■曾偉偉，馬 剛，尹武英 ■中建安裝工程有限公司西南公司，四川 成都 610041

1 前言

石油化工管道、鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備處于酸、堿等強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，面臨著強(qiáng)烈的腐蝕作用。如何有效的減緩腐蝕效應(yīng)，延長工程的使用壽命，降低工程的維護(hù)成本，是一項(xiàng)十分必要而有意義的工作。無機(jī)富鋅底漆作為一種優(yōu)良的防腐底漆，可以有效的減緩腐蝕作用，提高涂層的防腐年限，保證工程的使用壽命。

無機(jī)富鋅底漆通過和鋼材表面結(jié)合形成保護(hù)層，并且通過屏蔽、緩蝕、電化學(xué)保護(hù)等方法來消除和減緩腐蝕效應(yīng)。無機(jī)富鋅底漆作為長效型防腐涂料涂裝配套體系的底漆，相比其它品種底漆具有防腐性能強(qiáng)，耐熱性優(yōu)良，附著力好，耐候性好，不影響焊接施工、無毒等優(yōu)點(diǎn)。無機(jī)富鋅底漆已成為船舶、橋梁、海上鉆井平臺(tái)、碼頭、管道、貯罐等重防腐涂料領(lǐng)域中的主要配套底漆品種。

2 無機(jī)富鋅底漆的分類及防腐機(jī)理

2．1 無機(jī)富鋅底漆的分類

無機(jī)富鋅底漆分為水性無機(jī)富鋅底漆和溶劑型無機(jī)富鋅底漆。水性無機(jī)富鋅底漆是以硅酸鉀為主的成膜反應(yīng)物質(zhì)與鋅反應(yīng)生成硅酸鋅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而完成漆膜的固化成膜。水性無機(jī)富鋅底漆是后固化型無機(jī)富鋅底漆;溶劑型自固化無機(jī)富鋅底漆，以醇類溶劑為主，因此也稱之為醇溶性無機(jī)富鋅底漆，以正硅酸乙酯水解預(yù)聚體作為成膜物，是一種自固化型無機(jī)富鋅底漆。

2．2 無機(jī)富鋅底漆的防腐蝕機(jī)理

無機(jī)富鋅底漆的防腐機(jī)理是基于金屬鋅對(duì)鋼鐵的陰極保護(hù)作用。因?yàn)榻饘黉\的電化學(xué)活性(其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0．4V)比鐵(-0．76V)活潑，所以當(dāng)水分入侵涂層時(shí)，在陽極區(qū)鋅由于失去電子而被腐蝕掉，在陰極區(qū)的鋼板表面不斷得到電子，從而受到保護(hù)。同時(shí)，鋅作為犧牲陽極形成的氧化物還可以對(duì)涂層起到一種封閉作用，加強(qiáng)了對(duì)涂層的保護(hù)。

無機(jī)富鋅底漆的電化學(xué)反應(yīng)方程式如下:

無機(jī)富鋅底漆的防腐蝕機(jī)理，主要有電化學(xué)保護(hù)和化學(xué)防護(hù)兩類［1］。

電化學(xué)保護(hù):金屬鋅比鐵活潑，容易失去電子，在微電池中鋅作為犧牲陽極，失去電子變成離子鋅，使鐵得到了保護(hù)。

化學(xué)防護(hù):鋅在涂層表面會(huì)反應(yīng)形成碳酸鋅、氯化物及絡(luò)合物等，這些生成物結(jié)構(gòu)致密，是極難溶的穩(wěn)定化合物，沉結(jié)在涂層表面，能有效地防止氧、水和鹽類的侵蝕，起到防銹的效果，使鐵得到保護(hù)。

3 無機(jī)富鋅底漆在涂裝過程中的施工要求

防腐施工質(zhì)量好壞對(duì)油漆涂層的抗腐蝕性能影響極大。在實(shí)際施工過程中由于施工方法不當(dāng)或操作錯(cuò)誤而達(dá)不到預(yù)期防腐效果。因此必須嚴(yán)格控制過程的施工質(zhì)量，按設(shè)計(jì)文件和施工規(guī)范施工，從而達(dá)到要求的防腐效果。影響無機(jī)富鋅涂料施工性能的主要因素有施工中配合比的控制、鋼材的表面處理、施工環(huán)境［2］等因素。

3．1 涂刷施工前的實(shí)驗(yàn)工作

無機(jī)富鋅底漆組分配比的準(zhǔn)確性對(duì)涂層的施工質(zhì)量有重要影響。在施工前必須重視配比確定的實(shí)驗(yàn)工作。要在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件的條件下，依據(jù)產(chǎn)品使用說明書，通過配比實(shí)驗(yàn)，考察不同配比條件下油漆涂層技術(shù)參數(shù)的變化，確定最佳配比。

在環(huán)境溫度為25℃、無風(fēng)條件下。考察不同甲乙組分的配比對(duì)表干時(shí)間和附著力［3］的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3-1。通過配比實(shí)驗(yàn)，在最佳配比條件下，漆膜的的干燥時(shí)間、附著力、耐鹽水性等技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到較優(yōu)效果。

3．2 表面處理的影響

圖3-1 甲乙組分配比對(duì)表干時(shí)間和附著力的影響

施工過程中管道在涂刷涂料前，都已經(jīng)部分發(fā)生了腐蝕，金屬表面覆蓋著一層金屬氧化皮或者鐵銹。如果金屬氧化皮或者鐵銹不清除或者除銹不徹底，都會(huì)造成后期漆膜表面的返銹問題。涂料的性能通常與表面處理的清潔程度成正比。表面必須清潔，不得有水、油脂或受任何污染。尤其是油污類污物，應(yīng)徹底清除，否則涂層會(huì)出現(xiàn)剝落，涂層的附著力會(huì)降低，達(dá)不到預(yù)期的防銹效果［2］。通常表面處理的方法有手工、動(dòng)力工具打磨和噴射處理等，不同的處理方式所帶來的效果是不同的，見表3-1。

在其他施工條件一定的條件下，不同除銹處理質(zhì)量對(duì)涂刷無機(jī)富鋅底漆60天后管道表面的返銹的影響如圖3-2和圖3-3所示。由圖可知，表面處理不徹底或者除銹后未有效清除殘留的鐵銹，會(huì)造成嚴(yán)重的返銹問題。

表3-1 不同處理方式對(duì)附著力的影響

3．3 施工環(huán)境的影響

現(xiàn)場(chǎng)的空氣濕度、溫度和風(fēng)速等條件都會(huì)對(duì)涂料涂層的物理性能和漆膜外觀成形質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)存在溫度高、濕度低，有風(fēng)、陽光直射這些條件時(shí)，由于干燥速度過快就會(huì)出現(xiàn)諸如刷涂拉絲、過多的鋅粉粘附在涂裝工具上，噴涂時(shí)則會(huì)出現(xiàn)干噴的現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致涂料黏度迅速增加，涂層容易過厚，厚則易裂。

此外，疏松、多孔現(xiàn)象則是由于鋼件本身太熱，整個(gè)涂層中的水分迅速蒸發(fā)造成。疏松多孔的涂層孔隙率非常高，導(dǎo)致涂層陰極保護(hù)性能急劇下降。因此，在室外涂裝應(yīng)盡可能避免高溫強(qiáng)日照而導(dǎo)致鋼件表面溫度過高。鋼構(gòu)件中彎角處因重復(fù)噴涂和流掛現(xiàn)象而容易出現(xiàn)局部涂膜過厚，使涂膜與接合部表面張力不平衡，而引起接合部涂層開裂，這種現(xiàn)象在施工中經(jīng)常出現(xiàn)。

因此在施工過程中必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明的施工條件施工，避免不利施工條件造成防腐質(zhì)量問題。

4 無機(jī)富鋅底漆噴涂過程中的問題

4．1 堵塞管道、噴槍

富鋅底漆在噴涂過程中，會(huì)出現(xiàn)輸料管道和噴嘴的堵塞。造成這一問題有三方面的原因:首先，由于涂料在使用前沒有經(jīng)過過濾，造成雜質(zhì)沉淀進(jìn)而堵塞管道和噴槍;其次，使用過程中沒有攪拌，造成組分沉淀，吸入管道造成管道堵塞;最后由于噴涂過程中暫停時(shí)間過長或者管道過長，造成沉淀問題。

為了克服和避免輸料管道、噴槍的堵塞問題，在噴涂之前必須過濾，去除涂料中的雜質(zhì);使用專用噴涂機(jī)，管道不要太長(10～20m)，使用中連續(xù)攪拌;暫停施工時(shí)讓漆液在管道中回流，噴槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，調(diào)整進(jìn)氣壓力。

4．2 富鋅底漆漆膜附著力差

油漆涂層的附著力分底漆與基材、底漆與中間漆或面漆間的層間附著力。附著力差導(dǎo)致漆膜不能附著在管道表面，發(fā)生脫落。

4．2．1 底漆與基材附著不良

由富鋅底漆的防腐機(jī)理可知，主劑同鋅粉反應(yīng)時(shí)還會(huì)與基材反應(yīng);基材若殘存氧化皮、鐵銹等會(huì)阻礙主劑與基材的電位接觸，降低主劑的化學(xué)反應(yīng)和極性附著。若基材過于光滑，也會(huì)影響涂層早期的機(jī)械附著。因此，基材表面須保證良好的清潔度和粗糙度，除銹達(dá)Sa2．5級(jí)，粗糙度為35～75μm。

4．2．2 層間附著力差

在底漆上涂覆環(huán)氧漆、聚氨酯漆時(shí)，底漆呈粉末狀、或面漆呈塊狀脫落。主要原因有:(1)出現(xiàn)干噴、底漆表面是一層鋅粉，面漆無法附著。(2)底漆固化不充分就施工中間漆或面漆。富鋅底漆鋅粉含量高，未固化時(shí)的內(nèi)聚力很低，過早施工溶劑型涂料，溶劑滲透到未固化的底漆中，軟化了底漆。(3)面漆固化收縮的應(yīng)力傳遞到未固化的底漆中，造成脫層;后道涂層越厚，固化時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力越大，脫層越嚴(yán)重。(4)富鋅底漆受空氣濕度的影響，當(dāng)空氣濕度≥85%時(shí)，底漆表面會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致后道涂料無法附著。

4．2．3 涂膜龜裂

高膜厚是涂層龜裂的主因。不同使用條件對(duì)底漆厚度有不同的設(shè)計(jì)要求:防銹底漆厚度為40～60μm，單道涂層為80～120μm，通常干膜厚在150μm內(nèi)是安全的，發(fā)現(xiàn)漆膜過厚、流掛，應(yīng)馬上用刷子進(jìn)行修補(bǔ)［4］。

4．2．4 起泡、針孔

富鋅底漆涂膜呈多孔性，當(dāng)溶劑型后道涂料噴涂在多孔隙的漆膜表面時(shí)，部分溶劑滲入孔隙，因減壓與瞬間的溶劑揮發(fā)導(dǎo)致表面溫度降低，隨后溫度升高，包含在底漆孔隙中的溶劑蒸汽和空氣膨脹，產(chǎn)生氣泡或針孔。環(huán)境溫度越高此現(xiàn)象越嚴(yán)重。為消除此缺陷，產(chǎn)品配套中要求施工封閉漆，其目的就是讓稀薄的封閉漆完全滲透到底漆中，一是起錨固作用，二是底漆孔隙被涂料填充，避免出現(xiàn)起泡、針孔等疵?。?］。因此施工時(shí)要做好溫度的測(cè)量工作，環(huán)境溫度過高，停止施工。

4．2．5 白銹

白銹是造成層間漆膜剝落的另一種原因。底漆中的鋅較活潑，和水接觸會(huì)形成Zn(OH)2(也叫白銹)，屬兩性化合物，微溶于水，無保護(hù)作用;在涂刷溶劑型面漆前一定要除去鋅鹽，可用水沖洗除去，干燥后及時(shí)噴涂封閉漆，再施工中間漆，最后再上面漆。另外，如果上層漆膜厚度不夠，水從上層漆膜較薄部位進(jìn)入底漆表面，水會(huì)在底漆表面不斷擴(kuò)散浸透并形成鋅鹽，導(dǎo)致上層涂膜大面積起小泡，漆膜成片剝離，所以配套涂層必須達(dá)到規(guī)定的漆膜厚度。

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)無機(jī)富鋅底漆的性能、防腐蝕機(jī)理的介紹，對(duì)無機(jī)富鋅底漆在防腐方面的應(yīng)用有了更深的了解。通過無機(jī)富鋅底漆施工中的技術(shù)要點(diǎn)和存在問題的討論，明確了無機(jī)富鋅底漆在施工中要注意的問題和施工技術(shù)要點(diǎn)，從而為提高防腐質(zhì)量，延長工程使用年限提供了理論參考。

［1］涂料工藝編委會(huì)．涂料工藝［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，499．

［2］何麗芳，郭忠誠．水性無機(jī)富鋅涂料的應(yīng)用研究［J］．表面技術(shù)．2006年2月，第35卷第1期:55-59．

［3］GB/T5210-2006色漆和清漆拉開法附著力試驗(yàn)(idt ISO 4624:2002)．

［4］吳遠(yuǎn)光．水性無機(jī)富鋅底漆的施工及其常遇見問題的分析與解決辦法［J］．技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)交流．2012．10，第15 卷第10 期:28-30．