2010年造價工程師考試安裝工程復(fù)習(xí)指導(dǎo)第一章:防腐材料

字號:

在安裝工程中常用的防腐材料主要有各種有機和無機涂料、玻璃鋼、橡膠制品、無機板材等。
    1.涂料
    涂料可分兩大類:油基漆(成膜物質(zhì)為干性油類)和樹脂基漆(成膜物質(zhì)為合成樹脂)。它是通過一定的涂覆方法涂在物體表面,經(jīng)過固化而形成薄涂層,從而保護設(shè)備、管道和金屬結(jié)構(gòu)等表面免受化工大氣及酸、堿等介質(zhì)的腐蝕作用。
    采用涂料防腐蝕的特點是:涂料品種多,選擇范圍廣;適應(yīng)性強,一般可不受設(shè)備形狀及大小的限制;使用方便,適宜現(xiàn)場施工;價格低廉(除塑料涂層外)。
    涂料的耐腐蝕性能是指漆膜而言,如果漆膜破壞、穿孔,則被保護物體與介質(zhì)直接接觸而遭受腐蝕。在實際施工中,尤其是大面積施工或難施工的部位,由于涂層較薄,較難形成完整無孔的漆膜,同時在生產(chǎn)過程中也不可避免地會撞傷漆膜,在溫差變化較大時,易引起漆膜開裂。所以,目前涂料在強腐蝕性介質(zhì)、高溫及受較大沖擊、振動和摩擦作用的設(shè)備中,使用受到一定的限制。
    (1)涂料的基本組成。涂料的品種雖然很多,但就其組成而言,大體上可分為三部分,即主要成膜物質(zhì)、次要成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì)。
    1)主要成膜物質(zhì)。
    ①油料。油料是自然界的產(chǎn)物,來自于植物種子和動物的脂肪。油料的干燥固化反應(yīng)主要是空氣中的氧和油料中不飽和雙鍵起聚合作用。
    天然油料的各方面性能,特別是耐腐蝕、耐老化性能比不上許多合成樹脂,目前很少用它單獨作防腐蝕涂料,但它能與一些金屬氧化物或金屬皂化物在一起對金屬起防銹作用,所以油料可用來改性各種合成樹脂以制取配套防銹底漆。
    ②天然樹脂和合成樹脂。天然樹脂是指瀝青、生漆、天然橡膠等。合成樹脂是指環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂和乙烯類樹脂、過氯乙烯樹脂和含氟樹脂等,它們都是常用的耐蝕涂料中的主要成膜物質(zhì)。
    2)次要成膜物質(zhì)(顏料)。顏料是涂料的主要成分之一,在涂料中加入顏料不僅使涂料具有裝飾性,更重要的是能改善涂料的物理和化學(xué)性能,提高涂層的機械強度、附著力、抗?jié)B性和防腐蝕性能等,還有濾去有害光波的作用,從而增進涂層的耐候性和保護性。
    ①防銹顏料。防銹顏料主要用在底漆中起防銹作用。按照防銹機理的不同,可分化學(xué)防銹顏料,如紅丹、鋅鉻黃、鋅粉、磷酸鋅和有機鉻酸鹽等,這類顏料在涂層中是借助化學(xué)或電化學(xué)的作用起防銹作用的;另一類為物理性防銹顏料,如鋁粉、云母氧化鐵、氧化鋅和石墨粉等,其主要功能是提高漆膜的致密度,降低漆膜的可滲性,阻止陽光和水分的透入,以增強涂層的防銹效果。
    ②體質(zhì)顏料和著色顏料。這些顏料都可以在不同程度上提高涂層的耐候性、抗?jié)B性、耐磨性和物理機械強度等。常用的有滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉和硅藻土等。著色顏料在涂料中主要起著色和遮蓋膜面的作用。
    3)輔助成膜物質(zhì)。
    ①溶劑。溶劑在涂料中主要起著溶解成膜物質(zhì)、調(diào)整涂料粘度、控制涂料干燥速度等方面的作用。溶劑對涂料的一些特性,如涂刷阻力、流平性、成膜速度、流淌性、干燥性、膠凝性、浸潤性和低溫使用性能等,都會產(chǎn)生影響。因此,要想得到一個好涂料,正確選擇和使用溶劑同樣重要。
    ②其他輔助材料。為了提高涂層的性能和滿足施工要求,在涂料中還常常添加增塑劑(用來提高漆膜的柔韌性、抗沖擊性和克服漆膜硬脆性、易裂的缺點)、觸變劑(使涂料在刷涂過程中有較低的粘度,以易于施工)。另外,還有催干劑(加速漆膜的干燥)、表面活性劑、防霉劑、紫外線吸收劑和防污劑等輔助材料。
    (2)常用涂料。防銹漆和底漆涂料按其所起的作用,可分成底漆和面漆兩種。
    防銹漆和底漆都能防銹。它們的區(qū)別是:底漆的顏料較多,可以打磨,漆料著重對物面的附著力,而防銹漆其漆料偏重在滿足耐水、耐堿等性能的要求。防銹漆一般分為鋼鐵表面防銹漆和有色金屬表面防銹漆兩種;底漆在涂層中占有重要的地位,它不但能增強涂層與金屬表面的附著力,而且對防腐蝕也起到一定的作用?,F(xiàn)介紹幾種常用的底漆。
    1)生漆。生漆也稱大漆。生漆為灰褐色黏稠液體,具有耐酸性、耐溶劑性、抗水性、耐油性、耐磨性和附著力很強等優(yōu)點。缺點是不耐強堿及強氧化劑;漆膜干燥時間較長,毒性較大,施工時易引起人體中毒。生漆的使用溫度約150℃。
    目前,生漆在純堿系統(tǒng)中也有較多的應(yīng)用,同時,生漆還耐土壤腐蝕,是地下管道的良好涂料。
    2)漆酚樹脂漆。漆酚樹脂漆是生漆經(jīng)脫水縮聚用有機溶劑稀釋而成。它改變了生漆的毒性大、干燥慢、施工不便等缺點,但仍保持生漆的其他優(yōu)點,適用于大型快速施工的需要。目前,已廣泛用在化肥、氯堿生產(chǎn)中,防止工業(yè)大氣腐蝕,如二氧化硫、氨氣、氯氣、氯化氫、硫化氫和氧化氮等氣體腐蝕,也可作為地下防潮和防腐蝕涂料,但它不耐陽光紫外線照射,應(yīng)用時應(yīng)考慮到用于受陽光照射較少的部位。同時涂料不能久置(約6個月)。
    3)酚醛樹脂漆。酚醛樹脂漆是以酚醛樹脂溶于有機溶劑中,并加入適量的增韌劑和填料配制而成。酚醛樹脂漆具有良好的電絕緣性和耐油性,能耐60%硫酸、鹽酸、一定濃度的醋酸和磷酸,大多數(shù)鹽類和有機溶劑等介質(zhì)的腐蝕。但不耐強氧化劑和堿,且漆膜較脆,溫差變化大時易開裂,與金屬附著力較差,在生產(chǎn)中應(yīng)用受到一定限制。其使用溫度一般為120℃。
    4)環(huán)氧一酚醛漆。環(huán)氧一酚醛漆是由環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂溶于有機溶劑中(如二甲苯、醋酸丁酯、環(huán)己酮等)配制而成。環(huán)氧一酚醛漆是熱固性涂料,其漆膜兼有環(huán)氧和酚醛兩者的長處,即既有環(huán)氧樹脂良好的機械性能和耐堿性,又有酚醛樹脂的耐酸、耐溶和電絕緣性。
    5)環(huán)氧樹脂涂料。環(huán)氧樹脂涂料是由環(huán)氧樹脂、有機溶劑、增韌劑和填料配制而成,在使用時再加入一定量的固化劑。按其成膜要求不同,可分為冷固型環(huán)氧樹脂涂料和熱固型環(huán)氧樹脂涂料。目前,常用的環(huán)氧樹脂有6101、601和634型。其中以601環(huán)氧樹脂為基料的環(huán)氧樹脂涂料性能較好;以634為基料的涂料其漆膜硬度高,強度大,但性較脆,附著力較差。
    環(huán)氧樹脂涂料具有良好的耐腐蝕性能,特別是耐堿性,并有較好的耐磨性。與金屬和非金屬(除聚氯乙烯、聚乙烯等外)有極好的附著力,漆膜有良好的彈性與硬度,收縮率也較低,使用溫度一般為90~100℃左右。若在環(huán)氧樹脂中加入適量的呋喃樹脂改性,可以提高其使用溫度。熱固型環(huán)氧涂料其耐溫性、耐腐蝕性均比冷固型環(huán)氧涂料好。在無條件進行熱處理時,采用冷固型涂料。
    6)過氯乙烯漆。過氯乙烯漆是以過氯乙烯樹脂為主要成膜材料借溶劑揮發(fā)干燥的涂料。應(yīng)用廣泛,它具有良好的耐工業(yè)大氣、耐海水、耐酸、耐油、耐鹽霧、防霉、防燃燒等性能。但不耐酚類、酮類、脂類和苯類等有機溶劑介質(zhì)的腐蝕。其使用溫度約70℃,若溫度過高,則會導(dǎo)致漆膜破壞。該清漆不耐光,容易老化,而且不耐磨和不耐強烈的機械沖擊。此外,它與金屬表面附著力不強,特別是光滑表面和有色金屬表面更為突出。在漆膜沒有充分干燥下往往會有漆膜揭皮現(xiàn)象。
    7)瀝青漆。瀝青漆是用天然瀝青或石油瀝青和干性油溶于有機溶劑而得。瀝青漆由于價格低廉,使用較多。它在常溫下能耐氧化氮、二氧化硫、三氧化硫、氨氣、酸霧、氯氣、低濃度的無機鹽和濃度40%以下的堿、海水、土壤、鹽類溶液以及酸性氣體等介質(zhì)腐蝕。但不耐油類、醇類、脂類、烴類等有機溶劑和強氧化劑等介質(zhì)腐蝕。
    漆膜對陽光穩(wěn)定性較差,耐熱度在60℃。常用于設(shè)備、管道的表面,防止工業(yè)大氣、土壤和水的腐蝕。常用的瀝青漆有瀝青耐酸漆、瀝青清漆、鋁粉瀝青防銹漆等。
    8)呋喃樹脂漆。呋喃樹脂漆是以糠醛為主要原料制成的。它具有優(yōu)良的耐酸性、耐堿性及耐溫性,同時原料來源廣泛,價格較低。
    呋喃樹脂漆必須在酸陛固化劑的作用和加熱下才能固化。但酸類固化劑對金屬(或混凝土)有酸性腐蝕作用,故不宜直接涂覆在金屬或混凝土表面上,必須用其他涂料作為底漆,如環(huán)氧底漆、生漆和酚醛清漆等。呋喃樹脂漆能耐大部分有機酸、無機酸、鹽類等介質(zhì)的腐蝕,并有良好的耐堿性、耐有機溶劑性,優(yōu)良的耐水性、耐油性,但不耐強氧化性介質(zhì)(硝酸、鉻酸、濃硫酸等)的腐蝕。由于呋喃樹脂漆存在性脆、與金屬附著力差、干后會收縮等缺點,因此大部分是采用改性呋喃樹脂漆。
    9)聚氨基甲酸酯漆。聚氨基甲酸酯漆是以甲苯二異氰酸酯為主要原料的新型漆。它具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐油性、耐磨性和附著力;漆膜韌性和電絕緣性均較好。耐熱度為155℃。
    10)無機富鋅漆。無機富鋅漆是由鋅粉及水玻璃為主配制而成的。施工簡單,價格便宜。它具有良好的耐水性、耐油性、耐溶劑性及耐干濕交替的鹽霧。適用于海水、清水、海洋大氣、工業(yè)大氣和油類等介質(zhì)。
    在有酸、堿腐蝕介質(zhì)中使用時,一般須涂上相應(yīng)的面漆,如環(huán)氧一酚醛漆、環(huán)氧樹脂漆,過氯乙烯漆等,面漆層數(shù)不得少于兩層。耐熱度為160℃左右。
    11)塑料涂料。
    ①聚乙烯涂料。聚乙烯涂料具有優(yōu)良的耐酸性、耐堿性、耐磨性、耐沖擊性和可撓性,在室溫下不溶于大部分有機溶劑,在較高溫度下則溶于脂肪族、芳香族及其他鹵素衍生物中。聚乙烯涂料的使用溫度一般為60~80℃。
    ②氟-46涂料。氟-46涂料為四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物,它具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,對強酸、強堿及強氧化劑,即使在高溫下也不發(fā)生任何作用。它除對某些鹵化物、芳香族碳氫化合物有輕微的膨脹現(xiàn)象外,對酮類、醚類和醇類等有機溶劑也不起作用,能對它起作用的僅為元素氟和三氟化氯以及熔融的堿金屬,但只有在高溫、高壓下作用才顯著。它的耐熱性稍次于聚四氟乙烯涂料,耐寒性很好。
    (3)涂料命名原則。全名=顏料或顏色名稱+成膜物質(zhì)名稱+基本名稱。
    涂料編號原則。涂料的型號分三個部分,第一部分是成膜物質(zhì),見表1.2.2和表1.2.3;第二部分是基本名稱,用兩位數(shù)字表示,見表1.2.4;第三部分是序號。表1.2.2成膜物質(zhì)分類編號表
    2.玻璃鋼
    玻璃鋼由于有玻璃纖維的增強作用,一般都具有較高的機械強度和整體性,受到機械碰擊等不容易出現(xiàn)損傷。
    玻璃鋼的種類很多,均以摻和的合成樹脂命名,常用的有環(huán)氧玻璃鋼、聚酯玻璃鋼、環(huán)氧酚醛玻璃鋼、環(huán)氧煤焦油玻璃鋼、環(huán)氧呋喃玻璃鋼和酚醛呋喃玻璃鋼等。
    玻璃鋼襯里結(jié)構(gòu)應(yīng)具有耐蝕、耐滲以及與基體表面有較好的粘結(jié)強度等方面的性能。一般玻璃鋼襯里層由四部分構(gòu)成:
    (1)底層是在設(shè)備表面處理后,為了防止返銹而涂覆的涂層。當(dāng)玻璃鋼襯里比較薄時,底層涂料應(yīng)考慮選用防銹性的底漆;當(dāng)玻璃鋼襯里較厚時,底層涂料主要考慮提高粘合強度。底層涂料必須與基體不發(fā)生作用,否則會失去粘合力。
    (2)膩子層主要填補基體表面不平的地方,通過膩子的找平,提高纖維制品的鋪覆性能。膩子層所用的樹脂基本上與底層相同,只是填料多加些,使之成為膠泥狀的物料。
    (3)增強層主要起增強作用,使襯里層構(gòu)成一個整體。為了提高抗?jié)B性,每一層玻璃纖維都要被樹脂所浸潤,并有足夠的樹脂含量。
    (4)面層主要是高樹脂層。由于它直接與腐蝕介質(zhì)接觸,故要求有良好的致密性且抗?jié)B性能高,并對環(huán)境有足夠的耐蝕、耐磨能力。當(dāng)玻璃鋼襯層比較薄時,就不分增強層和面層了。
    3.橡膠
    目前主要用于防腐的橡膠,仍是天然橡膠。一般硬橡膠的長期使用溫度為0~65℃,軟橡膠、半硬橡膠的使用溫度為-25~75℃。橡膠的使用溫度與使用壽命有關(guān),溫度過高,會加速橡膠的老化,破壞橡膠與金屬間的結(jié)合力,導(dǎo)致脫落;溫度過低,橡膠會失去彈性。由于兩種基材收縮不一(橡膠的膨脹系數(shù)比金屬大3倍),導(dǎo)致應(yīng)力集中而拉裂橡膠層。由于軟橡膠的彈性比硬橡膠好,故它的耐寒性也較好。
    用作化工襯里的橡膠是生膠經(jīng)過硫化處理而成。經(jīng)過硫化后的橡膠具有一定的耐熱性能、機械強度及耐腐蝕性能。它可分為軟橡膠、半硬橡膠和硬橡膠三種。橡膠硫化后具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,除強氧化劑(如硝酸、濃硫酸、鉻酸)及某些溶劑(如苯、二硫化碳、四氯化碳等)外耐大多數(shù)無機酸、有機酸、堿、各種鹽類及酸類介質(zhì)的腐蝕。
    另外,合成橡膠的種類也很多,目前用于化工防腐蝕的主要有聚異丁烯橡膠,它具有良好的耐腐蝕、耐老化性、耐氧化性及抗水性,不透氣性比所有橡膠都好,但強度和耐熱性較差。聚異丁烯橡膠使用溫度一般為50~60℃,它在低溫下仍有良好的彈性及足夠的強度。在50℃時由于聚異丁烯板開始軟化,因而不能經(jīng)受機械作用。它能耐各種濃度的鹽酸、小于80%的硫酸、稀硝酸、小于40%的氫氟酸、堿液及各種鹽類溶液等介質(zhì)的腐蝕。不耐鉛酸、氟、氯、溴及部分有機溶劑如苯、四氯化碳、二硫化碳、汽油、礦物油及植物油等介質(zhì)的腐蝕。
    4.耐蝕(酸)非金屬材料
    常用的耐蝕(酸)非金屬材料(見第一節(jié))有鑄石、石墨、天然耐酸材料、陶瓷等。經(jīng)加工制成磚、板等型材,襯砌在石油化工生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)是一種應(yīng)用廣泛、行之有效的防腐蝕的方法。襯砌過程中使用膠泥將磚、板整體地粘接于設(shè)備內(nèi)表面。這種防腐方法也可應(yīng)用管道,如給水鋼管道的水泥砂漿襯里。