论煤焦油无机改性涂料进行闸门防腐

朱剑波 郑兆海

独流减河防潮闸(以下简称防潮闸)是典型的河口挡潮闸,坐落于天津市大港区独流减河入海(渤海)口处,是宣泄大青河、子牙河洪水入海尾闾工程,工程等级为二等二级。设计流量3 200 m3/s,共设22扇平板直升式工作钢闸门,由于海水、海生物及沿海潮湿空气的长期腐蚀,该闸钢闸门面板、隔板、次梁等部位锈蚀严重。

发达国家防腐向高科技、高投入以及长效的方向发展,但是防腐单价太高,在我国使用单位难以承受。针对这一情况:在制定防潮闸钢闸门防腐方案时,我们采取在增加科技含量的同时,兼顾节省投资费用的原则,并专题考察了武汉刚武特种防腐有限公司开发研制的“煤焦油无机改性涂料”。该涂料是专利技术,在江西万安、湖南凤滩、葛洲坝等枢纽工程的应用,据各单位反映此种涂料是一种既施工简便又经济长效的钢闸门防腐蚀涂料。独流减河防潮闸钢闸门的防腐工程,于1997年采用“煤焦油无机改性涂料”进行防腐蚀处理,经3年使用观察效果俱佳。为了使该防腐技术得以广泛应用,我们现将防潮闸钢闸门的腐蚀情况、防腐蚀设计、施工及施工中应注意的事项概述如下。

1 防潮闸钢闸门腐蚀情况

1.1 钢闸门水上(大气区)部位

该部位受海洋大气影响很大。海风不仅湿度大,还含有大量的Ce3+,Na+,SO2-4等离子,并溶于闸门表面露水中,形成典型的微电池电位差,直接导致钢闸门表面涂膜剥落、鼓泡,底材金属锈蚀。锈蚀面积约占钢闸门水上部位总面积的30%,其腐蚀速度大大高于非海洋大气环境。

1.2 钢闸门干湿交变部位

该部位的范围:潮起潮落加上海浪拍击,腐蚀变化较大。漆膜时干时湿,温度时高时低,加上海水是高浓度盐碱介子,对漆膜产生极大破坏作用,很快使金属底材直接遭受海水侵蚀。因此,在钢闸门结构中,干湿交变区腐蚀速度最大,腐蚀破坏情况也最为严重,是防腐技术的一大难题,是今后研究的重点。

1.3 钢闸门水下区(最低潮位以下)部位

钢闸门水下区部位长期浸没在海水中,由于海水是以氯化钠为主的多种盐的混合溶液,侵蚀性强,大量氯离子一方面使碳钢在海水中处于活化状态;另一方面使海水容易导电,微原电池腐蚀活跃,因而理应腐蚀破坏情况要大于钢闸门水上(大气区)部位,而实际情况则相反,水上部分大于水下部分,其原因有待于深入研究。

1.4 钢闸门泥下区部位

挡潮闸均坐落于河口入海口处,因而普遍存在河口淤积问题。独流减河防潮闸也不例外,因此钢闸门局部长期浸没于淤泥内。由于泥中孔隙水含氧有限,故钢闸门泥下区的腐蚀破坏情况最轻。

2 防腐蚀设计与施工

2.1 表面处理

若采用喷砂除锈,效果固然好。但仅此项每平方米增加成本在20元以上。考虑到焦油类涂料粘结力强,最终采用电动角磨机,装上碗形钢丝机械除锈。要求除锈标准达到二级,即允许少部分锈色和粘结牢固旧漆膜存在。

具体做法是:闸门提启后,用水彻底清洗,再用角磨机重点打磨已锈蚀部位,旧漆打去氧化层,并要求有一定的刷痕,形成一定的粗糙度,最后用纱布和棉纱清理表面,由于施工过程监管验收严格,给防腐质量打下良好基础。

2.2 涂料及涂层

焦油无机涂料,实际是多种配方的自配涂料,可根据用途不同,在现场现配现用,优点是针对性强,缺点是配方准确性较差;保证质量的办法是加强现场监管。

1)底漆一道:底漆主要是防锈和粘结力。除加入防锈颜料外,体积料加的极少,再加其他树脂来保证合理的固体含量在50%左右。漆膜要求较薄,控制在30μ m～50 μ m 范围内,并制定毛刷手工涂刷,干燥时间在24 h以上,并进行严格检查,不把问题留给下道工序。2)中间漆两道:此层主要是防锈,除给足防锈颜料外,大量增加鳞片状体积料,目的是增加漆膜的渗透路径,配制时稠度较大用滚筒进行滚涂,每道厚度在70 μ m以上。此法对凹凸不平的板材涂刷效果极佳,工效又高。3)面漆一道:面漆主要起抗渗和美化外观作用。配制体积料极少,补充30%左右的增光剂和树脂,不但增加了光泽,还提高了硬度和稳定性,施工尽量用喷涂,喷涂易流,可来回反复喷涂,厚度控制在 30 μ m～ 50 μ m范围内。

在实际施工中,对重要部位(干湿交变)和锈蚀严重部位增加道数,有的达到6道～8道,总厚度超过 250 μ m。

煤焦油无机改性涂料是一种慢干型涂料,在施工进度允许的情况下,尽量延长每道之间的间隔时间,特别是最后一道完成后越迟下水越好。

3 成功的背后

实践是检验真理的唯一标准。焦油无机涂料,在海洋强腐蚀环境下,防潮闸闸门防腐经三年多的考验,至今漆膜完好,还可继续应用多年。其防腐单价仅是改建时用的厚浆涂料的1/2,是喷锌防腐的1/3,可以说防潮闸本次防腐是成功的。同时,也给今后防腐探索出一条新路。

在成功的背后,笔者不得不提到该涂料本身的优越性能。焦油无机专利涂料:主要成分为沥青,沥青有优良的防水性和经济性。刚武公司在该涂料研究中,不加入环氧树脂,不仅降低了成本,还充分保留了焦油的抗水好、粘结强等优点,这是成功的基础。

焦油无机涂料做到现配现用,针对客户的具体需求,用调整配方来满足漆膜各层面的性能,准确地为用户服务,避免了涂料生产中加入稳定剂等技术性极强的问题。现配现用还把涂料生产、销售过程中的成本和利润节省下来。这为防腐的经济性打下了深厚的基础。

因此,焦油无机涂料充分体现了长效、经济、简便的特点,这是其他涂料难以做到的,也是符合中国国情的防腐技术。

据初步统计:我国水工钢结构总重在400万t以上,防腐面积在1亿m2以上,至今仍未找到理想的专用涂料。一方面防腐面积巨大,腐蚀严重;另一方面防腐费用在不断增加,难以负担,两者矛盾十分突出。有组织、有计划推广该涂料,有可能是解决这一矛盾的有效途径。

我国是发展中国家,钢结构总量还不如发达国家,但每年因钢结构腐蚀造成的损失也在1 000亿以上,要是焦油无机涂料得到进一步改进,推广在石油、化工、矿山等领域中应用,必然产生极其可观的经济效益。这是值得防腐专家、学者和从事防腐工作者重视的课题。