采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺.doc

PAGE PAGE 23 采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺 A new application process that assures good adhesion of fusion bonded epoxy coatings exposed to very severe conditions 法国BS Coatings公司G Gaillard和 J L Bouliez著 王向农 译 18th International Conference on Pipeline Protection, Sep. 2009 摘要： 埋地管道的长期防腐特性与防腐涂层起到阻挡水和盐分等腐蚀剂的能力有关联。另一方面，为了承受使用中产生的应力，防腐层需要与钢管底材有良好的附着力，甚至在高温潮湿的恶劣环境下，也需要如此。 就熔结环氧粉末（FBE）涂层而言，由于这种防腐层的憎水特性以及在高温潮湿环境中依然能够维持高玻璃化温度的能力，所以，已经证实它具有防止钢管腐蚀的良好屏障性能。 为了在恶劣的环境条件下，持续维持熔结环氧粉末（FBE）涂层与钢管底材良好的附着力，钢管表面的预处理是成功的关键。的确，通常建议采用铬酸盐或者磷酸盐类产品，对钢管表面进行化学预处理。 本文介绍一种适合熔结环氧粉末（FBE）涂层的新型钢管表面预处理工艺，即正在申请专利权的SILPIPE?硅烷化学处理工艺，它既适合单层熔结环氧粉末（FBE）涂层，也适合3LPE或者3LPP这样多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（FBE）底漆。这种新型工艺采用了无溶剂无毒性的产品实施非树脂型化学处理。本文以熔结环氧粉末（FBE）涂层热水浸泡试验后的附着力性能，以及抗阴极剥离性能证实了这种新型表面预处理工艺的优点。 一、引言 处于高温潮湿环境中的金属构筑物性能会迅速减退，呈现腐蚀的自然趋势。陆上和海底管道尤其如此，因为它们往往处于有利腐蚀的侵蚀性环境之中。为此原因，这样的金属构筑物需要用有机涂层防护，因为有机涂层是防止金属腐蚀的有效屏障。 有机涂料的防腐效果与其具有的物理和化学特性有关。事实上，热固性涂料的玻璃化温度必须高于使用温度，这样的涂层才具有耐化学特性，才能减缓水和盐分等腐蚀剂的侵蚀。熔结环氧粉末（FBE）涂层就属于这样的热固性涂料，无论是单层熔结环氧粉末（FBE）涂层，还是作为3LPE或者3LPP这样多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（FBE）底漆，它的防腐屏障效果都与其憎水特性有关联，这样的防腐特性可以用电化学阻抗和吸水率测量值来量化。这些新一代憎水型底漆在80℃ – 100℃或者甚至 然而，憎水型有机涂料不是完全不可渗透的，这意味着经过或短或长的时间，水分子和腐蚀剂还是会渗透通过涂层的。在参考文献4中，Valérie Sauvant–Moynot与其合作者描述了在三层聚烯烃涂层系统中的这种现象，在60℃温度下300天后，水会渗透 确保长期有效防腐功能的另一重要因素是维持有机涂层在底材上的附着力。因此，防腐涂层的性能优化首先与其固有特性有关联，其使材料能够承受恶劣的使用环境，其次，维持涂层与底材界面上的附着力。 就熔结环氧粉末（FBE）涂料的物理化学特性承受恶劣使用环境的能力而言，我们在此不深入探讨了，因为如参考文献1所述，人们已经进行大量研究，证实了环氧树脂的化学组成和玻璃化温度的重要性。 另一方面，本文将叙述能够增强环氧粉末涂料的附着力的新型预处理工艺，其适用于管材和管件的环氧粉末涂层。出于下述两个原因，无论是用作单层熔结环氧粉末（FBE）涂层，还是作为3LPE或者3LPP这样多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（FBE）底漆，都需要增强其在钢管底材上的附着力。 首先，涂敷过程中温度的突然变化导致每种成分（包括钢材）内部发生热骤变（thermal shock）。每一层对热骤变的反应是不同的，熔结环氧粉末（FBE）涂层反应非常迅速，在几秒钟内就从液态转变成胶凝状态，然后再变成固态；粘接剂层从挤出状态转变成固态；聚乙烯或聚丙烯面层也从挤出状态转变成固态。由于状态的转变，每种成分的尺寸变化导致每个界面中产生机械应力，由此降低了层间粘合力。结果，防腐管道投入使用之前，涂层的附着力，特别是熔结环氧粉末（FBE）涂层的附着力可能就已经受到影响了。 其次，在使用过程中，防腐层受到管道输送流体的温度及其所处的腐蚀性环境的限制。水、氧气、盐分等腐蚀剂会渗透到防腐层里，从而降低界面上金属底材与防腐涂层之间的亲合力。这样的不利影响导致防腐层起泡并失去附着力，使防腐涂层与钢管底材不再粘合成一体。这个过程促进了腐蚀剂在防腐涂层与金属界面上的侵入，因此增加了钢管的腐蚀风险。 为了增强和维持防腐涂层在钢管底材上的附着力，尽管存在上述不利条件，仍然必须使防腐涂层与钢管底材之间