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钢结构在海洋大气环境下的腐蚀与控制

      

       随着海洋资源的开发,海上平台数量也在快速增加,由于海上平台钢结构要求防腐期效较长,而海上钢结构直接暴露在海洋盐雾、雨露、阳光等环境中,腐蚀环境极为苛刻。因此,钢结构表面腐蚀控制要求涂层体系除应具有良好的附着力(可以在产品配方中添加合适的附着力促进剂增进附着)和长效的防腐蚀性能外,还应具有良好的耐候性(添加合适的紫外线吸收剂可以有效提升耐候性)和长效防腐性能。涂层体系应具有良好的耐紫外线老化、低氯离子渗透性、高耐盐雾性、高耐湿热型等性能,在局部涂层破损时,还能通过阴极保护等途径,保护底层金属底材不受腐蚀。因此,钢结构表面防腐蚀涂层主要选用由高耐腐蚀底涂层与中间涂层和耐候面漆组成的涂层体系。

      通过涂装高耐腐蚀底涂层可以在钢结构表面形成一层致密的保护膜,以隔绝大气中的水汽和氯离子等腐蚀介质,从而减缓或阻止钢结构受到腐蚀。目前对于海洋大气环境下钢结构高耐腐蚀底涂层,主要包括喷涂金属涂层(锌、铝和锌铝合金),以及富锌底漆涂层(环氧富锌、无机富锌),两种防腐蚀技术在防腐性能、施工成本、环境影响和后期维护上各有利弊。

      中间涂料主要在面漆和底漆之间承上启下作用,它增加涂装层厚度,是防腐蚀涂装体系中重要部分。中间涂料对底漆进行遮盖,防止腐蚀介质进入底层内部,加强面漆附着力同时增加了整个涂层体系的厚度,延缓底层其电化学腐蚀发生的时间,使涂层的耐腐蚀寿命获得提高。采用环氧云铁中间漆作为中间层,利用涂层中环氧树脂及云母氧化铁的片状结构增强屏蔽效果,延缓腐蚀介质的渗入时间。环氧云铁中间漆粘度大,一次施工即可获得较厚的涂层厚度,施工性和涂层的兼容性都较好。应用环氧云铁中间漆配合环氧富锌底漆使用,可以大大提高涂层的防腐期效。

      面漆对涂装底层和中间层具有保护作用,延缓底层腐蚀发生时间,面漆涂层应具有优良的耐候性能、抗老化性能、保光保色性能、耐盐雾性能、耐潮湿性、漆膜坚硬光滑。作为长效高耐久海洋防腐面漆,常用的主要有聚氨酯面漆、氟碳面漆和聚硅氧烷面漆。聚氨酯面漆是一种高性能的长效重防腐蚀涂料,在大部分严重腐蚀环境中都得到广泛的应用,而相较于溶剂型双组分氟碳面漆和改性聚硅氧烷面漆,其防腐性能不如氟碳面漆和改性聚硅氧烷面漆。改性聚硅氧烷面漆具有优异的保光性,防腐性能也同样优异,并且VOC较低,在环保方面具有优势,但改性聚硅氧烷面漆实际使用案例较少,使用性能还需在实际应用中进一步的验证。氟碳涂料由于氟元素的电负性大,碳氟键键能较强而不容易在紫外光的照射下断裂,具有优异的耐老化性。氟碳涂层表面能较低、漆膜坚韧,因此耐冲击性、耐磨性和抗屈曲性等机械性能较好。另外,氟碳涂料与环氧云铁中间漆具有良好的配套性,也能确保防腐底漆的防腐蚀作用。

      目前,国内外对于海洋大气环境下钢结构的防腐涂层要求,主要是根据ISO 12944《色漆和清漆-防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》和NORSOK standard M-501:2012《表面处理和防护涂层》的标准要求进行防腐性能验证。

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