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海洋防腐技術(shù)是海洋工程的關(guān)鍵技術(shù)之一,金屬在海洋會被腐蝕從而導致應力腐蝕斷裂(SCC)、氫脆(HE)、腐蝕疲勞(CF)、晶間腐蝕(IC)等會使海工鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然斷裂,甚至會造成海洋環(huán)境生態(tài)災難,造成巨大損失。此外,海工產(chǎn)品防腐涂層的提前失效和涂層維修帶來的停工損失也相當大。因此,必須采取合適的防腐蝕技術(shù)予以解決。
海洋防腐技術(shù)是海洋工程的關(guān)鍵技術(shù)之一,金屬在海洋會被腐蝕從而導致應力腐蝕斷裂(SCC)、氫脆(HE)、腐蝕疲勞(CF)、晶間腐蝕(IC)等會使海工鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然斷裂,甚至會造成海洋環(huán)境生態(tài)災難,造成巨大損失。此外,海工產(chǎn)品防腐涂層的提前失效和涂層維修帶來的停工損失也相當大。因此,必須采取合適的防腐蝕技術(shù)予以解決。
近年來國內(nèi)外對海洋腐蝕與防護日趨重視,雖然各種耐海水腐蝕材料不斷推出,各種防腐蝕施工技術(shù)也大有發(fā)展,但仍遠不能滿足實際需求。我國對海洋工程結(jié)構(gòu)設施的防腐蝕研究與國外發(fā)達國家有明顯的差距,一些關(guān)鍵技術(shù)尚未解決,沒有形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),而且缺少相應的防腐規(guī)范和標準,這些都嚴重影響了海洋工程結(jié)構(gòu)的設計、建造和安全運行。因此,針對我國重點海域和重大海洋工程所面臨的共性和關(guān)鍵防腐蝕問題,開展海洋工程結(jié)構(gòu)設施的長效防腐蝕關(guān)鍵技術(shù)研究,不但可以防止腐蝕發(fā)生,避免或減少后期服役的維修、維護費用和因維修造成的經(jīng)濟損失,減少重大惡性事故的發(fā)生,而且能夠使海工設施的安全性大大提高,具有重大意義。
1.海洋防腐涂料的要求海洋防腐涂料是指在海洋環(huán)境中使用的防腐蝕涂料。由于海洋環(huán)境非常嚴酷且具有強腐蝕性,因此,海洋防腐蝕是我國海洋工程發(fā)展中急需認真研究的課題。
按防腐對象材質(zhì)和腐蝕機理,海洋防腐涂料可分為海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料和非鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要指運輸船舶、集裝箱、海上橋梁、港口機械、輸油管線、海上采油平臺等大型設施的防腐涂料,非鋼結(jié)構(gòu)海洋防腐涂料主要指海洋混凝土構(gòu)造物防腐涂料。海洋防腐涂料主要有無機富鋅、有機富鋅、有機硅、環(huán)氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷類涂料,可根據(jù)不同海洋環(huán)境腐蝕特點和防腐年限選用不同的涂料和涂層體系。
海洋防腐涂料一般要求具有如下性能:①具有良好的物理性能。對腐蝕介質(zhì)抗?jié)B性好,對鋼材表面附著力好;②具有良好的力學性能。耐海水沖刷、耐海冰碰撞、耐船舶停靠的磨損;③具有優(yōu)異的化學性能。耐海水、耐鹽霧、耐油、耐化學品、耐紫外線等的侵蝕;④與電化學保護系統(tǒng)相容性好。飛濺區(qū)和全浸區(qū)涂料要具有耐陰極剝離性;⑤具有良好施工性能。可在各種環(huán)境條件下對不同結(jié)構(gòu)進行高質(zhì)量涂裝施工;⑥符合健康、環(huán)保、安全的要求。要求涂料固含量高,揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量符合國家或國際標準要求;⑦其他特殊要求。如:淡水艙涂料要求無毒性并符合國家衛(wèi)生認證要求;用于不銹鋼表面的涂層中可濾去氯含量不能超過200mg/kg,涂層中不含鋅;船舶壓載艙涂料要符合國際海事局(IMO)《船舶壓載艙保護涂層性能標準》的要求;船舶水線以下部位涂料要求防止海生物附著等。
常用的海洋重防腐涂料主要相關(guān)國際標準有:①ISO12944防護涂料體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護;②NORSOKM501表面處理和保護涂料;③ISO20340近海及相關(guān)結(jié)構(gòu)防護涂層體系的性能要求;④NACESPO108防護涂層對近海結(jié)構(gòu)的腐蝕控制;⑤IMO船舶壓載艙保護涂層性能標準(PSPC)。
海洋防腐涂料及其涂層配套通常要滿足ISO12944、NORSOKM501、NACESPO108和ISO20340相關(guān)防腐標準的要求。一般都要預先通過嚴格的腐蝕試驗和認證,試驗項目主要有:①耐鹽霧(鹽水)試驗4000h;②耐陰極剝離試驗;③耐濕熱試驗4000h;④循環(huán)腐蝕試驗4200h[1-4]。
2.海洋防腐涂料研發(fā)重點
海洋防腐涂料的研發(fā)具有科技含量高、研制周期長、投資大、技術(shù)難度高且風險大,國外海洋防腐涂料研發(fā)主要集中在實力雄厚的大公司或靠政府支持的部門。例如英國的IP、美國的PPG、丹麥的Hemple、挪威的Jotun及日本的關(guān)西涂料等幾家大公司均有上百年的相關(guān)涂料開發(fā)歷史,在涂料生產(chǎn)供應、質(zhì)量監(jiān)督、涂裝規(guī)范及涂裝現(xiàn)場管理等方面形成了一整套十分嚴格和嚴密的體系,目前這些公司的產(chǎn)品占據(jù)了我國海洋防腐涂料的主要市場[5]。
我國海洋防腐涂料的生產(chǎn)主要集中在青島、上海、大連、天津、常州、廣州及廈門等幾家涂料企業(yè),研究工作主要集中在中科院海洋研究所、中科院金屬腐蝕研究所、海洋化工研究院、中海油常州涂料研究院、中船725所等研究機構(gòu)。近年來,雖然建立了“中國船舶工業(yè)船舶涂料廈門檢測站”、“海洋涂料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督中心”等質(zhì)量管理監(jiān)督機構(gòu),但整體技術(shù)水平仍落后于先進國家。
目前,國外海洋重防腐涂料的研發(fā)主要側(cè)重以下幾個方面。
2.1長壽命
由于越來越多的超大型鋼結(jié)構(gòu)及所處海域特點不具備直接重涂或返岸施工的條件,因此要求開發(fā)具有超長使用壽命的海洋防腐涂料,最理想的是涂層使用壽命包括現(xiàn)場直接涂裝維修后的延續(xù)使用壽命等同于鋼結(jié)構(gòu)設備的使用壽命,即涂層與設備同壽命設計,使用中只需進行少量維修,免重涂。比利時的涂膜鍍鋅屬于有機類高富鋅涂料,干膜中的金屬鋅含量達96%,在挪威奧斯陸的沿海海洋大氣環(huán)境中,涂覆在鋼橋上120μm膜厚的單一鋅加涂層15a后實測每年的涂層平均損耗僅為1μm[6]。
無機富鋅涂料應用最為典型的成功案例是澳大利亞Morganwyalla長達250km的油管工程,其防腐采用了單層水性無機富鋅涂層,涂層歷經(jīng)50余年仍保持著良好狀態(tài),無腐蝕發(fā)生。美國埃克森(EXXON)公司在硫球島建的煉油廠采用單層硅酸鋅防腐涂層,歷經(jīng)15a后僅需小部分涂層修補,補后又經(jīng)4a完好無銹。
作為面漆,目前開發(fā)的氟碳涂料和聚硅氧烷涂料耐侯性已可達到15a以上,如日本旭硝子公司生產(chǎn)的三氟氯乙烯FEVE氟碳漆、大金公司生產(chǎn)的四氟乙烯FEVE氟碳漆、國際油漆公司生產(chǎn)的丙烯酸聚硅氧烷涂料interfine979及美國亞美隆公司生產(chǎn)的環(huán)氧聚硅氧烷涂料PSX700等等。
2.2低表面處理
由于涂裝前處理費用會占到總涂裝成本的60%,因此低表面處理涂料已成為防腐涂料的重要研究方向之一。
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地板企業(yè)發(fā)展的春天結(jié)束
一位經(jīng)營地板企業(yè)10多年的資深人士指出,地板企業(yè)發(fā)展的春天已經(jīng)過去,中國地板企業(yè)現(xiàn)在正面臨著“四大瓶頸”問題分別為人民幣升值、大宗原材料價格上漲、勞動力成本上升加速、管理層與員工層沖突加劇導致管理成本持續(xù)上升。發(fā)展瓶頸的產(chǎn)生表明地板企業(yè)的發(fā)展冬天已經(jīng)到來。
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