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碼頭鋼管樁重防腐涂料的應用,介紹了環氧粉末涂料、聚氨酯涂料、改性環氧玻璃鱗片涂料及聚酯玻璃鱗片涂料在碼頭鋼管樁重防腐體系中的應用
2019年11月04日    閱讀量:788    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 前言

鋼管樁是海港碼頭和近海設施建設非常重要的鋼結構,而以往都是用混凝土樁。鋼管樁(材質:Q235)的防腐蝕范圍分為水上段和水下段兩部分。鋼樁防腐處理可采用涂料、陰極保護、PE聚乙烯幅射熱縮帶和增加腐蝕余量等措施;鋼管樁內壁同外界隔絕時,可不考慮內壁防腐中國建材網cnprofit.com


鋼樁的腐蝕速率當無實測資料時,如樁頂在地下水位以下且地下水無侵蝕性,可取每年0.03mm,且腐蝕預留量不應小于2mm。水上段指從設計低水位減1.5m 起以上部位,該部位包括大氣區、浪濺區和水位變動區。


水下段指從設計低水位減1.5m 起往下至天然泥面以下1.5m 的部位。鋼管樁重防腐涂料必須抗海洋大氣、海浪飛濺以及海水浸泡和海泥的腐蝕。水上段和水下段的防腐蝕設計年限均為20a。


水上段防腐蝕可選用無溶劑涂料或高固體分涂料。涂料應具有良好的附著性、耐蝕性、耐候性、耐磨損、耐沖擊,同時涂料應能適應干濕交替變化。選用的涂料耐鹽霧、耐老化、耐濕熱應符合JTJ230、ISO12944、ISO20340 或者NORSOK 501 的要求。


水下段多采用犧牲陽極陰極保護與涂料聯合防腐蝕措施。水下段采用的涂料應能與犧牲陽極保護相配套,具有良好的附著性、耐蝕性、耐電位性和耐堿性。涂層厚度要能滿足鋼管樁沉樁后12 個月內尚未采取犧牲陽極陰極保護時,水下段鋼管樁應無腐蝕情況,同時應滿足減小陰極保護初始電流密度的要求。碼頭鋼管樁重防腐涂料中,主要應用的涂料品種有環氧粉末涂料、聚氨酯涂料、改性環氧玻璃鱗片涂料和聚酯玻璃鱗片涂料等。


2 環氧粉末涂料

環氧粉末涂料漆膜堅固,耐蝕性強,耐酸、堿、抗濕熱、抗鹽霧。環氧粉末涂料不含有機溶劑,固體分100%,減少對人體危害及對環境的污染,涂料利用率高,過噴的粉末可以回收利用。

鋼管樁環氧粉末涂料的施工,從表面處理、粉末噴涂、烘烤固化、冷卻成品至包裝,都可以在整條流水線上進行,施工速度快,減少勞動力。但是環氧粉末涂料在鋼管樁上的涂裝應用局限性也是明顯的,流水線一次性投資大,涂料的配色比較困難,流水線噴涂設備換顏色噴涂較為困難。


 


杭州灣跨海大橋中引橋和南引橋基礎采用鋼管樁沉樁設計,處于我國沿海強潮區域,潮差大,水流急,海水含砂量高,環境腐蝕條件惡劣。中引橋和南引橋分別使用F1 500mm 和F1 600mm 鋼管樁2 000 余根,設計使用壽命100a。鋼管樁防腐方案為:水位變化區和水中區采用環氧粉末涂層+樁內填充混凝土方式。


鋼管樁承臺以下約8m 范圍采用加強型三層環氧粉末涂層(涂層厚度≥ 800mm),承臺以下約42m 范圍采用雙層環氧粉末涂層(涂層厚度≥ 600mm),泥下區鋼管樁采用單層環氧粉末涂層(涂層厚度≥300mm),涂層外表面具有(30~100)mm的粗糙度。


通過粉末涂料涂裝,鋼管樁具有抗海水腐蝕、抗泥沙沖刷、抗海生物附著、抗紫外線輻射等優點。環氧粉末涂料用在鋼管樁上的缺點是對吊裝打樁時造成的破損部位,無法進行修補。特別是在鋼管樁打入海中以后,漆膜破損部位必須使用其它容易施工的溶劑型涂料進行修補。


3 聚氨酯涂料

聚氨酯涂料物理機械性能良好,漆膜堅韌耐磨,附著力強,耐腐蝕性優良,漆膜耐酸堿、抗鹽霧性強。用于鋼管樁的聚氨酯涂料,有雙組分固化型、濕固化型和無溶劑聚氨酯涂料。聚氨酯涂料的固化速度快,即使在冬天也能快速固化。于1986年春天啟動的美國海軍潛艇基地,共用了鋼管樁18 580m2,采用了100%固體分的聚氨酯涂料和環氧煤瀝青涂料,沒有采用陰極保護。


其中40%的鋼管樁支承的是永久性的防波堤,其它是支承臨時性設施(約5a)。在1990 年夏天拆除臨時性鋼管樁時,使用了100%聚氨酯涂料保護的鋼管樁完好如新,經過5a的沖刷,鹽霧侵蝕和潮汐作用,沒有剝落、開裂或分層。僅有部分地方生長了海生物藤壺。鋼管樁上的局部銹,可以看出是嚴重擦傷,但是這些銹蝕也沒有擴展到其它部位。同時涂裝的環氧煤瀝青涂料,卻發現有起泡和分層,甚至涂膜下也產生了銹蝕,鋼管樁表面布滿了藤壺,難以去除。


4 玻璃鱗片涂料

以具有很好的耐化學性能的玻璃鱗片作為主要防銹顏料的涂料,稱之為玻璃鱗片涂料,增強了防腐蝕系統的性能,延長了耐久性。根據不同的應用環境,有環氧玻璃鱗片涂料、聚酯玻璃鱗片涂料和乙烯酯玻璃鱗片涂料等。用于碼頭鋼管樁保護的玻璃鱗片涂料主要有改性環氧玻璃鱗片涂料和聚酯玻璃鱗片涂料。


玻璃鱗片的厚度在(2~5)mm,這樣能保證在涂料中有數十層的鱗片排列,形成涂層內復雜曲折的滲透擴散路徑,使得腐蝕介質的擴散滲透路線變得相當曲折彎曲,很難滲透到基材。玻璃鱗片片徑縱橫越大,涂層的抗滲透性能越強。


用硅烷偶聯劑對玻璃鱗片進行處理,可以提高其強度、耐沖擊性能和耐蝕耐磨性,而且明顯加強了玻璃鱗片與樹脂之間的粘結力,這樣也相應有效地增加了涂層的抗滲透性和耐水性。玻璃鱗片把涂層分割成了許許多多的小空間,固化后收縮率小,大大降低了涂層的收縮應力,減少各接觸面的殘余應力,增加了附著力。


4.1 環氧玻璃鱗片涂料

環氧玻璃鱗片涂料的一般性能同環氧樹脂涂料一樣。溶劑型的體積固體分在80%左右,一次噴涂可以達到干膜厚度(200~400)mm,無溶劑環氧玻璃鱗片涂料的固體分含量為100%,不含溶劑,可以一次噴涂干膜達500mm 以上。


改性環氧玻璃鱗片涂料,用碳氫樹脂改性低分子量環氧樹脂,其突出的優點是滲透性強,具有優異的封閉性能和附著力;體積固體分高達80%以上,溶劑含量少,有利于環境保護;與陰極保護有著良好的相容性。加入玻璃鱗片后,進一步增加了涂層的耐久性和耐磨性。


碼頭鋼管樁上使用改性環氧玻璃鱗片涂料,施工性能優于純環氧玻璃鱗片涂料,冬用型可以在-5℃的冬季環境下應用。碼頭鋼管樁需要長達20a的耐久性能,表面處理應該噴砂達到ISO 8501 - 1:1988 Sa 2.5,表面粗糙度Ry5(30~85)mm。改性環氧玻璃鱗片涂料是低表面處理型涂料,在涂膜碰壞部位,由于不可能進行噴砂處理,在動力工具打磨到 St2~3級的表面上涂漆,附著力良好,具有很好的防腐蝕性能。其配套體系見表1。

碼頭鋼管樁重防腐涂料的應用,介紹了環氧粉末涂料、聚氨酯涂料、改性環氧玻璃鱗片涂料及聚酯玻璃鱗片涂料在碼頭鋼管樁重防腐體系中的應用 中國建材網,cnprofit.com

碼頭鋼管樁改性環氧玻璃鱗片涂料體系

福建可門電廠一期工程碼頭和廣東LNG 接收站鋼管樁,采用了改性環氧玻璃鱗片涂料防腐蝕體系。施工后涂層進行拉開法附著力檢驗(ISO 4624),達到10MPa。在飛濺區和水上部位增加一道丙烯酸聚氨酯面漆可以提高其耐候性和裝飾性。

碼頭鋼管樁改性環氧玻璃鱗片涂料的施工聚酯玻璃鱗片涂料在碼頭鋼管樁上的應用

碼頭鋼管樁重防腐涂料的應用,介紹了環氧粉末涂料、聚氨酯涂料、改性環氧玻璃鱗片涂料及聚酯玻璃鱗片涂料在碼頭鋼管樁重防腐體系中的應用 中國建材網,cnprofit.com

4.2 聚酯玻璃鱗片涂料

聚酯是有機酸和醇類的反應物,用于玻璃鱗片涂料中的聚酯主要是由不飽和二鹽基酸與二羥基醇的反應物。聚酯溶于苯乙烯單體,加入催化劑和固化劑,苯乙烯開始交聯,形成固體涂膜。在固化中會有實質的收縮伴以放熱反應,加入玻璃鱗片以吸收這種收縮應力。


不含苯乙烯的聚酯涂料,用乙烯基甲苯代替了其中的苯乙烯,消除了氣味,符合環保要求。聚酯玻璃鱗片涂料,固體分高達96%~100%,固化迅速,在23℃時,干膜厚度(600~1 500)mm,只要2h就可以搬運或在上面走動。聚酯玻璃鱗片涂料耐海水的性能突出,具有高度的耐磨性能,適合直升機甲板、破冰船船殼、鋼結構的潮汐飛濺區,與陰極保護相容性好。


聚酯玻璃鱗片涂料在海洋平臺和碼頭鋼管樁方面已經有長達25a的良好應用記錄。雙組分噴漆泵和常規高壓無氣噴涂都可以進行聚酯玻璃鱗片涂料的施工。使用雙組分噴漆泵,能在溫度低到5℃時施工;使用常規的無氣噴涂泵時,最低溫度以10℃為佳。按照NORSOK M501 用于海洋環境大氣環境和浸水區域的涂料系統測試,聚酯玻璃鱗片涂料(2 ×碼頭鋼管樁改性環氧玻璃鱗片涂料的施工750mm)的測試結果見表2。

碼頭鋼管樁重防腐涂料的應用,介紹了環氧粉末涂料、聚氨酯涂料、改性環氧玻璃鱗片涂料及聚酯玻璃鱗片涂料在碼頭鋼管樁重防腐體系中的應用 中國建材網,cnprofit.com

聚酯玻璃鱗片涂料測試結果

5 結 語

碼頭鋼管樁多處于沿海地區,水上和水下特別是海浪飛濺區,腐蝕嚴重。應用重腐蝕涂料對鋼管樁進行防腐蝕保護,簡便有效。其中,玻璃鱗片涂料在海洋平臺上已經有幾十年的成功應用歷史,是碼頭鋼管樁防腐蝕的首選重防腐涂料產品。


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