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終止公共設施工業的腐蝕——《民用+結構工程師》

《民用+結構工程師》雜志

2017 年 1 月 4 日

管道在噴涂易安可化學鍵合磷酸鹽涂料之前(左)和之后(右)的照片

終止公共設施工業的腐蝕

  從燃氣供應、飲用水、和廢水管道,到電力傳輸、配電站、和變電所結構,到電信塔,公共設施工業的許多碳鋼基礎設施已經老化,現在一般都已經使用了40到100年。結果是,控制腐蝕的成本是不斷地一路攀升。

  根據國際腐蝕工程師協會的報告:《美國的腐蝕損失和預防策略》,供應燃氣、水、電力、和通訊服務的設施,是每年工業腐蝕損失最大的部門,其直接腐蝕損失總額達479億美元。電力研究所(EPRI)是一家非盈利的科學研究機構,該研究所估算,1998年美國電力工業的腐蝕損失是170億美元,他們認為,其中22%的腐蝕損失原本是可以避免的。腐蝕經常是從傳統屏障型涂料(如環氧基或聚氨酯油漆)的一個缺口開始的,一旦發生腐蝕,涂層就像是一個溫室,把水、氧、和其他腐蝕活性劑拘留在里面。使腐蝕能在涂層下面迅速擴展,這種腐蝕還很難檢查出來,從而導致設備失效和代價高昂的提前更換。由于這些原因,這些涂料就要求定期重新油漆,為設施停工、表面預處理、和涂料施工付出很大代價。

  佛羅里達州威爾斯湖的泰勒工業涂料公司是一家工業涂料承包商公司,其總裁斯科特.泰勒說:“腐蝕是公共基礎設施的一個沒完沒了的難題,每一個由鋼鐵制造的設備都存在腐蝕風險。鋼鐵結構一般每7-10年就要求重新油漆一遍,這取決于環境因素如:降雨、濕度、和海洋氣候環境附近。”

  現在有了一種叫做“化學鍵合磷酸鹽陶瓷涂料”的新一代抗腐蝕涂料,以鎮定自信的面貌出現在市場上,能以成本效益高的代價終止這些腐蝕、提高安全性、并且能顯著延長基礎設施和設備的使用壽命,同時還能把維修和設施停工時間降到最低。

保護設施資產長達幾十年

  在防腐蝕項目中采用易安可陶瓷涂料能節約大量時間,一方面是因為該涂料對表面預處理工作要求的簡化,另一方面是因為涂料的固化時間很快。此外,該化學鍵合磷酸鹽涂料還是無機的,無毒性,無揮發性有機化合物,無有害空氣污染物,還沒有異味。

  泰勒說:“公共設施正在尋求更好的防腐蝕涂料,要求能延長其設施的使用壽命,同時把重新噴涂施工的要求降到最低。”他的公司已經油漆過各種各樣的公共基礎設施,包括:燃氣和循環水管道、水箱/管用鈑材、鍋爐結構、渦輪機平臺和圍護結構、CT 入口過濾室、儲罐內外壁、以及供電/配電桿和塔。

  為了處理這些問題,該公司轉而求助于易安可涂料,這是北卡羅萊納州羅利市易安可公司供應的一種噴涂施工的無機涂料。易安可是一種新型的韌性“化學鍵合磷酸鹽涂料(CBPC)”,能夠終止腐蝕,施工容易,并且降低生產停工時間。易安可公司被公認為涂料工業的領先公司,贏得NACE(美國腐蝕工程師協會)2015年涂料和內襯腐蝕控制類腐蝕工業創新獎。

  與粘接在基體表面上的傳統聚合物涂料不同,CBPC(化學鍵合磷酸鹽涂料)抗腐蝕涂料是通過與基體的化學反應而鍵合在一起的,而且輕微的表面氧化實際上還會促進這種反應。反應生成一個合金層。使腐蝕活性劑如氧和濕氣無法像對付普通油漆那樣到達涂層下面。雖然傳統聚合物涂料也能與經過大量預處理的基體粘接得很好,但如果受到鑿傷,則濕氣和氧就會從鑿槽的各個側邊侵入涂料薄膜層下面。

  易安可涂料與之相反,對陶瓷涂層造成的同樣損壞不會造成公共基礎設施的腐蝕擴散,因為碳鋼表面已轉變為穩定氧化物合金層。一旦鋼表面是穩定的(就像貴金屬金和銀是穩定的那樣),就再也不會與環境腐蝕元素發生反應,從而不會被腐蝕。在掃描電子顯微鏡圖片中可以看到,易安可在鋼和涂層之間沒有留下間隙,因為兩者是化學鍵合而不是機械粘合。由于沒有間隙,即便是由于鑿傷而使濕氣侵入鋼鐵,濕氣也沒處擴散,這就有效終止了公共設施工業設施的腐蝕。這層腐蝕屏障上面覆蓋了一層陶瓷殼體,抗腐蝕、耐火、耐水、耐磨、耐沖擊、耐化學物、并且耐溫高達400 華氏度。此外,陶瓷殼體還有一個獨特功能:終結每7-10年就要求更換一般屏障型涂層的昂貴維修循環。

  易安可公司總裁梅里克.阿爾珀特解釋說:“如果陶策殼體層和合金層萬一都遭到損壞,陶瓷殼體層還會起到磷酸鹽儲存庫的作用,繼續使鋼鐵表面合金化。這種損壞“自修復”功能(取決于損壞規模)能繼續終止腐蝕。這種自修復能力,加上該涂料的其他性能,使其能夠在一次噴涂施工后,就能在鋼鐵結構的整個使用期間內有效保護其免受腐蝕。”因為這種涂料具有的雙層腐蝕保護功能,和獨特的合金層自修復能力,其預期壽命最少能有30年,所以該涂料有30年保修期。

  由于有如此持久的腐蝕保護能力,泰勒工業涂料公司最近已經對美國南部一家發電廠直線距離為3,000英尺的24英寸燃氣管道成功噴涂了易安可涂料。泰勒說:“這種新型的抗腐蝕方法實際上把傳統涂料的預期壽命提高到三倍,并且對于希望能保護其鋼鐵設備資產的公共設施和基礎設施管理人員來說,這種涂料還能在長期運行中獲得高得多的成本效益。我們計劃以后將把這種涂料廣泛應用在各種碳鋼和中碳鋼設施中。”

  尋求降低成本的公共設施工業運營經理或腐蝕工程師還發現了易安可CBPC(化學鍵合磷酸鹽涂料)除了抗腐蝕性能之外的其他優勢。該涂料由兩種無害組分構成,在用雙成分噴槍(如噴涂聚氨酯泡沫或聚脲涂料時通常使用的噴槍)噴涂之前,不會相遇發生反應。由于CBPC涂料是無機的并且無毒性,沒有揮發性有機化合物,沒有有害空氣污染物,以及沒有異味。這就意味著這種水基不可燃涂料施工時非常安全,甚至可以在封閉空間內施工。

  然而,其最大優勢之一是能讓設備迅速投入使用,從而把設施停工時間降到最低。該陶瓷涂料在抗腐蝕項目中節約的時間既來自表面預處理簡化,也來自固化時間加快。對于一般工業涂料,表面預處理要求按(NACE 2 / SSPC-SP 10)標準,把表面噴砂清理到白金屬狀態。但是對于易安可陶瓷涂料,一般只要求按NACE 3 / SSPC-SP 6 標準進行商業噴砂清理就行了。

  對于用典型聚合物油漆如環氧樹脂或聚氨酯油漆進行腐蝕保護的項目,如果采用傳統的“三漆層系統”,則前一層油漆施工后,其固化時間可能需要幾天甚至幾個星期(取決于產品),才能施工后一層油漆。必須的固化時間是為了保證每一層都達到其最佳性能,不能靠觸摸感覺漆層是否干燥。使用傳統涂料時,要求進行大量表面預處理工作,并且每次還不能清理很大面積,以避免氧化,通常將其叫做“閃銹”,發生閃銹時就要求重新噴砂。

  莫布里工業服務公司是一家多重服務專業承包商,其質量控制經理衛斯理.紐伯恩說:“使用傳統涂料時,一般情況下,你必須在整個噴砂操作、清潔操作和油漆操作過程中都保持 SP 10標準。你可能必須租用D-H(除濕)設備,因為濕度超過60%會使表面氧化而要求重新噴砂。”與此相反,用易安可陶瓷涂料施工抗腐蝕涂層時,只要求噴涂一層并且幾乎不要求固化時間。設備最快在一小時后即可投入使用。這樣快的速度所節約下來的設施停工時間,每天可能會節約成千上萬美元。紐伯恩說:“或許易安可最大的優勢是你不必擔心表面預處理。你可以噴砂整個表面,然后進行噴涂而不用擔心表面是否會達不到噴砂要求。并且也不需要除濕設備,因為陶瓷涂料可在潮濕條件下施工。表面的輕微氧化還有助于涂層粘接得更好。”

 

作者:戴爾.威廉姆斯,是加州托倫斯市的一位技術作家,作品領域涉及商務、技術、衛生、和教育問題。

多諾萬.布里格姆提供發表于2017年1月4日。

 

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