热喷涂长效防护
王敏
腐蚀与防护
在30年代,英国某大桥由24个工人承担桥体的油漆涂刷工作,从桥的一端刷向另一端,历时三年。当涂刷完整座桥时发现,桥的始端又出现了锈蚀。不得不重新刷漆。这样,此桥每三年循环一次防腐蚀工程。但实际上,在几十年漫长的岁月中,整座大桥每天都有24个工人在刷油漆。
1961年,英国普利茅斯Tamar公路大桥(跨度2000英尺,处于海洋和工业性气候),采用了热喷涂锌铝合金的防护方法,直到现在使用情况良好。这种用热喷涂技术,将锌、铝等有色金属喷涂到钢铁表面的复合防护方法,叫做热喷涂长效防护技术。
我国从80年代开始全面推广应用热喷涂技术。目前已在航空、航天、机械、电子、能源、交通、食品、轻纺、石化、广播电视等各个领域不同程度地获得应用。但与世界发达国家相比仍然存在非常大的差距,仍是我国重点发展的技术之一。
采用热喷涂取代涂料从而延长保护,是化工厂设备腐蚀防护的一种趋势,因为化工厂防腐蚀的费用太高了。据1993年的统计数字表明:我国某石化总厂,因化工大气造成的腐蚀,每年需耗资8千万元人民币进行涂料涂装,仅涂料消耗量每年就达500吨。尽管如此,到目前为止,大多数化工企业,仍然没有采用先进的长效防护工艺方法。
造成这种状况的原因很多,从客观上看,也存在一些没有解决的技术问题。例如:相当一部分技术人员,虽然对热喷涂锌铝等有色金属复合涂层的防护效果无可非议,但他们认为这只是在海洋大气、乡村大气、工业大气等条件下的效果。对于含有许多化学物质的化工厂大气来说,锌铝涂层不一定能长效,至少不会比不锈钢更长效。每当人们提起这个疑问时,都因不能找到祥实、确切的资料来加以论证,而不了了之。虽然我国有些化工厂早已采用了热喷涂方法对设备进行保护,多年来效果也确实很好。但人们仍然在想:不锈钢是否会更好?
中国腐蚀与防护学会、秦皇岛市表面工程协会等6个单位,在国家科协、国家经贸委倡导的“厂会协作”的号召,开展了以“化工厂大气长效防腐挂片试验”为题的“千厂千会”活动,对这个技术问题进行了专题试验研究。
2000年初,开始进行挂片制备。挂片采用电弧喷涂技术在普碳钢板表面制备铝、锌、锌铝伪合金及18-8不锈钢涂层,并在不同封孔剂及面漆处理条件下,制备5大类涂层材料,36组工艺,共计288片试样。
2000年6月5日,挂片进入现场。在渤海湾海边距海约5公里处,中国-阿拉伯化肥有限公司,氮磷钾复合肥的生产环境中,做大气暴露观察试验。试验开始时预计,将进行几年、十几年,像美国人那样,达到近20年才能得出结果。但出乎意料的是,仅三个月,就已经发生鲜明的对比效果:在化工厂大气中,锌铝喷涂层仍然优于不锈钢喷涂层。这个结论,使多年来含糊不清的概念得以澄清。当然,试验并没有结束,还有其他指标需要考核。
挂片试验的对比结果,震动了“厂会协作”的所有参与人员,尤其震动了几乎每天都要“观测”挂片试验的中国-阿拉伯化肥有限公司的职工,他们近水楼台,率先享受在自己厂区内获得的成果。立即决定,在9月初,对厂内3000m3的液氨罐,进行外表面热喷涂铝。目前,工程正在进行之中。
锌铝喷涂层长效保护年限到底能达到多少年呢?国外和国内所做过的挂片试验所得出的结论是,可以达到30年。
美国焊接学会热喷涂委员会在美国6个不同大气类型区和两个海湾区,对喷锌、喷铝低碳钢试样,进行了长达19年的现场挂片暴露试验,试片总数为3936片,公布了腐蚀试验结果。根据这个结果推测,热喷涂锌、铝长效防护年限在30年以上。
我国在上世纪80年代也进行了相应的挂片试验,挂片观测结果表明:美国人在严酷工业和海洋大气中对钢铁件有效保护19年的数据是可信的。但与在海水中的挂片相比略有差异。
需要说明的:这种长效防护涂层,是指采用电弧喷涂锌铝加封孔剂(如环氧树脂、油漆、涂料等)所得到的复合涂层而言的。只有这样的复合涂层才可以达到30年以上的防护年限。正如国家标准所述:“此复合涂层的防护寿命较喷涂层寿命+涂料防护层寿命二者之和还长;常为单一涂料覆盖层防护寿命的数倍”(GB 9795—88 6.4.1)。只有电弧喷涂方法才可以达到锌铝喷涂层与钢铁间的结合强度,而不能采用氧气、乙炔喷涂方法,因为这些方法可以达到的结合强度要低的多。
许多刚刚接触长效防护的人会担心,这种防护施工的费用一定很昂贵,其实不然。长效防护的费用,全国统一安装预算定额有相应的标准,按每平方米计算,其费用高于普通涂料施工费用。但与防护要求较高、需要做加强防护的设备及构件(船体、罐类、铁塔、管道等)费用相比,基本相当。与特种涂料防护相比,费用还略低。但是,因防护年限远远超过涂料防护年限,则年平均费用要低得多。至少可以说:这是同样的投入,长久的受益。
化工厂采用热喷涂长效防护取代涂料防护,具有直接经济效益和间接经济效益两个方面。直接经济效益是指:一次投入,几十年受益,节省许多年重复的防腐费用。间接经济效益是指:减少因多年重复防护施工导致的停工停产所造成的累计经济损失。这种直接经济效益和间接经济效益,对化工企业来说比其他工业企业更加显著,因为化工企业的腐蚀大大高于其他工业企业。所以,采用长效防护就显得更加重要,这是我国化工企业设备防护的必然趋势。
参考文献略
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