煤矿井下带式输送机机架防腐技术应用研究

姜海

摘  要：该文叙述了基于煤矿运输巷道腐蚀环境的井下金属机架腐蚀情况，介绍了几种防腐效果好、环保性能好的防腐技术。通过对喷涂聚脲弹性体的改性实验，研制了聚脲—环氧杂化涂料。通过达克罗防腐技术、喷涂聚脲弹性体技术和聚脲—环氧杂化重防腐涂料的井下试验，验证三者性能的优越性，并对比其效果。通过防腐技术的改进，延长金属机架防腐周期，延长使用寿命，获得巨大的经济效益和社会效益。

关键词：煤矿;金属机架;防腐蚀;杂化涂料

中图分类号：TD528                     文献标志码：A

1 煤矿运输巷道腐蚀环境简介

煤矿井下带式输送机机架常年工作在潮湿、高温的环境下，部分运行段还有降尘喷雾，基材表面会处于干湿交替工况;带式输送机在运输过程中基材表面还会有硬物冲击，传统的防腐涂料抗表面冲击能力差，漆膜一旦出现裂纹，金属腐蚀严重。长期的锈蚀会使金属构件面临失效的危险，一旦机架腐蚀失效，会影响设备的正常运转并造成经济损失，严重的会威胁工作人员的安全。

2 在煤矿井下使用的防腐技术

煤矿井下金属机架和管道目前所用的防腐技术多为醇酸调和漆和热浸锌、热镀锌，但是醇酸调和漆厚涂能力差，防腐效果不理想，热浸锌和热镀锌由于不能满足目前防腐行业环保施工的要求，已经很少使用了。该文主要采用达克罗防腐、喷涂聚脲弹性体防腐技术、聚脲—环氧杂化重防腐涂料在煤矿井下进行防腐试验。

2.1 达克罗防腐技术

达克罗技术（DACROMET），是一种鳞片状锌铝铬盐防护涂层，膜层主要由鳞片状锌粉和铝粉在基体表面上有规则地横向叠加，铬酸对锌铝片包裹钝化，并对钢铁集体钝化形成铬的氧化物。

达克罗防腐技术主要具有以下特性。

（1）优秀的耐腐蚀性。

（2）极佳的耐热性。

（3）无氢脆型。

（4）优异的耐候性和耐化学品性。

2.2 喷涂聚脲弹性体技术

喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA）技术是国外近10年来，继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。

聚脲弹性体的主要性能特点如下。

（1）凝胶时间短，能在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型。

（2）100%固体含量，无VOC。

（3）一次施工厚度在1 mm以上，能一次成型，避免多层施工的弊病。

（4）物理性能优异，热稳定性好。

（5）优异的耐磨性能。喷涂聚脲弹性体的耐磨性，是碳钢的10倍，环氧树脂的3～5倍。

2.3 聚脲—环氧杂化重防腐涂料

聚脲—环氧杂化重防腐涂料是在现有聚脲防腐涂料配方的基础上通过改性研究研发出的一种厚涂能力强，附着力优秀，环保性能好的新型涂料。

聚脲—环氧杂化重防腐涂料主要研发过程如下。

（1）采用共混、共聚的方法合成适当微相分离结构的重防腐涂料;采用规整度高的氨基聚醚，提高其微相分离性能，并加入液体橡胶，提高其回弹性。

（2）通过引入功能性填料，象超高分子量聚乙烯微粉、聚四氟乙烯微粉、二硫化钼等，降低其摩擦系数，提高其撕裂强度。

（3）合成含氟元素的扩链剂，利用化学的办法对聚脲进行改性，提高其低摩擦系数的持久性。

（4）通过环氧树脂改性的方法提高聚脲与各类底材的附着力，尤其是湿态附着力。

通过以上的研制和改性实验，该实验最终研发的聚脲—环氧杂化重防腐涂料在保持聚脲弹性体材料厚涂能力强的前提下，附着力提升更加明显，且可以在潮湿环境下在带有闪锈的金属基材表面进行施工，对煤矿井下现场的防腐涂层修补提供了重要的技术支持。

3 现场防腐施工试验

该次选用的防腐技术在济宁三号煤矿七采东部边界带式输送机沿线进行现场工业性试验。

3.1 试验现场条件

该次实验的巷道属于运输巷道，巷道沿线布置了喷雾降尘措施，沿线环境温度也在30℃以上，所以在带式输送机运行期间，巷道内湿度非常大，甚至有水雾充斥在巷道中。使设备长期处在潮湿、易腐蚀的环境中。

3.2 机架防腐试验情况

3.2.1 达克罗防腐试验

涂层厚度满足6 μm～8 μm，涂层外部又加了一层屏蔽层来提高涂层的物理特性。经过井下一年服役，达克罗防腐处理的管道外壁光泽度降低，但是整体防腐涂层表面完整度尚可。

设备在井下安装后，机架测试点每3个月现场观察测试检测数据见表1。

由上述测点可以发现，涂层厚度在一年期间有所减少，附着力也出现了部分降低，但总体比醇酸调和漆防腐效果有較大改观。

3.2.2 喷涂聚脲弹性体防腐试验

聚脲涂层厚度≥1 mm，出厂时拉拔式附着力测试平均值8.3 MPa，经过井下一年的服役，聚脲涂层表面完好，即使在长期高温高湿环境下，表面未出现大面积起泡脱落现象。

如表2记录数据所示，测试点涂层厚度有所增加，但增加幅度并不大，可能是由于涂层初期吸水导致。

3.2.3 聚脲—环氧杂化涂料防腐试验

涂层厚度≥1 mm，出厂时拉拔式附着力测试平均值15.5 MPa，施工工件表面光滑致密，用硬物人力划擦不能留下划痕。经过井下1年的服役，涂层表面完好。

如表3记录数据所示，测试点处涂层状态稳定，防腐效果非常理想。

3.2.4 聚脲—环氧杂化涂料防腐现场施工试验

该项目为了验证新研发的杂化涂料在煤矿井下直接施工的可行性，在已服役的带式输送机沿线对部分原醇酸调和剂防腐的机架和管道进行了现场表面处理和防腐处理。

通过杂化涂料井上施工井下服役的半年的实验中对涂料性能的验证后，于2018年5月在井下开展现场施工试验。由人工用砂纸和钢刷清理中间架和管道表面的浮锈，使其基本露出金属底色，由于在巷道中直接施工，无法对金属表面进行烘干处理，直接在潮湿带水的情况下手工涂刷杂化涂料。涂层性能稳定后进行一次测试，由于是人工处理金属表面，附着力平均值在8 MPa左右，人工涂刷的涂层厚度不稳定，但是也能保证涂膜厚度在1 mm左右。

由于时间有限，通过对施工的工件进行观察和测试，目前防腐涂层表面完好，力学性能变化不大，验证了其在井下防腐涂层修补领域的适用性。

3.3 试验结论

3种防腐工艺在煤矿井下运输巷道现场的防腐试验周期内，均表现出了大幅优于传统醇酸调和漆防腐的防腐效果。对比3种防腐工艺，从防腐效果上来讲，聚脲—环氧杂化涂料无论是厚涂能力和附着力均有很大的优势。

4 结语

通过新防腐工艺在煤矿井下金属构件的防腐施工中的应用试验，显著改善其防腐效果，延长防腐周期，延长设备使用寿命，减少更换轮次，节省人力物力，对于煤矿生产降低成本，保证设备连续运行有重要意义。

参考文献

[1]张海军，胡卫东，刘宝安，等.达克罗涂层防腐技术及应用[J].电镀与精饰，2013，35（7）：24-28.

[2]黄微波，王宝柱，陈酒姜，等.喷涂聚脲弹性体技术在我国的发展和展望[J].聚氨酯工业，2002，17（3）：6-9.