内壁,按照a)原油储罐、渣油储罐、污油储罐内壁;b)成品油(柴油、汽油等)及中间产品储罐内壁;c)热油储罐(80℃以上,如高含蜡原油储罐)及石脑油(较强溶解性)储罐内壁。

(1)油罐内壁防腐蚀环境及设计要求

28.9.1.3.3.1-1 油罐内壁防腐蚀

区域

腐蚀环境

防腐蚀要求

罐底区(1.8米以下部位)

底部滞留析出水,不同的油质析出水可能呈酸性可碱性,由于析出水的作用,钢材腐蚀严重,主要为溃疡状坑点腐蚀,有可能形成穿孔,是石油产品储罐腐蚀最严重的区域。

1.如采用牺牲阳极保护,静电可从阳极导出,涂层不要求采用导静电品种。

2.涂层屏蔽抗渗透性要好,避免介质渗透造成膜下腐蚀。

3.避免采用电位大于铁的导电材料造成铁作为阳极而造成电化学腐蚀。

罐壁区

直接与油品接触,油品中可能含有水及各种酸、碱、盐等电解质,引起电化学腐蚀,特别是油水及油气交界面,为均匀点蚀,罐壁区的腐蚀较轻。

1.涂膜表面电阻率应在 105109之间,以防止静电积集,保证油品安全。

2、防止钢材的腐蚀。

3.涂料对油质无损害。

罐顶区

不直接与油品接触,但受氧气、水汽、硫化氢等气体腐蚀。腐蚀程度较罐壁区严重。

1.涂膜表面电阻率应在 105-108Ω 之间,以防止静电积集,保证油品安全。

2、耐化工气体腐蚀性优异。

3.涂料对油质无损害

以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年11月29日 AM9:00
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只看该作者 49楼 发表于: 2022-11-29

(2)油罐内壁防腐蚀涂装配套

28.9.1.3.3.1-2 原油储罐、渣油储罐、污油储罐内壁防腐蚀涂装配套
部位
涂装配套
干膜厚度/μm
备注说明

罐底板及罐壁底下部分(1.5m2m)

方案1:环氧防锈底漆1+环氧云铁中间漆2+环氧厚膜型面漆(或无溶剂环氧面漆)1

>350
在配合牺牲阳极保护时,采用绝缘涂层

方案2:环氧防锈底漆1+环氧玻璃鳞片面漆(或无溶剂环氧玻璃鳞片面漆)2

>350
1.5m2m以上罐内壁和浮顶下表面等

方案1:无机富锌(硅酸锌)底漆1+环氧耐油防静电防腐涂料中间漆(黑色,采用导电碳黑或石墨为导电介质)12+环氧耐油防静电防腐涂料(浅色,采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)12

>250
与油品接触面要求涂层导静电

方案2:无机富锌(硅酸锌)底漆1+环氧耐油防静电防腐涂料中间漆(浅色,采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)12+环氧耐油防静电防腐涂料面漆(浅色,采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)12

>250
浮顶罐的浮舱内表面

方案1:无机富锌(硅酸锌)底漆或环氧富锌底漆 1+环氧云铁中间漆12+环氧沥青厚膜型面漆1

>150
密封罐

方案2:环氧沥青厚膜型底漆 1+环氧沥青厚膜型面漆1

>150

方案3:水性环氧防腐底漆3+水性无机富锌底漆23

>150
浮顶罐内壁项部1.5m3m以上部位和拱顶罐拱顶外壁

环氧/无机硅酸锌底漆1+环氧云铁中间漆12+丙烯酸聚氨酯面漆12道,总干膜厚度>250μm

以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年11月30日 AM8:00
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28.9.1.3.3.1-3 成品油(柴油、汽油等)及中间产品储罐内壁防腐蚀涂装配套
方案
涂装配套
干膜厚度/μm
方案1

无机富锌(硅酸锌)底漆1+环氧耐油防静电防腐涂料(黑色, 采用导电碳黑或石墨为导电介质)中间漆12+环氧耐油防静电防腐涂料面漆(浅色, 采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质) 12
200350
方案2

无机富锌(硅酸锌)底漆1+环氧耐油防静电防腐涂料中间漆(浅色, 采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)12+环氧耐油防静电防腐涂料面漆(浅色, 采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质) 12
200350
方案3

环氧富锌底漆1+厚膜型无溶剂环氧导静电油罐漆(采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)1道(无气喷涂)
>250

注:成品油罐内壁底部涂层总厚度不低于300μm,其它不低于200μm中间产品储罐内壁底部涂层厚度不低于350μm其它不低于250μm
以上
欧阳13918593706,13386252202
2022年12月1日 AM8:30
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28.9.1.3.3.1-4 热油储罐(80℃以上,如高含蜡原油储罐)及石脑油(较强溶解性)储罐内壁防腐蚀涂装配套
部位
涂装配套
干膜厚度/μm

和浮 表面 油品接触面

方案1:无机富锌(硅酸锌)底漆1+ 酚醛环氧油罐涂料(黑色)(采用导电碳黑或石墨为导电介质中间漆)中间漆2+酚醛环氧油罐涂料(浅色)(采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)面漆2
>350

方案2:无机富锌(硅酸锌)底漆1+酚醛环氧油罐涂料(浅色)(采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)中间漆2+酚醛环氧油罐涂料(浅色)(采用稀土金属氧化物复合导电粉为导电介质)2
>350

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28.9.1.3.3.2 化学品储罐内部腐蚀与防腐

化学品储罐内壁防腐涂料的选用,主要根据不同的化学品储存介质、储罐类型、温度和压力等进行。没有哪一种涂料可能适用于所有的储存介质。储罐内壁涂料首先要求有很好的防腐蚀性,有良好的耐化学品长期浸泡性能,漆膜无变化、不起泡、不溶胀、不剥离、不污染内盛化学品。在采用涂层防腐时,还需要满足部分化学品储罐的特殊温度、特殊压力等要求。

化学品储罐内壁防腐涂层主要有四大类:无机硅酸锌涂层体系、薄涂型涂层体系、厚浆型重防腐涂层体系和复合材料衬里体系。如果现场有条件实现后加热处理,则还包括一部分需要加热后处理才能发挥出来极限耐化学介质腐蚀的重防腐涂层体系,但现场大面积施工,往往都不具备该条件,故前面三大类还是主流解决方案。极个别特殊情况用到橡胶衬里、塑料衬里、砖板衬里的,都是在流体类型和频率等级、介质温度、温度变化等级、机械载荷等级等有特殊高的要求时,才会去采用,且目前行业内还未有太多成熟的公布于众的案例,目前还处于各家企业自行消化掌握阶段,且这些方案也都不再列入涂层或衬里范畴,因此在本文中不作方案列出。

28.9.1.3.3.2-1 品储罐内壁防腐涂体系
体系
内防腐涂料(/衬里
干膜厚度/μm
无机硅酸锌涂层
溶剂型和水性无机硅酸锌涂料
100125
薄涂型涂层
纯双酚A环氧涂料、酚醛环氧涂料
250300
厚浆型重防腐涂层
少溶剂或无溶剂重防腐涂料(包括无溶剂玻璃鳞片涂料)
3002000
复合材料衬里
纤维增强热固性塑料衬里、玻璃鳞片胶泥衬里、鳞片胶泥和纤维增强塑料复合衬里
10005000
可现场后加温热处理重防腐涂层
部分需要后加温才能发挥极限耐蚀性的陶瓷涂料、杂化涂料、氟树脂涂料
3001500

以上
欧阳13918593706,13386252202
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1.无机硅酸锌涂料(无机富锌涂料)

储罐内壁的无机硅酸锌涂料主要有溶剂型和水性无机硅酸锌涂料两种,干膜厚度设计分别为100μm和125μm。它仅仅适用于一些对有机涂层会发生溶胀的有机溶剂化学品储罐(如石油产品、有机溶剂),不适用于压载水舱和其它酸碱类化学品,适用面非常窄,并且常常和金属热喷复合使用。比如装载甲醇或苯乙烯的储罐,常常采用热喷金属锌或铝,再用无机硅酸锌涂料进行封孔这样的内壁防腐蚀方案。

2.纯双酚A型环氧涂料

以双酚A型环氧树脂为主要成膜物质,采用化学性质稳定的颜填料,聚酰胺为固化剂。纯双酚A型环氧涂料用于化学品储罐内壁涂层体系,尽成本低,施工方便,在液舱内壁防护涂料中已逐渐占据主导地位,如精粗石油类产品、植物油脂、动物油脂、碱液和压载海水等储罐常用到它。但双酚A型环氧树脂耐化学品腐蚀的广谱性(如耐酸性有限)、耐温性都不是非常理想,也不耐强溶剂,所以它不推荐用于装载甲醇、甲乙酮和无铅汽油,仅仅用于一些相对偏中、碱性的化学污水储罐的常温内防腐。

3. 酚醛环氧涂料

酚醛环氧涂料比纯双酚A型环氧涂料具有更优异的耐化学品性能和更高的耐热温度,可以耐多种化学品,对广泛的无机酸、有机酸、碱、盐、食用油、油脂(不论游离脂肪酸含量)、有机溶剂(包括原油、醇、芳香族和脂肪族溶剂)以及热水等较其它涂料品种有更好的抗性,防腐蚀性能优良,因而其应用领域更为广泛,是目前最新一代的化学品储罐/液舱涂料,且有逐渐推广应用的趋势。比如纯双酚A型环氧涂料不耐丁醇,而酚醛环氧涂料可以耐受。在热水箱,纯双酚A型环氧涂料只能耐到40℃左右,超过60℃则严禁使用,而酚醛环氧涂料可以耐至95℃。

选择不同的酚醛环氧固化剂,得到的成膜物交联密度越高,其耐腐蚀性能和耐温性能也越佳。脂环胺固化的酚醛环氧涂料(如采用改性异佛尔酮二胺作为固化剂可提高其交联密度)比普通双酚A型环氧树脂涂料、以及其他固化剂进行固化的环氧酚醛涂料具有更优异的耐温性能(其持续最高耐温极限为200℃),可耐更高浓度的硫酸和盐酸,具有优异的防腐性能,甚至可用于0~200℃范围内的保温层下的防腐(俗称CUI腐蚀)。也可以采用多官能团的环氧树脂为基料,以多环脂环胺为固化剂,辅以合适的颜填料和助剂,此类环氧树脂漆也具有耐高温、耐腐蚀的良好性能。酚醛环氧涂料大量用于石油化工设备、化学品储罐的内壁重防腐涂装。

目前酚醛环氧化学品储罐/液舱涂料,国际知名的涂料公司都有生产,如丹麦Hempel的酚醛环氧漆15500、85671;英国国际油漆International Paint的Interline® 850/984/994/9001;挪威JOTUN的Tankguard® Special酚醛环氧液舱漆、Tankguard® Storage酚醛环氧储罐漆;美国PPG的AMERCOAT 91环氧酚醛储槽衬里涂料、AMERCOAT® 253环氧酚醛储罐衬里涂料;Sigma® PHENGUARD 930/935/940酚醛环氧底/中/面涂料等。

4. 少溶剂或无溶剂重防腐涂料

用于化学品储罐内壁防腐的厚浆型少溶剂或无溶剂重防腐涂料有:少溶剂或无溶剂双酚A型环氧涂料、少溶剂或无溶剂酚醛环氧涂料(常温固化)、无溶剂聚氨酯涂料、厚浆型环氧玻璃鳞片涂料、厚浆型双酚A型乙烯基酯玻璃鳞片涂料、厚浆型酚醛环氧型乙烯基酯玻璃鳞片涂料等。用于化学品储罐内壁防腐的厚浆型涂料一般都需要做到500μm~1000μm的干膜厚度,部分化学品场合,乙烯基酯玻璃鳞片涂料在储罐内壁的涂层设计干膜厚度达到1500μm。

双酚A型乙烯基酯玻璃鳞片涂料和酚醛乙烯基酯玻璃鳞片涂料对除含氟酸以外的无机酸的耐受性较好。酚醛乙烯基酯玻璃鳞片涂料比双酚A型乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料对酸液有更优异的耐温性能。

如IP国际油漆公司对于化学品储罐内壁及底板内侧防腐典型推荐为:乙烯基酯底漆Ceilcote® 380Primer  +  第一道酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片漆Ceilcote® 242Flakeline  +  第二道酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片漆Ceilcote® 242Flakeline  +  第三道酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片漆Ceilcote® 242Flakeline,总干膜厚度达到1500μm。

5. 玻璃鳞片胶泥(/涂料)

用于化学品储罐内壁防腐的玻璃鳞片胶泥防腐材料有:环氧及环氧呋喃玻璃鳞片胶泥、双酚A型乙烯基酯玻璃鳞片胶泥、酚醛环氧型乙烯基酯玻璃鳞片胶泥等。用于化学品储罐内壁防腐的衬里型鳞片胶泥一般都需要做到1000μm~3000μm的干膜厚度,每道胶泥一般就达到1000μm。玻璃鳞片胶泥不可以耐氢氟酸,遇到含氟类化学介质盛放时,需要采用石墨粉、重晶石粉等不含二氧化硅以及碱性成份的填充料制造的乙烯基酯防腐胶泥。

6.纤维增强热固性塑料衬里及复合衬里

用于化学品储罐内壁防腐的纤维增强热固性塑料衬里的常温现场施工的防腐树脂材料主要有:环氧树脂、间苯型耐腐蚀不饱和聚酯树脂、双酚A型耐腐蚀不饱和聚酯树脂、双酚A型乙烯基酯树脂、酚醛环氧型乙烯基酯树脂、高交联密度型耐溶剂乙烯基酯树脂等。用于化学品储罐内壁防腐的纤维增强热固性塑料(俗称玻璃钢)衬里一般都需要做到1000μm~3000μm的厚度,采用多层连续纤维增强材料(短切毡、无捻方格布、连续表面毡等)达到设计厚度。玻璃纤维增强时不可以耐氢氟酸,遇到含氟类化学介质盛放时,需要采用有机纤维进行增强。

鳞片胶泥和纤维增强塑料是可以复合在一起使用的,一般先进行短切毡的积层再做鳞片胶泥。根据设计方案可以在较宽范围内选择积层方案和材料。

7.部分需要后加温才能发挥极限耐蚀性的重防腐涂料

有机涂层的耐化学品性能受到固化交联密度的影响很大,部分重防腐涂料在不能加热后处理时,并不能发挥出来极限耐腐蚀性能。如现场有条件进行后加温固化处理(即使只可加热到40℃~60℃的环境温度),则就有很多超级超腐蚀重防腐涂料可以选择了,典型的:加热后固化型酚醛环氧涂料、多官能团或杂环类加热后固化型环氧重防腐涂料、烘烤型酚醛涂料、部分有机-无机杂化类涂料、部分陶瓷重防腐涂料。

其中有机-无机杂化类涂料,在这里举一个例子。ChemLINE 784杂化重防腐涂料(美国APC公司商品)是由改性环氧基聚合物组成的一种极高交联密度的防腐蚀材料,其分子结构中具有28个可交联官能团,采用芳香胺固化交联,可结合转变成784个交联点,其性能优于5官能团(25个交联点)的Siloxirane环氧树脂和2官能团(4个交联点)的乙烯基酯树脂。与一般的防腐蚀涂料比较:ChemLINE 784分子间以醚键(C-O-C)占主导地位,醚键是一种极强的化学键,具有极好的柔韧性和耐蚀性;与环氧树脂相比ChemLINE 784不含有羟基;与乙烯基树脂相比ChemLINE 784没有酯键,因此,能经得起各种水解和酸性的侵蚀。实验室对比测试,酚醛环氧涂层可以耐受35种化学品浸泡,酚醛乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料耐受58种化学品浸泡,而ChemLINE 784杂化重防腐涂料却可耐受131种化学品浸泡。通过对多达5000种化学试剂测试,实验结论证明ChemLINE 784具有优异的耐腐蚀性能,几乎可耐各种腐蚀介质,如98%硫酸浸泡之后无软化、溶胀、粉化现象,仅涂层表面轻微发粉红;37%盐酸浸泡后无软化、溶胀、粉化 现象,涂层表面光滑;甲醇、二氯甲烷、纤维素溶剂浸泡后无软化、溶胀、粉化现象,涂层表面光滑。

8.部分静电喷涂型粉末涂料

化学品储罐在有条件的情况下,可进行粉末涂料的静电喷涂,并进行加热后固化处理,最大限度发挥粉末涂料的重防腐性能等各种优异性能。适用于化学品储罐“涂料衬里”的内表面防腐的静电喷涂型粉末涂料主要为环氧粉末涂料、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物(PFA)涂料、三氟氯乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)涂料、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)涂料)。

9.金属热喷再进行涂装封孔的复合涂料

金属热喷涂层工程主要用于汽车行业、造船行业、水利工程、海洋平台及设备、海洋离岸钢结构设备、海上和陆地风力发电塔筒及法兰等连接设备、海水平面以下以及浪花飞溅区钢结构设备、箱式桥梁钢结构设备、煤化工脱硫系统钢结构设备、焦化厂脱硫系统钢结构设备、碳钢溶剂罐内防腐、氯碱行业碳钢罐、啤酒等行业碳钢罐等。近年来,金属热喷锌、铝及其他合金涂层,在设备磨蚀部位修复,再制造表面工程领域、机械设备零部件精密加工、设备及零部件维修、化学应力腐蚀场合设备容器及管道防腐得到广泛应用,例如生产时由酸、碱或盐、醇或醚等有机溶剂、侵蚀性气体和粉尘颗粒导致的腐蚀,这类应力往往发生在诸如炼焦厂、酸洗车间、电镀厂、染料厂、造纸厂、化纤厂、木浆车间、制革厂、炼油厂、煤化工脱硫系统、氯碱厂、农药厂、化工中间体厂、制药厂、食品饮料厂(如啤酒厂)的设备及管道中。因此金属热喷涂是不可或缺的防腐蚀措施之一。

化学品腐蚀环境下的金属热喷涂层推荐厚度可参考《热喷涂 金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》GB/T 9793和《工业设备及管道防腐蚀工程技术标准》合并团标GB 50726~50727,见表28.9.1.3.3.2-2的规定。

28.9.1.3.3.2-2 化学品介质浸泡状态下储罐、容器、设备及管道金属热喷复合涂层
化学应力a腐蚀介质
  
推荐厚度(μm
醇类储罐

金属热喷材料:  

Al99.5

as(/+s)厚度:150250

涂装封孔b      

导静电涂料

oc厚度:80120

冷媒(制冷剂)等压力罐

金属热喷材料:      

Zn99.9ZnAl 15

as(/+s)厚度:6080

涂装封孔:  

----

oc厚度:0(不封孔)

焦化厂、煤化工脱硫系统洗涤塔等

金属热喷材料:    

Al99.5

as(/+s)厚度:120180

涂装封孔b    

涂料

oc厚度:100150

化工中间体(农药、制药有机物)储罐、管道

金属热喷材料:

Al99.5ZnAl 15Zn 99.9AlMg 5

as(/+s)厚度:180250

涂装封孔b  

涂料

oc厚度:100150

食品饮料厂(如啤酒厂)储罐、管道

金属热喷材料:

Al99.5316L不锈钢等

as(/+s)厚度:100150

涂装封孔b

食品级涂料

oc厚度:80120

注:1表中“as”代表金属热喷涂层,“s”代表封闭层,“oc”代表涂装封孔层;
           2“a”表示化学腐蚀环境,源于工厂生产时产生的污染物,会使局部腐蚀加重;“b”表示涂装封孔采用的有机涂料适用于该环境。
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28.9.2 耐浸泡状态化学品介质腐蚀的涂料或衬里的选择建议

28.9.2.1化学品介质的腐蚀特性

①介质成分(酸、碱、盐、溶剂类型)

酸、碱类介质的腐蚀性,首先是取决于它们的强度。强酸(如硫酸、硝酸、盐酸)、强碱(如氢氧化钠)对材料有较大的腐蚀性,其中含氧酸对有机材料的破坏性最大。浓硫酸、硝酸对木材、沥青的腐蚀,在短时间内就使材料失去强度。强度相同的含氧酸和无氧酸对无机材料的腐蚀性大致相等。氢氟酸对许多有机和无机材料的腐蚀性不大,但是却对二氧化硅和含氧化硅成分的材料(如玻璃、陶瓷等)具有强烈的腐蚀性。中等强度的磷酸和弱酸对有机材料腐蚀性很小,甚至没有腐蚀,例如磷酸对沥青,醋酸对木材等。

在碱类介质中,苛性碱的腐蚀性最大,碱性碳酸盐(如碳酸钠)次之。氨的水溶液的腐蚀性相对比较小,因为它在水溶液中离解度低,而且挥发性大。

盐类介质的腐蚀性比较复杂。盐溶液的腐蚀有化学和物理的两个方面。在干湿交替和温度变化条件下,多数盐溶液都会出现结晶膨胀,因此它对混凝土、砖砌体、木材等材料均有物理破坏作用。由钠、钾、铵、镁、铜、铁与硫酸根离子所构成的硫酸盐对混凝土、粘土砖的腐蚀性最大,但是硫酸盐对木材的腐蚀性较小。含氯盐对钢和钢筋混凝土内的钢筋均有较大腐蚀性,但相比之下对混凝土的腐蚀性较小。

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介质的含量浓度pH

介质的腐蚀性与其含量或浓度有密切的关系。酸碱浓度最直观可以采用pH值表达。在多数情况下,介质的含量或浓度愈高,腐蚀性愈强。但也有少数例外,例如;浓硫酸作用于钢或浓硝酸作用于铝,都能在材料表面生成保护性的钝化膜;对某些自由基固化类热固性树脂,稀碱比浓碱的腐蚀性大,水玻璃类材料耐浓酸的性能比耐稀酸的性能好。含多种介质时,需要去深究每种介质的浓度和含量。部分情况下存在叠加效应,如酸的叠加效应。部分还存在协同效应,如铬酸中含硫或者硫酸,腐蚀性能就会因协同效应而加倍。实际生产过程中,介质的浓度往往是变化的,因此在对介质的浓度作出估计时,应综合考虑其各种因素。

浓度的影响不一,例如在盐酸中,一般浓度愈大,腐蚀愈严重。碳钢、不锈钢等在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重,而当浓度增加到60%以上时,腐蚀反而急剧下降。铅则相反,硫酸浓度愈小,腐蚀也小,当硫酸浓度超过96%,腐蚀急剧上升。不锈钢对稀硝酸的抗蚀能力很强,但在95%以上的浓硝酸中腐蚀加重。铝在80%以上的浓硝酸中耐蚀性很强,但在中或低浓度的(>0.5%)硝酸中腐蚀反而严重。这与膜的生成或破坏、络合离子的产生等有关。

一般地说,对腐蚀性不强的电解液,如盐溶液、水等,随电解质浓度的増加,溶液的导电性增加,因此腐蚀性也有所增长。对于非电解液如有机溶液,其腐蚀性一般也随浓度增大而增加。在选材时,若浓度变动范围包含腐蚀突变边缘,就须特别注意,如设备内硫酸的浓度通常在80%以上,但偶尔也会低到60%以下,那么设备就不应用碳钢制造。

还必须注意一些特殊情况,如贮存浓度98%硫酸的钢槽,偶尔会放空,这时槽壁粘附的浓硫酸吸收了空气中水分,变为稀酸,对槽壁会产生严重的腐蚀。解决的办法就是使钢设备内总是充满浓硫酸,否则就需釆取防护措施,如加耐酸砖衬里。另外也要防止稀溶液变浓,如碳钢锅炉铆钉缝内贮存的稀碱液,和不锈钢设备缝隙内含氯离子的稀液,蒸发后达到一定的浓度,可引起应力腐蚀破裂。

设备由各部分浓度不同,则会引起浓差电池。如容器底部沉积了泥浆,溶液变浓,上部液体流动,浓度保持一定,两部分浓度产生了差别,使底部成为电池的阳极而加速腐蚀。

氢离子是有效的阴极去极剂,所以一般pH值越小,金属的腐蚀越大。在电动序中位于氢前面(电位比氢低)的金属在酸中已将氢置换。当溶液中有氢放出时,说明金属的腐蚀过大,没有实用价值,两性金属如铝、锌、铅则在pH较高的溶液中腐蚀严重。pH值改变,腐蚀产物和保护膜的溶解度也有所改变。如铝在pH58时,保护膜是稳定的,在低于5和高于8时,腐蚀增大。表28.9.2-1列出了一些金属产生最小腐蚀时的pH值。还可以利用-pH来研究pH值在不同电位下对金属腐蚀的影响。选材时对水、海水、中性溶液、盐溶液等介质应注意它们的pH值。

28.9.2-1 一些金属产生最小腐蚀时的pH
金属
pH
6.5
8
8.5
11
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③含水量、杂质,氧、氧化剂和还原剂

气体、固体和非水溶液的含水量(广义含水量)有时对腐蚀起着重要作用。一般情况下,干燥大气的腐蚀性较小,越潮湿,对金属的腐蚀也越大。少量水分对腐蚀可能产生不同的影响,有些有机物含少量水分(0.1%)时对金属不腐蚀,完全无水时腐蚀反而增强,如醇类对铝,酚类对低碳钢的腐蚀就是如此。相反,无水的氯化溶剂不腐蚀,但如含有少量水时,则会生成腐蚀性强的盐酸,干的氧化铝和氧化镁不产生腐蚀,当有少量水时腐蚀性増加。超过露点,水就变为汽态了。所以选材时要注意处于露点边缘的环境,因为危险的腐蚀液在低于露点时就会冷凝下来,由于空气中存在水分,许多物质具有吸水性,接触空气后会由干变湿,由浓变稀。前已述及,如贮存硫酸的空钢槽和贮存硝酸的空铝槽,由于有空气进入,空气中的水分使槽壁残留的酸变稀,引起腐蚀,所以这类贮槽应始终保持密闭,不让湿空气进入。

选材者往往只注意环境中主要成分,而忽略杂质,特别是微量杂质。但在某些情况下却往往由于杂质引起了严重的腐蚀。杂质的影响不一。如酸溶液中含有微量氯离子,就会生成腐蚀性很强的盐酸,即使在中性溶液中,氯离子也会破坏钝化膜,使不锈钢这类易钝化的金属产生晶间腐蚀(往往以孔蚀表现出来)。醋酸中如含有氯离子、氯酸根离子,腐蚀会剧增,如在99%醋酸中,氯离子浓度为0.002%时,腐蚀率为0.001毫米/年,当氯离子浓度为0.002%时,腐蚀率激増到1.8毫米/年。氯离子还可引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀破裂。微量的氨或铵离子则会引起铜和铜合金的应力腐蚀破裂。硫也是一种有害杂质。原油、气和石油产品如含有少量硫,腐蚀就剧増。大气中含有微量SO2或H2S(可能由烟囱气排出),也使腐蚀性大大增加,还能引起设备、建筑物的应力腐蚀破裂。CN-、NH4+能与金、银、铜等形成络离子,因此会促进这些金属的腐蚀。Fe3+、 Cu2+等因能促进阴极去极化(在阴极吸收电子还原为Fe2+、Cu+),所以也会促进金属的腐蚀。对于不锈钢来说,因为这些氧化性离子可以将腐蚀电位提高到钝化区,促进钝化,所以反而有利。不锈钢设备外部用石棉绝热层包住,由于石棉层有Cl-(MgCl2)浸出,水分蒸发后,Cl-浓度增大,以至使不锈钢产生应力磨蚀破裂。微生物也可算一种杂质,例如硫酸盐还原细菌就是引起石油和土壤腐蚀的一个重要因素。还有些特殊的因素是选材时考虑不到的。在分析腐蚀原因时,不可忽略这些因素。

溶液内有没有溶解的氧或氧化剂,在许多情况下对腐蚀起决定作用。含有氧时,对镍、铜及其合金有害,对于能生成保护性氧化膜的金属则有利。后者要看氧化能力是否使金属正好达到钝化区内,如过大(过钝化)或过小都会使腐蚀增加。选材时应先确定环境内有没有氧化剂或还原剂。有时认为没有氧,结果却有氧进入,引起了意外的腐蚀。有时以为有氧,但因同时有还原剂,结果氧被除去了。例如泵的填料可以漏入氧,接触空气的液面也能进氧。硫化物、污水、甚至腐蚀产物都是去氧的还原剂。加热到沸点也能赶走氧。铬镍奧氏体钢在无氧的还原酸中最易腐蚀。用它作酸洗黄铜件的硫酸槽时,效果很好。后来改为酸洗钢件,槽很快就被腐蚀了。这是因为酸洗黄铜时,产生的硫酸铜是氧化剂,起了缓蚀作用。氧和氧化剂在不同环境对不同金属所起的作用不同。

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④介质的相态、流速

腐蚀介质的形态分为气态、液态和固态三种。一般说来,液态介质的腐蚀性最大,气态介质次之,固态介质最小。气态介质是通过溶解于空气中的水分,形成溶液后才对材料产生腐蚀。固态介质只有吸湿潮解成为溶液才有腐蚀作用。完全干燥的气体或固体不具有腐蚀性。但是,自然环境中不存在完全干燥的条件,因此,凡是有腐蚀性介质的地方,就会不同程度地产生腐蚀,其中重要条件之一便是环境湿度、水分和介质的溶解度。气体腐蚀的强度一般不会达到类似溶液腐蚀的强度。溶解度小、吸湿性差的固态介质,其腐蚀性一般较小。

流速对腐蚀的影响是复杂的,多数情况下,流速越高,腐蚀越大。在腐蚀发生时,金属面上会生成一层腐蚀产物的保护膜,另外,和金属面接触的活性物质的浓度比溶液中活性物质的浓度低。当溶液流动快时,一方面把腐蚀产物冲走,一方面又带来更多的活性物质(如氧),促进阴极去极化,加速了腐蚀的进行。上述情况,限于浓差控制的腐蚀过程。对于活化控制的类型,流速的影响则不大。

在浓度较低的溶液中,腐蚀后金属表面活性物质的浓度大为降低,因此溶液流动对于腐蚀能否继续进行起着重要作用。如水中氧的浓度很低,腐蚀发生后氧很快被消耗,腐蚀会停止,这时水的流动就成为补充氧的因素,也是使腐蚀继续进行的最重要因素。对于易钝化的金属,当流速增大时,如果氧化能力使金属达到钝态,腐蚀反而会下降。

流速增大还有一些好处,可使金属表面各部分溶液成分均一,避免形成浓差电池而产生孔蚀。缝隙和死角处氧不易达到,缓蚀剂也不易补充,最易遭受局部腐蚀,而高流速可减轻这种危害,特别是对于易产生孔蚀的钝态金属如不锈钢、铝等更为有利。不锈钢在静止的海水中容易产生孔蚀,但作为泵叶轮耐蚀性却良好。有一台不锈钢透平机停车后没有将海水放出,结果使部件发生孔蚀。

还要注意设备内部介质流速变化引起的浓差电池,如换热器列管内可保持常速,但管外则不可能,由于流速不同,会引起局部地区的腐蚀。设计时一般使腐蚀性较强的液体在管内流,冷却水则在管外,以减轻腐蚀。

流速过大总是不利,它会冲刷保护膜,产生旋涡、湍流、空泡,引起严重的冲击、摩损和空泡腐蚀。泵的叶轮和壳体、液体进口和出口、管道的转折点、法兰的接头等处都容易发生湍流,破坏钝化膜,使暴露的金属面成为易腐蚀的阳极。适当加大管径,如浓硫酸管管径加大可减小流速,避免产生严重的旋涡和湍流。设备或管道的被冲击部位要加厚或使流体改变流向。为了避免空泡形成,流体应保持较小的压差。

一般流速应保持在0.7mm/s~2.6mm/s之间。高速下的腐蚀常为低速的数倍,如输送发烟硫酸的碳钢管可以较长期使用,但碳钢离心泵72小时就腐蚀坏了。选材时对高速环境一定要用腐蚀率较小的材料。

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⑤介质的温度、温变、温变频率、湿度

温度、温差、温度变化频率对介质的腐蚀程度是有直接影响的。一般说来,温度升高,腐蚀性加大。例如,耐酸砖可耐常温下碱液的作用;但是当碱液升温到40℃以上时,耐酸砖会逐渐出现腐蚀;而当碱液达到熔融状态时,耐酸砖就完全不耐蚀了。不同介质对不同材料的腐蚀,其温度的影响是不一样,有的影响小些,有的影响很大。介质的温度影响,需要结合具体生产条件进行判定。温差越大、温度变化频率越高,大部分情况下,腐蚀性越大。

腐蚀是一种化学反应,每升温10℃,腐蚀速度约增加1~3倍,通常腐蚀率总是随温度而上升。温度升高,扩散速度增大,同时电解液电阻下降,所以使腐蚀电池的反应加快。但也有例外。因为影响腐蚀的因素很多,当升温可以降低其它因素的作用时,腐蚀也可能随之降低。例如氧在水中是阴极去极剂,是促进腐蚀反应的主要因素,升温后氧在水中的液解度减小,达到70℃~80℃以上时,腐蚀显著下降。温度对膜层也有重要影响,在一种温度下生成的膜在另一温度下就可能溶解。例如锌在自来水中,50℃时产生的膜是有保护性的,50℃~90℃间,膜的保护性较差,附着力低,90℃以上时又形成紧密的保护膜。

有些介质在湿态(有水存在)时使材料严重腐蚀,在干态时(无水,或水蒸汽)腐蚀减小。如盐酸在露点以下时对钢铁腐蚀严重,超过露点,腐蚀反而下降,直到260℃以上,盐酸的气体与铁的高温反应又激烈増加。

温度对腐蚀的影响是复杂的,不能由一个温度下的腐蚀率去推断其它温度下的腐蚀率。但是,除了一些特殊情况外,一般地可以对某料材料在一定的环境中规定一个温度极限,超过这个极限,腐蚀过大,就不能应用。

选材者一般不会忽略环境的温度,但是不仅要注意主流温度,还应注意各部分是否存在温差。温差会产生温差电池,使高温部分遭受意外腐蚀。另外,有些部位局部过热,可能超过温度极限,有些有可能局部过冷,使有危险的冷凝液析出。在熔盐、碱和液态金属中,温差还会产生物质转移现象,金属在热端溶解,在冷端沉积,造成破坏。

对于换热设备,因为金属壁上存在一层热阻薄膜,所以传热面和流体本身存在一温差,根据传热公式可以大致算出两壁和流体的温差。有一个不锈钢(铬18镍9钼2)蒸汽加热盘管,用来加热稀硫酸至60℃,根据在60℃稀硫酸中的试验结果,腐蚀率只有0.1毫米/年左右,但只用了几个月就腐蚀穿透了。原来是因盘管内蒸汽压高,管壁温度实际上达到100℃。改用耐100℃稀硫酸的20号合金,用了五年以后仍未坏。

换热器入口处温度常超过器内液体的平均温度,入口附近溶液甚至可以沸腾。器壁如结垢或生成腐蚀产物膜,由于导热不良,也会引起局部过热。石油裂解气温度在800℃以上,在不锈钢换热器内通入过热蒸汽冷却,由于蒸汽内含有微量NaCl,在管内壁沉积,造成局部过热,达到800℃,使NaCl熔融,严重腐蚀不锈钢。要避免这种情况,需要使用绝对不含NaCl杂质的二次蒸汽。

烟道气在高温下对碳钢不腐蚀,但经过一系列设备后,温度下降到露点,液体开始冷凝,烟道气含有微量SO2,一部分又转化为SO3,因此冷凝液中含有亚硫酸和硫酸,使钢板腐蚀,若加入少量氨与硫酸反应生成硫酸铵,既可降低露点,还能增加热效,减少腐蚀。

总之,温度对腐蚀是一个重要因素,选材时不仅要考虑正常的温度波动范围,还应考虑各种意外情况。

湿度是决定气态和固态介质腐蚀速度的重要因素。对金属材料而言,当空气中的水分不足以在其表面形成液膜时,电化学腐蚀过程就无法进行。对钢筋混凝土也是如此,水分加速混凝土的碳化,也为混凝土内钢筋的腐蚀提供了条件。各种金属都有一个使腐蚀速度急剧加快的湿度范围,称临界湿度。钢铁的临界湿度为60%~70%。对混凝土内的钢筋,在相对湿度接近80%,且处于干湿交替条件下,腐蚀最容易发生。当环境相对湿度小于60%时,对各种建筑材料的腐蚀大大减缓。干湿交替环境容易使材料产生腐蚀。它可以促使盐类溶液再结晶,使金属材料具备电化学腐蚀所需的水分和氧,使固态、液态介质相互转化而产生渗透和结晶膨胀。环境中的水对腐蚀影响也很大,不但提高环境湿度,而且可直接溶解介质,例如易溶固体在有水作用的环境下(常见的如室外雨水).可以形成浓度很高的盐溶液,大大加剧了腐蚀性。

以上
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2022年12月13日 AM9:30
于 上海松江漕河泾 Office

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只看该作者 59楼 发表于: 2022-12-14

⑥设备载荷、应力、应变、震动、变化频率、开停车状态等其它因素

介质的作用条件包括介质作用的频繁程度,作用量多少,持续作用时间的长短等。例如容器中的介质对容器的内壁是长期持续作用;偶尔泄漏的介质对地面的作用是短期的;水沟内的污水则是经常、大量作用。经常、大量、长期作用的介质的腐蚀性较大。

外界作用条件主要包括载荷、应力、应变、震动等因素。这些因素是从侧面影响介质对材料的腐蚀性的,尤其是涂料、衬里防腐时,由于外界作用力使防腐层容易脱落,介质更容易渗透穿过防腐层,侵蚀基材。

以上
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2022年12月14日 AM11:30
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