浮頂罐浮艙內表面采用水性環(huán)氧防腐涂料的應用
一、前言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對石油以及石化產(chǎn)品需求不斷增加，石化工業(yè)發(fā)展正在進入一個新的高峰期。從原油運輸、儲存中轉、管道運輸、煉油生產(chǎn)到成品油的儲存，都需要建設大量儲罐，大型儲罐多為浮頂罐，浮艙內表面的防腐工作量越來越大。由于浮艙在焊接成型及安裝后是密閉的環(huán)境，給防腐施工帶來一些困難，如何解決浮艙內表面防腐涂料的選用及施工問題，是相關防腐設計單位、防腐涂料生產(chǎn)單位及防腐施工單位十分關注的問題。
二、儲油罐浮艙內表面防腐涂料的選用
SYT0319—1998《鋼制儲罐液體環(huán)氧涂料內防腐層技術標準》、《鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術規(guī)范》、中國涂料工業(yè)協(xié)會行業(yè)規(guī)范CNCIA-HG/T0001-2006《石油貯罐導靜電防腐蝕涂料涂裝與驗收規(guī)范》、中石化公司技術管理文件《加工高含硫原油儲罐防護技術管理規(guī)定》等關于儲油罐防腐涂料與涂裝的相關標準、規(guī)范、文件均未對該部位的防腐涂料選用作出具體要求與規(guī)定，但根據(jù)儲罐建設的一些實例，常用的涂料有以下幾種：
1、環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，在早期的儲罐建設中應用較普遍；
2、環(huán)氧底漆+環(huán)氧中涂漆。主要考慮可以和罐外壁用的環(huán)氧底漆和中涂漆一樣，可減少涂料品種，便于管理；
3、水性無機富鋅底漆近年來在一些儲罐中得到應用；
4、水性環(huán)氧防腐涂料目前在一些大型儲罐項目中得到應用。就筆者所知，目前設計采用水性環(huán)氧防腐涂料的大型儲罐項目有：
①、舟山岙山國家石油戰(zhàn)略儲備基地10萬方原油儲罐，水性環(huán)氧防腐底漆：200微米
②、黃島國家石油戰(zhàn)略儲備油庫10萬方原油罐，水性環(huán)氧防腐底漆：100微米
考慮到大型工程的示范效應和水性環(huán)氧防腐涂料的一些性能特點，該類涂料在以后的浮頂儲罐建設中會得到越來越廣泛的應用。
三、浮艙內選用水性環(huán)氧防腐涂料的優(yōu)勢
新建儲罐浮艙的防腐涂裝過程通常有以下幾種：
1、鋼板先涂車間底漆，待安裝、試水全部完成后再二次表面處理，涂防腐漆達到設計厚度；
2、在焊接加工前先對鋼板涂防腐漆達到設計厚度，待安裝、試水全部完成后再對焊縫及破損處進行修補涂漆；
3、在焊接加工前先對鋼板涂1-2道防腐漆（未達到設計厚度），待安裝、試水全部完成后先對焊縫及破損處進行修補涂漆，再整體涂最后一道防腐漆達到設計厚度。
所以，無論采用哪種防腐工藝，在安裝后的密封的艙室內進行涂漆作業(yè)是免不了的（而儲罐以后的防腐維修作業(yè)則只能在密閉艙室內進行）。傳統(tǒng)溶劑型涂料易燃，涂料中的溶劑揮發(fā)易與空氣形成爆炸性混合氣體，當其濃度達到爆炸極限范圍內時，遇火星就會引發(fā)爆炸事故。在密閉的環(huán)境中施工時，因為通風條件有限，發(fā)生爆炸的危險性極大，爆炸還可能引燃罐區(qū)其它盛裝燃油的儲罐，造成極其嚴重的后果。
水性環(huán)氧防腐涂料不燃，VOC含量很低或為零，可以避免起火和爆炸事故的發(fā)生。這是水性環(huán)氧防腐涂料區(qū)別于溶劑型涂料的安全性能優(yōu)勢。
另外，隨著水性防腐涂料技術的發(fā)展，水性環(huán)氧防腐涂料技術越來越成熟，防腐性能也越來越好，完全可以滿足浮艙內表面防腐期限要求。
四、水性環(huán)氧防腐涂料主要類別和品種
近年來，我國各涂料研究機構及生產(chǎn)廠家已研制出一些水性環(huán)氧防腐涂料，部分產(chǎn)品已得到了實際應用，主要有以下一些類別和品種：
1、按乳化機理和制漆原料分類
根據(jù)所采用的環(huán)氧樹脂和固化劑成份的不同，乳化機理也不一樣，能夠商品化的水性環(huán)氧防腐涂料主要有以下兩種：
①、A型，自乳化型：最大的特點時使用的環(huán)氧樹脂和固化劑都不呈乳液狀態(tài)。
該類水性環(huán)氧防腐涂料由低分子量液體環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量為190左右)和水性環(huán)氧固化劑組成，使用時，該固化劑必需既是交聯(lián)劑又是乳化劑，這類固化劑以多胺為基礎，在其分子中引入表面活性的鏈段，使其成為兩性分子，從而具有很強的乳化作用。該體系中不必加入助成膜溶劑，其VOC為零。
②、B型，乳化型：最大特點是使用環(huán)氧樹脂乳液和固化劑乳液
該型水性環(huán)氧防腐涂料由分子量較高的水性環(huán)氧樹脂制成的乳液和水溶性胺固化劑或固化劑乳液組成，水性環(huán)氧固化劑（乳液或透明溶液）與環(huán)氧樹脂乳液具有較好的相容性，它不要求具有乳化作用。該型大都含有少量有機溶劑作為成膜助劑（一般不超過6%）。由于水性環(huán)氧涂料的涂膜是由環(huán)氧樹脂和固化劑交聯(lián)反應而生成的網(wǎng)狀結構，所以涂膜具較好防腐蝕性、耐化學品性及機械性能。
2、按所用防銹顏料分類
按所用防銹顏料及涂料功能的不同，可分為以下品種：
*水性環(huán)氧富鋅底漆
1．三組份（環(huán)氧乳液組份、固化劑組份和鋅粉組份）；
2．鋅粉含量很高（我們的干膜中鋅重量含量為87%）；
3．防銹性的確很不錯，主要鋅粉含量高嘛，1000h鹽霧試驗，可評為小于2級。
4．這種漆用作鋼結構打底還是不錯的。
*水性環(huán)氧云鐵防銹漆
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、用作富鋅底漆的封閉涂層或中涂漆很適合。
*水性環(huán)氧磷酸鋅（或三聚磷酸鋁等）底漆
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、是一種通用型水性環(huán)氧防銹底漆吧，主要特點是含有無毒的磷酸鹽類防銹顏料；
3、是目前最常見的品種。
*水性環(huán)氧防腐面漆
1、兩組份（漆料組份和固化劑組份）；
2、一種有光的水性環(huán)氧面漆（只要涂裝環(huán)境好，光澤達到80%以上），但的確高濕及低溫涂裝環(huán)境影響其光澤。
五、水性環(huán)氧防腐涂料的施工環(huán)境要求
1、由于水性環(huán)氧防腐涂料中環(huán)氧基和胺固化劑上的活潑羥基反應受溫度限制（同溶劑型產(chǎn)品），而該反應在10℃下很緩慢，一般5℃下基本不反應（有些酚醛胺在0-5℃時也能緩慢反應，即所謂低溫型環(huán)氧漆），這決定了底材溫度不能低于5℃，最好在10℃以上。
2、由于乳液含水，低溫會破乳和結凍，導致涂料或涂膜失效。
3、和溶劑型產(chǎn)品不同的是：由于水的蒸發(fā)熱（蒸發(fā)所需能量）比一般溶劑都高，而且空氣中含有水份，造成以下因素對漆膜中水份的揮發(fā)比溶劑揮發(fā)影響更大：
A、底材溫度和涂裝環(huán)境露點的差距：底材溫度比露點越高，水份蒸發(fā)越快，據(jù)一些乳液生產(chǎn)廠家和一些從事該方面研究的技術人員介紹，如果底材溫度高于露點5℃以上是最佳。當然，根據(jù)露點表，除了專用噴涂室涂裝和烘烤固化，一般自然環(huán)境有時能達到，在大多數(shù)情況下不易達到。
但并不是說非要底材溫度高于露點5℃以上時才能使用水性環(huán)氧防腐涂料，只是對成膜質量會有一些影響（當水性漆中水逸出慢，而漆膜反應固化程度加深，而后水份逸出會留下孔隙，對防腐底漆來說外觀變化不明顯，但對面漆來說對外觀有影響，主要表現(xiàn)在光澤會下降，所以，面漆對環(huán)境的要求比底漆高）。
由于很多涂裝時并未采用露點管理方式，所以涂料生產(chǎn)廠家給出推薦溫度和溫度范圍，如果推薦的是在5℃以上，相對溫度80%以下，是指考慮反應固化所需最低溫度條件及底材溫度高于露點3℃以上時的要求（見上表中藍色部分）。
B、底材溫度
低溫時，對于溶劑型產(chǎn)品可通過選用揮發(fā)快的溶劑來解決溶劑揮以速度問題，但對水性環(huán)氧防腐涂料來說，沒有有效的解決其揮發(fā)速度下降的問題。
C、空氣濕度
高濕度空氣中水份含量高，對水性漆膜中水份逸出漆膜到空氣中的速度比溶劑從溶劑漆中逸出的速度影響更大。
D、空氣流動狀況
空氣流動越快，水蒸發(fā)越快，這對溶劑型和水性產(chǎn)品是相同的。
總結：水性環(huán)氧防腐涂裝的涂裝環(huán)境條件要求如下：
最低要求（涂裝直至固化過程中）：
底材溫度5℃以上，空氣相對濕度80%以下，底材表面溫度高于露點3℃以上。
最佳環(huán)境條件（涂裝直至固化過程中）：
底材溫度10℃以上，空氣相對濕度70%以下，底材表面溫度高于露點5℃以上。
六、儲罐浮艙內采用水性環(huán)氧防腐涂料施工時應注意事項。
在密閉不通風的環(huán)境內施工水性環(huán)氧防腐涂料時，由于涂料中水份的揮發(fā)，很快會增加艙室內空氣的濕度，露點值相應升高，底材溫度不能滿足高于露點3-5℃以上這一條件，甚至和露點溫度持平，此時，涂料中的水份將無法逸出，甚至空氣中的水份反而在漆面凝結成水珠。就會出現(xiàn)涂層不干或即使干燥后涂層成膜質量不佳、涂層表面有水漬等現(xiàn)象。
所以，雖然從安全方面來說，采用水性漆時，通風不足也不會導致出現(xiàn)爆炸事故，但從涂料成膜要求及保證涂層性能方面來講，通風和降濕是必不可少的。而且通風量要足以使艙室內底材溫度高于露點3-5℃以上，這甚至比采用溶劑型漆時要求的通風條件更高。
由于每個艙室只有一個供人出入的小孔，自然通風根本無法進行，必須采用強制通風措施，而且在涂裝過程中應不斷檢測艙室中空氣溫度、空氣相對濕度、底材表面溫度，通過露點表查出空氣露點，和底材溫度比對，保證底材溫度高于露點溫度3-5℃以上。如不能滿足這一條件，應進一步加強通風或暫時停止涂裝作業(yè)。
通風方法：
1、采用排風扇
由于只有一個與外界相通的通風口，所以采用排風扇通風效果肯定不會太好，因為不易形成艙室內的空氣與外界快速交換。
2、強制送風
采用風管向艙室內輸入潔凈干燥的壓縮空氣是一種很好的方法，可以強制排出艙室內原濕空氣。
3、采用加溫與除濕裝置
市場上有一些可以對空氣加熱和除濕的裝置出售。當在冬季氣溫過低時（低于5-10℃），前兩種方式均無效，采用這種裝置可以提高涂裝環(huán)境溫度、降低濕度。
注：什么是露點？
露點是濕空氣中水分凝結的溫度。
因為濕空氣的飽和蒸汽壓和溫度相關。但溫度降低時，水蒸氣的飽和蒸汽壓值也會降低。隨溫度的降低，擋水蒸氣的飽和蒸汽壓降低至該條件下濕空氣的水蒸氣分壓力時，水蒸氣處于蒸發(fā)和凝聚平衡狀態(tài)，此時的溫度，就是該濕空氣的露點。溫度繼續(xù)降低，則該濕空氣中就會出現(xiàn)水的凝結，即結露。
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