油罐車罐內(nèi)防腐施工工藝

 油罐車內(nèi)壁防腐大多采用防腐涂料、陰極保護(hù)或聯(lián)合保護(hù)等方法。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的多種抗靜電油罐涂料的種類很多,但在涂裝之前都必須對(duì)油罐表面進(jìn)行除銹處理。除銹工序不僅浪費(fèi)人力、物力,影響工程進(jìn)度,而且在油罐除銹過(guò)程中所產(chǎn)生的銹塵和除銹噪音也會(huì)危害人體健康及污染環(huán)境。研究所研制的帶銹涂裝的油罐抗靜電防腐涂料卻無(wú)需對(duì)油罐進(jìn)行除銹,該涂料既能滿足油罐導(dǎo)靜電的要求,又能在施工中降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和減少對(duì)環(huán)境的污染,有著良好的應(yīng)用前景。
二、新型油罐防腐涂料的研制　
　
1、　各組成物質(zhì)的選擇
(1)基料
帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電防腐涂料選用環(huán)氧樹(shù)脂(e-44型)作為主要成膜物。環(huán)氧樹(shù)脂具有粘結(jié)力強(qiáng)、收縮率小、強(qiáng)度高及穩(wěn)定性、韌性、化學(xué)穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn),是一種性能優(yōu)良的成膜物質(zhì),其缺點(diǎn)是漆膜應(yīng)力大,性脆,可添加增韌劑。
(2)銹轉(zhuǎn)化劑
選用磷酸和丹寧酸作為銹轉(zhuǎn)化劑。鐵銹的主要成分是fe2o3和feo,它們?cè)诹姿岬淖饔孟戮苻D(zhuǎn)化為一層致密的磷化膜層,牢牢地滲附于鋼鐵表面,其附著力和防銹性比人工除銹好。
(3)鈍化防蝕劑
鈍化防蝕劑主要由磷酸鋅和亞硝酸鈉組成,它們具有很好的防蝕性和防銹性,且與磷化膜有很好的附著性,增強(qiáng)了磷化膜的防腐蝕性和防銹性,對(duì)漆膜起到鈍化和防銹作用。
(4)穩(wěn)銹劑
磷酸鋅、鋅鉻黃等穩(wěn)銹劑(活性顏料)可以在涂膜中通過(guò)緩慢的水解作用產(chǎn)生絡(luò)陰離子,絡(luò)陰離子再與活潑的鐵銹形成難溶的雜多酸絡(luò)合物和螯合物,達(dá)到穩(wěn)定銹蝕的目的。
(5)導(dǎo)電填料
選用鋅粉作為導(dǎo)電填料,可增強(qiáng)漆膜的導(dǎo)電性能,使漆膜與基體具有良好的結(jié)合力,且對(duì)基材起到陰極保護(hù)作用,以改善漆膜的導(dǎo)熱和耐溫性能。
(6)其它填料
鐵紅和鋁粉漿能夠提高漆膜的遮蓋力、防蝕性、流平性和外觀裝飾性。
(7)增韌劑
選用650號(hào)聚酰胺樹(shù)脂作為環(huán)氧樹(shù)脂增韌劑,其分子結(jié)構(gòu)中含有較長(zhǎng)的脂肪酸碳鏈和活潑氨基,可與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),具有較強(qiáng)的彈性附著力和固化作用,是環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)良增韌劑。
(8)固化劑
采用e-881型環(huán)氧固化劑,其固化性能良好。
(9)溶劑選用
二甲苯和正丁醇混合溶劑作為溶劑,在保證漆膜流平性和其它機(jī)械性能不變的基礎(chǔ)上,降低涂料的成本。
　　2、　帶銹涂料機(jī)理
帶銹涂料根據(jù)其與銹蝕產(chǎn)物作用原理不同,可分為轉(zhuǎn)化型、穩(wěn)定型和滲透型三種。
新型帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電涂料加入了轉(zhuǎn)化液、穩(wěn)銹劑和活性劑等物質(zhì),具有轉(zhuǎn)化、穩(wěn)銹和防銹作用。
選用磷酸和丹寧酸作為轉(zhuǎn)化劑,丹寧酸與鐵離子反應(yīng)生成丹寧酸鐵螯合物。磷酸與鐵的氧化物和鐵發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng):
fe2o3+2h3po4→2fepo4+3h2o
3feo+2h3po4→fe3(po4)2+3h2o
fe+2h3po4→fe(h2po4)2+h2↑
磷酸二氫鐵可進(jìn)一步分解并與鐵繼續(xù)反應(yīng),Zui后生成不溶性磷酸鹽,該磷酸鹽穩(wěn)定耐蝕,無(wú)毒。該涂料中的穩(wěn)銹劑為活性顏料(如鋅鉻黃、磷酸鋅等),它們通過(guò)在漆膜中的水解作用,形成以六價(jià)鉻為主的陰離子絡(luò)合物,與鐵銹形成難溶的雜多酸絡(luò)合物,使金屬表面鈍化,其作用原理如下。
　　這是一種難溶的雜多酸絡(luò)合物,在此類涂料中加入適量的有機(jī)氮堿(如鉻酸胍、鉻酸二苯胍等)可改進(jìn)它們的穩(wěn)銹作用,使它能形成不溶性更大的雜多酸絡(luò)合物。另外,顏料在水解過(guò)程中產(chǎn)生的鋅離子對(duì)金屬鐵還能起到陽(yáng)極阻蝕作用;鋅粉氧化也能對(duì)活潑的鐵銹酸起一定的穩(wěn)銹作用,因?yàn)檠趸\水解生成的氫氧化鋅,能與鐵銹酸作用生成穩(wěn)定的類似于fe3o4結(jié)構(gòu)。
　　磷酸鹽和亞硝酸鈉對(duì)鐵起到磷化和鈍化作用,可提高涂層的防銹能力,是較好的防銹顏料。
3、　配方的確定
(1)混合溶劑的配比
帶銹涂裝的導(dǎo)靜電涂料選用的是二甲苯和正丁醇混合溶劑,比例為7∶3。分別用混合溶劑和丙酮作導(dǎo)電涂料的溶劑制成涂層試片,測(cè)試其各種物理機(jī)械和化學(xué)性能,測(cè)試結(jié)果基本相同,但用混合溶劑的涂料流平性較好,針孔較少,且涂料的成本較低。
(2)轉(zhuǎn)化液的配比
選擇磷酸和丹寧酸作為轉(zhuǎn)化液,轉(zhuǎn)化液用量的確定非常重要,轉(zhuǎn)化液過(guò)少銹轉(zhuǎn)化不完全;轉(zhuǎn)化液過(guò)多,漆膜中殘留酸性物質(zhì),對(duì)鋼鐵有腐蝕作用。根據(jù)涂料的涂刷用量(遮蓋力)、需要轉(zhuǎn)化的銹層厚度以及轉(zhuǎn)化液的化銹原理,計(jì)算出轉(zhuǎn)化液的用量范圍,并參考此比例配制涂料,比較其防銹性、穩(wěn)定銹蝕能力和機(jī)械性能,確定轉(zhuǎn)化液的用量為3%。
(3)填料體系的配比
①填料與成膜物配比由于漆膜性能與填料和成膜物的體積比有關(guān),而與其重量比無(wú)關(guān),因此,一般以填料體積濃度(pvc)來(lái)計(jì)算成膜物的用量:
式中　vp———填料真體積;　　　vb———成膜物體積。
臨界填料體積濃度(cpvc)計(jì)算如下:
式中　va———臨界油量體積。
配制涂料時(shí),要求pvc<cpvc。根據(jù)配方的填料組成按式(2)計(jì)算cpvc=52%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),的防銹漆的pvc>25%。因此,分別選擇pvc為30%、35%、40%、45%和50%,按式(1)計(jì)算出相應(yīng)的vb,換算成膜物用量配制成涂料。pvc對(duì)涂料性能的影響見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),pvc≤35%時(shí),所測(cè)幾項(xiàng)性能指標(biāo)均較好,但填料越多,涂料導(dǎo)電性能越好,因此選擇pvc=35%,成膜物與填料重量比為0.36∶1。
　　②導(dǎo)電填料與化銹穩(wěn)銹顏料的配比〔2〕導(dǎo)電性能是油罐涂料Zui主要的指標(biāo)之一,導(dǎo)電填料(鋅粉)的含量主要影響涂料的導(dǎo)電性能。填料與成膜物的比例有一定的限制,填料太多會(huì)影響涂料的流平性;填料過(guò)少,又達(dá)不到要求的性能(如導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性能等)。鋅粉含量對(duì)漆膜導(dǎo)電性能的影響見(jiàn)表2。
　　由表2可見(jiàn),鋅粉含量降低,漆膜面電阻率明顯增加,但仍在規(guī)定范圍內(nèi)(gb13348-92規(guī)定:儲(chǔ)罐內(nèi)壁使用防靜電涂料,其膜面電阻率應(yīng)低于1×109ω),因此,鋅粉可以酌量減少,保證涂層的導(dǎo)電性能,再加入穩(wěn)銹和化銹填料(一般不導(dǎo)電)后,會(huì)使漆膜的面電阻率再次增加,從而降低了涂層的導(dǎo)電能力。
除導(dǎo)電填料鋅粉外,其它填料因具有穩(wěn)銹和化銹作用,故稱之為穩(wěn)、化銹填料。表3為鋅粉與穩(wěn)、化銹填料的比例對(duì)涂料性能的影響。由表3可見(jiàn),穩(wěn)、化銹填料的加入對(duì)涂層膜面電阻率的影響很大,穩(wěn)、化銹填料每增加5%,膜面電阻率可增大1個(gè)數(shù)量級(jí)。在保證涂層導(dǎo)電性能符合要求的基礎(chǔ)上,盡量增加穩(wěn)、化銹填料的含量。因此,選擇鋅粉和穩(wěn)、化銹填料的比例為40∶10。
　　(4)增韌劑、固化劑與成膜物的配比增韌劑、固化劑與成膜物的配比仍采用sy-92型油罐防腐涂料的配比,增韌劑為成膜物的40%,固化劑為成膜物的20%。(5)涂料配方帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電防腐涂料的配方見(jiàn)表4。
　　4、　涂料的技術(shù)指標(biāo)及涂層的物理機(jī)械性能
帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電涂料的技術(shù)指標(biāo)及涂層的物理機(jī)械性能見(jiàn)表5和表6。
三、生產(chǎn)工藝　
　1、　原料及規(guī)格生產(chǎn)帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電涂料所用的原料及規(guī)格如下。(1)環(huán)氧樹(shù)脂:e-44型,黃色透明粘稠液體,環(huán)氧值為0.41～0.47,軟化點(diǎn)為12～20℃,平均分子量為210～240。(2)聚酰胺樹(shù)脂:650號(hào),棕色透明粘稠液體。(3)丹寧酸(鞣酸):淺黃色或淺棕色粉末,分子式為c76h52o46,分子量:1701。(4)磷酸:濃度為85%。(5)鋅粉:細(xì)度為320號(hào)。(6)氧化鐵紅:深紅色粉末,相對(duì)密度為4.92～5.15,細(xì)度為320號(hào)。(7)鋅鉻黃:黃色粉末,相對(duì)密度為4.00,細(xì)度為320號(hào)。(8)磷酸鋅(zn3(po4)2·2h2o):白色晶體。(9)亞硝酸鈉(nano2):白色晶體。(10)鋁粉漿:漂浮型,銀白色膏狀固體,相對(duì)密度為1.47。(11)固化劑:e-881型,深棕色透明粘稠液體。(12)二甲苯:無(wú)色液體,相對(duì)密度為0.8611,閃點(diǎn)為138.5℃。(13)折射率:1.5004(21℃)。(14)正丁醇:無(wú)色液體,相對(duì)密度為0.8109,閃點(diǎn)為35℃,自燃點(diǎn)為365℃。
2、　主要設(shè)備
兩臺(tái)帶攪拌裝置的搪瓷或白鋼制漆釜,填料和涂料研磨裝置各一臺(tái)。
3、　工藝過(guò)程
(1)配制成膜物(58%)溶液:將稱量好的環(huán)氧樹(shù)脂及混合溶劑放入制漆釜a中攪拌,直到環(huán)氧樹(shù)脂完全溶解在混合溶劑中為止,待用。
(2)將稱量好的磷酸和丹寧酸也加入制漆釜a中攪拌,混合均勻。
(3)將各種穩(wěn)、化銹填料研磨好(細(xì)度大于320號(hào)),再加入到制漆釜a中,攪拌均勻,然后加入適量防沉劑、鋅粉,攪拌均勻。
(4)將以上漆料通過(guò)涂料研磨裝置,至涂料細(xì)度合格,過(guò)濾,包裝,做為組分a。
(5)將稱量好的增韌劑、固化劑和混合溶劑放入制漆釜b中,攪拌均勻,包裝,做為組分b。(6)成品為a、b兩組分涂料。
四、施工工藝
　　(1)用鋼絲刷(或砂紙)除去浮銹,掃凈銹塵,油污處用溶劑擦凈,即可施工。
(2)涂料在使用前,應(yīng)先搖動(dòng)混合均勻。按比例將組分b加入到組分a中,攪拌均勻,熟化幾分鐘后再施工。
(3)帶銹涂裝的油罐導(dǎo)靜電涂料可直接作底漆使用,一般涂1～2道,每道涂裝間隔24h。
(4)刷第一道時(shí)涂料要稀一些,使其充分滲入到銹層的孔隙中,將孔隙中存在的空氣和水分排擠出去,對(duì)銹產(chǎn)生更好的包封作用。漆料的粘度可以用混合溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(5)油罐若在環(huán)境較苛刻的場(chǎng)合,涂膜厚度應(yīng)在00μm以上。1998年5月通過(guò)采用研制的新型帶銹涂裝的油罐抗靜電防腐涂對(duì)兩座3000m3蠟油罐進(jìn)行防腐,截止到目前其防腐效果依然良好。

湖北菲諾特高分子材料公司

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