管道防腐涂层防腐性能优化

摘 要：随着科学技术的迅猛发展,环氧涂料在管道涂层防腐施工中运用的也越来越频繁,但不能否认的是,虽然防腐技术愈加深化,环氧涂料在使用过程中依然存在着不同程度的起泡.脱落等与管道分离的现象.形成这种现象的原因有很多,例如环氧涂料自身性能方面的缺陷或者阴极保护电位的问题等等因素都可能导致环氧涂料与管道剥离.针对这类问题,本文主要从涂层本身和环境两个方面,对涂层成膜物、阴极保护电位等因素进行研究,分析得出环氧涂层与阴极剥离性能之间的相互作用.

关 键 词：管道防腐性能阴极剥离优化

一、引言

管道运输自十九世纪六十年代以来被运用愈加广泛,是石油、天然气、化工原料等运输方面的不可缺少的方式之一.然而在管道运输业高速发展的同时也给管道维护、管理以及施工、设计等种种工作都带来了更为严峻的挑战.这其中就包括管道防腐涂层的处理.只有保证管道自身的完好才能保证管道能够正常安全的运行,同时也能减少管道泄漏事故的发生.本文着重对管道防腐涂层防腐性能加以研究,旨在提高涂层的防腐能力,提高管道的使用寿命,从而保证管道能够安全运行.

二、环氧涂层类型对其抗阴极性能剥离性能的影响

1.环氧涂层概述

成膜物质性能的好坏从根本上决定了涂料的基本性能.环氧涂层主要有环氧树脂构成,由于环氧树脂具有良好的附着力、收缩率也较低,；环氧树脂也不易被水、弱酸、碱等溶剂腐蚀和渗透；同时环氧树脂的固化剂也比较多.这种种优点都使得环氧树脂构成的成膜能够广泛的适用于各种施工条件.环氧树脂在其他方面也有着优越的性能,比如,能够和其他各类树脂、溶剂进行溶合,从而构成性能更为优越的防腐涂层.可以说在防腐涂料这一领域中环氧树脂的地位是极为重要的.

针对管道环氧涂层的阴极剥离性能来说,影响其的因素主要有两个：首先,环氧涂层自身性能的好坏,可以说其耐阴极剥离性能从根本上决定着环氧涂层抗阴极剥离的性能.其次,就是管道所处的环境也对其抗阴极性能有这不可或缺的影响因素.

2.涂层类型影响阴极剥离性能

科学研究表明,防腐涂料的基本性能主要决定于成膜物,所以研究环氧涂料的性能可以说就是在看其环氧树脂的好坏.环氧树脂分子中由于含有大量的羟基等极性基团,这就大大加强金属的粘合力.在选取环氧涂料的过程中,可以参考一下两点结论：

2.1在构成环氧涂料的成膜物中,添加一定量的酚醛树脂可以使环氧涂层在高温环境下的抗阴极剥离性能大为加强.将酚醛树脂与双酚环氧树脂相对比,不难看出,酚醛树脂具有分子量小、交联密度大能特点,所以适当的加入酚醛树脂必然能导致防腐涂层的抗热性大大改善,同时也会使环氧涂料拥有较高的硬度和抗化学腐蚀性.

2.2在常温等环境下进行防腐涂层作业时也可以考虑使用无溶剂环氧涂料,这种涂料性能与酚醛树脂构成的防腐涂料差距不是很大但仍拥有良好的防腐性能,同时,在高温环境下,可对其进行化学改性或物理改性,改性后,其性能会有明显的提高.实践证明,无溶剂环氧涂料在抗阴极剥离性能方面的表现非常突出,因而广泛适用于高温管道防腐涂层工程中.

三、保护电位对防腐涂层抗阴极剥离性能的影响

由于埋在地下的钢制管道,其所处环境较为复杂,腐蚀性较一般环境大为加大,这也使得独立的使用防腐涂层并不能取得理想的防腐效果.虽然使用阴极保护措施能大为改善其防腐效果,但是单独使用阴极保护就会使得防腐成本增多.综合这两种情况,对于埋在地下的钢制管材进行防腐措施就要采取防腐涂层与阴极保护结合使用的方法,对绝大部分管道仍旧采取涂层保护的方法,仅对于涂层有破损等地的部分管道进行阴极保护,这样就使得防腐成本大为降低.这种采取联合保护的措施就使得我们必须重视阴极保护电位对涂层阴极剥离性能的影响.

1.环氧涂层的阴极剥离性能敏感电位

实验研究表明,一位的提高保护电位不能持续增大管道防腐性能.事实上,当保护电位增加到一定值时,由于钢制缝隙内氢元素反应剧烈程度加大,从而导致缝隙内氢气气泡阻碍保护电流的流入,这就在一定程度上使得管道防腐性能下降.

实践证明,-1.4V电位下保护电位对环氧涂层的阴极剥离性能最为敏感,在这个电位下涂层剥离主要是通过地下碱性环境与氢元素产生化合物而增加防腐性能的.当电位小于1.4V时,涂层环氧涂层剥离主要是水通过还原反应产生氢气,从而使涂层破损处阴极剥离程度加快.而当电位大于-1.4V时涂层剥离效果主要是通过氢元素发生化学反应产生的氢氧根离子,这就间接的使环氧涂层与管道间的粘连效果降低.所以再进行用保护电位增加管道防腐性能时必须要注意电位的选取.要根据实际情况,适当的选择,只有这样才能最大限度的提升管道的防腐效果,增加管道使用寿命.

四、其他因素对涂层抗阴极剥离性能的影响

1.涂层厚度影响涂层抗阴极剥离性能

同过对涂刷不同厚度防腐涂层的管道进行阴极剥离试验,不难看出,环氧涂层的厚度也在一定程度上影响着涂层抗阴极剥离性能,厚度越大,涂层剥离长度就越少.造成这个现象的主要原因就是,随着涂层厚度的增加,涂层对电流的屏蔽作用也明显加强,这就导致化学反应所需要的水和氢的流通在时间上产生延迟.

当环氧涂层的厚度过于薄,就会使得环氧涂层与管道本体的粘连效果变差,经常会出现鼓泡、破损等严重现象.同时当产生这种不利现象市场还会带来的负面效应就是会导致阴极电位保护的效果大为降低直至消失.所以再实际施工过程中必须要严防此类现象的发生,环氧涂层的厚度必须要根据涂料本身的性能进行,可以略微增多,但是绝不可以减少,否则必然会降低管道的防腐性能,增加后期管道的维护费用.

2.温度影响涂层抗阴极剥离性能

温度对环氧涂层抗阴极剥离性能的影响主要从氧溶解程度、氯气的溶度、水分子蒸发速度等方面进行作用.在实际作业中值得注意的是,铺设在地下的管道阳极地床与管道距离较远,所以电位保护产生的阳极电解液无法到达环氧涂层的便面从而导致环氧涂层的防腐效果大为降低,温度越高则涂层与管道间剥离程度就越大.所以,在复杂的作业环境下,必须要分析温度对涂层抗阴极剥离性能的影响,这样才能更好的提升管道的防腐能力与环氧涂层的抗阴极剥离性能.

3.时间影响涂层抗阴极剥离性能

高温以及长时间的对涂层进行阴极剥离对涂层抗阴极剥离性能具有破坏性作用,时间越长,环氧涂层与管道间的分离部位就越大,这点在实际施工中也应铭记,要求施工人员必须掌握过硬的技术以及对环氧材料有充分的了解,这也能在一定程度上提升管道防腐性能.

五、总结

通过上述研究分析不难看出,环氧涂层的种类在很大程度上决定了其抗阴极剥离性能,可归纳为以下几点：

1.环氧涂层材料对阴极剥离的影响：在构成环氧涂层的成膜物中,适当的添加酚醛树脂可以在一定程度上增加环氧涂层对环境的适应力,这种适应力着重表现在高温环境下涂层抗阴极剥离能力大为增加.

2.阴极保护电位对阴极剥离性能的影响：环氧涂层类型不同、管道环境不同,其阴极的敏感电位也不尽相同,只有选择在敏感电位或电位与之相差不太大的情况下,才能最大程度的时电位保护发挥效用.

3.对于其他因素如温度、时间及涂层厚度等因素在施工过程中也必须考虑进去,只有对上述因素全面细致的分析,因地制宜,才能使工程质量得到保证.管道的防腐性能也才能得以最大限度的提升.