钢制石油储罐热反射隔热涂料应用探讨

李建忠，袁铁山

(山西蓝彬节能科技有限公司，山西太原030006)

近年来，随着科学技术进步和科学发展观的普及，节能减排、节约资源、环境友好、可持续发展的经济运行模式正在推动国内生产生活向更加合理更有效的方向转变。这在钢制石油储罐防腐蚀涂装工程技术发展进步中也得到充分印证。目前，对于轻质油罐主要采用喷淋水降温，这不仅需要外供动力，浪费水、电等宝贵资源，而且还很难获得最佳冷却效果，成为地面油罐应用中亟需解决的问题。

国内外对于热反射涂料的研究较多，但降温性能指标不统一且物理意义不明确，对于热反射涂料的热反射率的评价方法不一，且很少提及相应入射波段，很难进行数据比较。目前，国内研究者主要通过模拟太阳光辐射或实测条件下涂膜的降温性能来评价涂膜好坏，势必具有一定的局限性。相关标准中，建筑用隔热降温涂料国家标准的实施，具有一定的规范作用。

国家节能减排政策引导力度不断加大，国内外涂料生产企业纷纷推出此类产品以抢占节能减排市场的先机，一时间市场上热反射隔热涂料品牌如雨后春笋般争先亮相，且所执行检测标准不一，一般无法辨别真伪及质量好坏，为了快捷准确地选出适合客观需求的产品，应以现行国家权威检测部门出具的产品检测报告为主要依据，抓住主要技术指标指数的高低来进行鉴别，本文先从技术角度总体阐述热反射隔热涂料的内涵与外延，并解析关键性技术指标，希望能为广大用户提供实际性指导意义。

1 热反射隔热涂料综述

1.1 太阳光照下油罐表面受热分析

热的传播有辐射、对流和传导三种基本形式，而影响地球表面各种物体温度的决定性热源来自太阳，太阳热能又是以电磁波辐射方式传导至地球表面，太阳辐射的波长范围很广，其中热能集中在200～2 600 nm波区。具体分布在紫外线200～380 nm约占5%;可见光380～760 nm约占46%;红外线760～2 600 nm约占49%，特别是380～1 400 nm的可见光和近红外段占了太阳热能的绝大部分。各种物体接受太阳热辐射而升温，然后再形成相互间的对流和传导，最终表现为各物体的具体温度状态。

热反射隔热涂料这一新型功能性涂料已在易挥发油品(包括低黏度原油，中间馏分油及轻质产品油、气)储罐及管道外表面成功地广泛试用，取得了降温减压、安全增效、节能节水的良好效果。实验表明，在夏季日照条件下，与涂银粉漆罐体相比，涂刷热反射隔热涂料的罐体表面平均降温10～20℃，罐体内质温度降低5～10℃，且环境温度越高温差越明显，液化气罐没有发生超温、超压等现象。与传统降温方法相比，太阳热反射涂料不需消耗能量就能有效降低油罐温度，从源头上阻止热量向物体内部的传递，进而达到节能降温的目的，在军事和民用方面都具有巨大的应用前景。

1.2 热反射隔热涂料技术分类

目前，国内的热反射隔热涂料产品按其所走技术路线大致可分为两大类:

一类是以陶瓷或玻璃空心微珠作为主要功能材料组配的热辐射反射、红外发射附加热阻方式实现隔热功效的产品。此类产品的隔热功效除取决于热辐射、反射和红外发射外，还与空心微珠材料热阻系数直接相关。原则上空心微珠堆积密度越低热阻指标越高，质量“轻”是其一大特点，也就是因为质量“轻”致使此类涂料液态产品储存中在短时间内就会形成空心微珠向上的凝结现象和涂装过程中涂料流平性较差，故涂装施工只宜采用抹涂或高压无气喷涂方式获得较厚(一般为300 μm以上)且比较均匀的涂层，并且很难获得细腻光滑表面，抗污自洁能力较差，在自然环境使用过程中反射、发射指标易产生较大衰减，造成涂层隔热温差衰减指标较高，隔热功效损失较大，由于空心微珠的“热阻”性能的充分发挥是与涂层中微珠上下重叠无缝隙排列和涂层厚度密切关联，理论上涂层厚度对隔热功能有相当影响，涂层越厚隔热效果越好，但当涂层过薄使其中微珠无法形成完整无缝隙状态时，其由热阻系数带来的隔热功效即会大部分丧失。

另一类是以各种复合高反射、高发射粉体为基本功能材料组配的热辐射、反射加红外发射方式实现一定隔热功效的产品，此类产品各项功能性指标一经确定，其热反射隔热功能指数即已经确定，只要均匀涂刷在物体表面并完全遮盖涂层(此类涂料的反射隔热涂层平均厚度均小于100 μm)就完成了具有完整功能的涂装，如果在此基础上再单纯增加涂层厚度，对进一步提高涂层隔热功效贡献甚微，因此没有必要去追求涂层厚度而形成产品涂装使用过程中增加无效成本支出的现象。如需进一步增强隔热功效，可在热反射隔热涂层下增加相应保温隔热层即可。这种薄层式的热反射隔热涂料与传统涂料各种物理性状较接近，故施工可采用传统涂料通行的各种涂装方式和工艺方案。此类反射隔热涂料具有高反射率、高自洁性、高耐候性、大大增强防腐涂层寿命等特有功效，满足实际需要。

2 热反射隔热涂料关键性技术指标解析

2.1 太阳反射比、半球发射率指标解析

热反射隔热涂料是以热辐射反射为主要技术手段，以红外发射(亦可称“散热”)为辅助手段达到隔热效果的功能性涂料，起到使被涂物增加抑制温度升降幅度的作用。热反射隔热涂料所形成涂层能有效抑制被涂物体温度升降幅度取决于产品性能指标中的“太阳反射比”(即反射率)和“半球发射率”(即红外发射率)，JC/T 1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》中规定产品必须达到的指标是“太阳反射比(白色)≥0.83;半球发射率≥0.85”，其中“太阳反射比”(200～2 600 nm太阳热辐射全波段)指数是衡量产品性能优劣最主要的技术指标，产品这一指标直接决定涂料所形成涂层对太阳辐射热能接受量，指数越高者接受量越低，就会显现出越加明显的“釜底抽薪”效能;而“半球发射率”指数高低则是衡量产品性能优劣的重要辅助技术指标，其作用是决定涂料所形成涂膜已接受辐射热能向外的散发量，它可以减少接受辐射热能在涂层表面的蓄积量和最终向涂层另一侧的传导量，对涂层最终隔热功效有重要辅助增强作用。

2.2 “隔热温差”和“隔热温差衰减”指标解析

“太阳反射比”和“半球发射率”两项功能性技术指标综合作用的结果体现在标准“隔热温差”和“隔热温差衰减”这两个技术指标上，JG/T 235—2008《建筑反射隔热涂料》中规定产品必须达到的指标是:“隔热温差”≥10℃;“隔热温差衰减(白色)”≤12℃，“隔热温差”指数是显示该涂料形成的涂层在实验室标准条件下所达到的最终隔热功能效果值，此指标应选择指数高者为佳;而“隔热温差衰减(白色)”指数则是以假设标准试验条件模拟自然环境条件中该产品最终形成涂层使用时可达到的实际功能效果值，此指标为用户最应关注的产品功能技术指标，该指标应于“隔热温差”指标做捆绑式对比，选择指数低者为佳。

2.3 “耐人工气候老化性”指标解析

其次，还应关注该产品检验报告中“耐人工气候老化性”项目栏内各项技术指标，JC/T 1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》规定热反射隔热涂料“耐人工气候老化性”(W类400 h;S类500 h)必须达到的技术指标是“外观”不起泡，不剥落，无裂纹;“粉化/级”不大于1;“变色”(白色和浅色)/级不大于2;“太阳反射比(白色)”不小于0.81;“半球发射率”不小于0.83.这5项指标中的前三项“外观”、“粉化”、“变色”检验指数是以标准试验条件模拟自然环境一定时段产品形成涂层使用后衰变程度及基本物理状态的保持数级，即是涂层使用耐久性差异的显示，又与涂料涂层后两项“太阳反射比(白色)”和“半球发射率”等功能性技术指标在自然环境中使用后的衰变和保持程度直接相关。一般而言，耐人工气候老化时间越长、前三项指标指数越低、后两项指标指数越高则衰变进程越缓慢和该产品耐候性越好，越有利于一次性涂装完成后涂层在自然环境中各种功能的持久有效保持。

3 热镜TM系列产品主要性能技术指标

某公司生产的热镜TM热反射隔热涂料，是以公司自主研发的高反射组合粉料为基础，根据客观需求和基材差异，优选多种合成树脂或乳液，以“太阳热反射比”不小于0.90(全波区)，“半球发射率”不小于0.85“太阳热反射比”不小于0.90(全波区)，“半球发射率”不小于0.85为内控技术指标，开发出的新型产品，关键技术指标大幅度高于国家产品标准规范的技术指标，包含溶剂型和水溶型两大类。公司推出了多款高性能高品质的热反射隔热涂料及相关配套产品，依靠独创的涂装工艺，系列化、差异化的产品体系完成了热反射隔热涂料的市场布局。能够满足不同地区、不同行业及众多用户的个性化选择需要。

根据钢制石油储罐对防腐蚀的特殊需要和对热反射隔热涂料基本性能的认识，实验表明热反射隔热涂料不仅是现有钢制石油储罐防腐蚀材料的一般替代品，而且是可与现有防腐材料搭配组合使用，并能起到对防腐蚀涂层的保护作用。较为合理的应用方式是按GB 50393—2008《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》规定标准进行设计和施工的基础上再附加一层薄型热反射隔热涂料表面涂层，这样能充分收到在高温季节降温降压和总体延长防腐蚀涂层使用寿命的双重功效，既简便易行又便于推广。

4 结论

钢质石油储罐防腐蚀工程所需要的热反射隔热涂料取得了降温减压、安全增效、节能节水的良好效果。与涂银粉漆罐体相比，涂刷热反射隔热涂料的罐体表面平均降温10～20℃，罐体介质温度降低约5～10℃，且环境温度越高温差越明显，液化气罐没有发生超温、超压等现象。与传统降温方法相比，太阳热反射涂料不需消耗能量就能有效降低油罐温度，从源头上阻止热量向物体内部的传递，进而达到节能降温的目的，在军事和民用方面都具有巨大的应用前景。在使用时要甄别几个主要性能指标，要经过国家有关权威部门检测认可才能放心使用，否则难以取得满意的效果。