鋼結構設備防腐蝕涂層的選擇與應用

廢水的成分非常復雜。污水處理廠的鋼鋼腐敗現象普遍適用，尤其是在廢水中處理的鋼鋼。如格柵、溢流板、刮泥車、潛水泵、二沉池上方欄桿等,經常處于干濕交替或水浸泡環境中,腐蝕更為嚴重。以往使用環氧瀝青漆對其防腐蝕,1a后就發生嚴重腐蝕,有穿孔現象發生,必須更換。因此,尋找一種有效的防腐蝕方案具有現實意義。1侵蝕因素和腐蝕機制1.1水質腐蝕的廢水中的點蝕等含量測定污水處理廠的設備大部分處于污水環境中,污水中的鹽分、氯離子、微生物等含量較高,腐蝕速度較快。某污水處理廠污水的監測數據平均值見表1。沉淀的污泥覆蓋于潛水泵等浸泡在污水中的設備上,形成垢下腐蝕,由于硫酸鹽還原菌等微生物存在,更易形成點蝕,甚至穿孔。對格柵等處于干濕交替環境中的設備,其干濕交替的部位鹽分富集,含氧量基本飽和,容易形成氧濃差電池,而污水的導電性好,又使電化學腐蝕加速。鋼鐵在電化學腐蝕和微生物腐蝕的共同作用下,腐蝕嚴重,腐蝕形式以點蝕為主。1.2腐蝕過程微生物腐蝕分好氧腐蝕和厭氧腐蝕。根據污水處理的環境可以判斷鋼制件在污水中主要是發生厭氧腐蝕。微生物厭氧腐蝕的理論依據為細菌參與陰極氫去極化:陰極過程4Fe→4Fe2++8e水電離8H2O→8H++8OH-陽極過程8H++8e→8H腐蝕產物Fe2++S2-→FeS腐蝕產物3Fe2++6OH-→3Fe(OH)2總反應4Fe+SO42-+4H2O→3Fe(OH)2+FeS+2OH-污水處理廠中設備的腐蝕為非均勻腐蝕,最大點蝕深度輕者0.4～2.8mm,重者穿孔。腐蝕產物中含大量硫酸鹽還原菌,去除腐蝕產物后,具有同心環外表,呈現典型的硫酸鹽還原菌腐蝕外貌。2涂層設計與實驗室評估2.1防腐涂料性能根據設備所處的腐蝕環境不同,設計了不同的防護體系。對于污水中的設備,防護涂料要有優異的耐水性、耐鹽水性,底漆要有良好的防銹性能,面漆要具有耐微生物特性。干濕交替區的設備防腐蝕涂料除以上要求外,還應具有足夠的耐磨性和耐老化性能。環氧面漆的耐候性較差,因此不能在室外陽光直射的情況下使用。針對以上特點,參考標準,設計的配套防護方案見表2。2.2b體系的耐紫外線老化性能根據現場腐蝕環境,決定采用模擬浸泡法評定涂層體系的有效性。重點考察涂層體系在污水中的耐老化和防腐蝕蝕性。分別取表1中4種水樣進行試驗。試板采用普通20鋼,按表2的涂層體系制備試板,每種水樣中每個方案15塊。A體系在4種水樣中編號分別為A1至A4,B體系在4種水樣中編號分別為B1至B4。B體系試板一半浸泡于水中,一半暴露于空氣中,A體系全部浸泡在污水中。保持水溫為50℃,1a后按GB1766—1995“色漆和清漆———涂層老化的評級方法”對所有試板進行失效評價。由于干濕交替體系中部分試件是在大氣中工作,受紫外線老化作用,因此B體系的面漆必須具有很好的耐紫外線老化性能。為考察B體系的耐紫外線老化性能,按GB/T1865—1997對881-Y01環氧云鐵中間漆進行人工氣候老化試驗,試驗時間2000h,采用GB1766—1995對老化等級進行評估。用涂層的附著力來考察涂層的老化狀態,采用GB5210—85“涂層附著力測定法———拉開法”進行附著力試驗,取樣周期為1個月。2.3a.林黑樹人工林涂層的耐霉菌性兩種防護體系在高溫污水中的保護試驗結果見表3。由表3可以看出,所有涂層都沒有產生起泡開裂等失效性老化,鋼材未銹蝕,說明在水浸泡環境中兩種體系都能對鋼材進行有效地防護。A體系和B體系僅在失光率上稍有區別,而且A體系變色更小,說明在浸泡環境中,A體系比B體系具有更好的耐霉菌性。881-Y01丙烯酸聚氨酯涂層經2000h人工氣候老化,未出現粉化、脫落、開裂等現象,僅出現變色、失光現象,具體結果如下:1000h老化,漆膜變色0級(色差值0.38),漆膜失光1級(失光率5%);2000h老化,漆膜變色0級(色差值0.85),漆膜失光2級(失光率18%)。以上結果說明,B涂層體系具有非常好的耐大氣老化性能。附著力,尤其是濕態附著力是影響涂層防腐蝕性能的主要指標,通過對附著力的測量,可從側面了解涂層體系的防腐蝕性能。不同環境下不同的防腐蝕體系附著力隨時間變化情況見圖1。由圖1可以看出,在試驗初期各體系的附著力有一定降低,但到6個月以后附著力基本保持不變,而且在1a后仍能保持5MPa以上的附著力,涂層與基材之間、涂層與涂層之間均未出現附著力大幅下降的現象。從圖1還可以看出,浸泡區涂層的附著力比空氣中涂層的附著力降低幅度稍大。3原有涂層整理工藝根據實驗室模擬試驗的結果,對廣州某污水處理廠內的鋼結構污水處理設備進行了防護維修工作,具體方案為:對于潛水泵等一直工作在污水中的設備采用防護體系對于格柵溢流板刮泥車欄桿等鋼施工工藝:設備表面清理,去除污泥等雜物→噴砂處理→檢驗→刷/噴兩道底漆→涂層檢驗(表觀和厚度)→刷/噴兩道中間漆→涂層檢驗→刷/噴兩道面漆→驗收→養護→使用。經重新防腐蝕涂裝處理的設備實際效果:2a后涂層表面清除污物后光亮如新;4a后回訪發現,涂層僅出現輕微粉化、變色和失光現象,但沒有