CN111172489A - 一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防腐蚀技术领域，具体涉及一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法。本发明的具有抗流挂特性的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，主要包括以下步骤：1)基材表面处理；2)对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理；3)采用Al‑2％Zn合金对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂；4)采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布形成封闭涂层。本发明的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，具有较好的防腐蚀效果，对开架式海水汽化器金属涂层表面的孔隙封闭效果良好。

Description

一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法
技术领域
本发明涉及防腐蚀技术领域，具体涉及一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法。
背景技术
开架式海水汽化器是LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)接收站的关键设备之一，其主要作用是通过海水将LNG加热汽化为NG(Natural Gas，天然气)。开架式海水汽化器传热管、NG管和LNG管的外表面一般采用热喷涂的的铝合金涂层，铝合金涂层长期暴露于海水的冲刷环境下，将会导致涂层减薄、失效和基材腐蚀，严重的会形成穿孔，给生产带来安全隐患，因此，需要对开架式海水汽化器金属涂层进行防腐蚀处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材表面进行清洗；
2)喷砂：对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，喷砂砂材为白刚玉，白刚玉的粒度尺寸为0.4～1.2mm，喷砂距离为200～250mm，喷砂角度为70°～90°；
3)喷涂：对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为200～250mm，喷涂角度为70°～90°，喷涂涂层厚度为150～450mm；
4)封闭：采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布形成封闭涂层；所述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的组分组成：环氧树脂40～60％、消泡剂0.5～2％、表面助剂0.5～3％、改性树脂1～5％、溶剂30～60％，所述B组分由以下质量百分数的组分组成：聚酰胺树脂固化剂50％～70％，改性胺固化剂5％～10％，混合溶剂25～50％，所述混合溶剂为二甲苯和丁醇的混合物，所述A组分和B组分的质量比为5～7：1，使用时分别将A组分、B组分搅拌混合均匀即可，然后将A组分和B组分混合即可。
所述环氧树脂为环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44或酚醛环氧树脂中的任意一种或几种，所述改性树脂为改性液体石油树脂、固体石油树脂、烷基缩水甘油醚、环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种，所述溶剂为二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮或醋酸丁酯中的任意一种或几种。
所述步骤1)中，清洗后的基材表面的氯离子浓度不大于25ppm。
所述二甲苯和丁醇的质量比为3～5：1。
所述步骤2)中，喷砂压力为0.5MPa,喷砂时环境的相对湿度小于85％，喷砂后基材表面的粗糙度Ra(轮廓算术平均偏差)为12～35μm。
所述基材进行步骤3)的喷涂处理和步骤2)的喷砂处理的时间间隔不高于4小时。
所述步骤3)中，喷涂时环境的相对湿度小于85％。
所述步骤2)中，喷涂涂层的厚度为150～450μm。
基材进行步骤4)的封闭处理和步骤3)的喷涂处理的时间间隔不高于4小时。
所述步骤4)中，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面进行多次涂布形成封闭涂层，每两次涂布之间的时间间隔为30～45min。
所述步骤4)中，对基材进行封闭处理时环境的相对湿度小于85％，基材的温度高于封闭处理时环境的露点温度。
所述封闭剂中的环氧树脂的分子量为300～1500。
本发明的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法的有益效果在于：
本发明中提供的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，通过在开架式海水汽化器金属涂层表面清洗后采用白刚玉进行喷砂处理，之后采用Al-2％Zn合金喷涂材料在基材表面喷涂涂层，最后采用封闭剂在基材表面涂布形成封闭涂层，由于Al-2％Zn合金涂层与开架式海水汽化器金属涂层设备基材形成电化学反应，Al-2％Zn合金涂层作为阳极牺牲保护设备基材；封闭剂对热喷涂合金涂层存在的孔隙进行封闭，减少或隔绝腐蚀介质对合金涂层的腐蚀，防止开架式海水汽化器金属涂层腐蚀失效，使得开架式海水汽化器能够稳定生产。
本发明选择金属材料Al-2％Zn合金作为喷涂材料，该金属材料以铝成分为主，锌元素含量其次，由于合金涂层与开架式海水汽化器金属涂层设备形成电位差，有效降低设备基材的腐蚀速度，该金属材料具有较好的防腐效果，能够在开架式海水汽化器金属涂层外部形成防腐层。
本发明选用的封闭剂，以大分子量的环氧树脂作为主体树脂，以及含有活性功能的柔性小分子改性树脂对环氧树脂进行改性，由于大分子量的环氧树脂分子链柔顺，能较好铺展在开架式海水汽化器金属涂层的多孔隙表面，同时本发明的环氧树脂分子链中含有合适数量的极性官能团，润湿性好，与喷涂材料中的铝合金基材附着力合适；本发明中的环氧树脂分子量大小合适，能较好的渗透到开架式海水汽化器金属涂层的孔隙中，提高封闭效率；同时以大分子量的环氧树脂作为主体树脂的封闭剂具备一定的耐海水腐蚀性能和一定的机械强度，该封闭剂形成的封闭涂层具有良好的耐热冲击性能，以及本发明采用二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸丁酯中的一种或多种作为溶剂，进一步提高封闭剂对喷涂的铝合金涂层的润湿性和渗透性，减少封闭剂施工弊病，提高封闭剂施工效果、降低工程施工时间；本发明采用BYK-340、BYK-350或BYK-354中的任意一种作为表面助剂，有助于提高封闭剂在基材表面的润湿和附着，可以提高封闭剂耐腐蚀和耐水性能，使得该封闭剂对开架式海水汽化器金属涂层表面的孔隙封闭效果良好。
具体实施方式
一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材表面进行清洗；
2)喷砂：对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，喷砂砂材为白刚玉，白刚玉的粒度尺寸为0.4～1.2mm，喷砂距离为200～250mm，喷砂角度为70°～90°；
3)喷涂：对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为200～250mm，喷涂角度为70°～90°，喷涂涂层厚度为150～450mm；
4)封闭：采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布形成封闭涂层；所述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的组分组成：环氧树脂40～60％、消泡剂0.5～2％、表面助剂0.5～3％、改性树脂1～5％、溶剂30～60％，所述B组分由以下质量百分数的组分组成：聚酰胺树脂固化剂50％～70％，改性胺固化剂5％～10％，混合溶剂25～50％，所述混合溶剂为二甲苯和丁醇的混合物，所述A组分和B组分的质量比为5～7：1，使用时分别将A组分、B组分搅拌混合均匀，然后将A组分和B组分混合即可。
所述环氧树脂为环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44或酚醛环氧树脂中的任意一种或几种，所述改性树脂为改性液体石油树脂、固体石油树脂、烷基缩水甘油醚、环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种，所述溶剂为二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸丁酯中的一种或几种。
所述二甲苯和丁醇的质量比为3～5：1。
所述步骤1)中，清洗后的基材表面的氯离子浓度不大于25ppm。
所述步骤2)中，喷砂压力为0.5MPa,喷砂时环境的相对湿度小于85％，喷砂后基材表面的粗糙度Ra为12～35μm。
所述基材进行步骤3)的喷涂处理和步骤2)的喷砂处理的时间间隔不高于4小时。
所述步骤3)中，喷涂时环境的相对湿度小于85％。
所述步骤2)中，喷涂涂层的厚度为150～450μm。
基材进行步骤4)的封闭处理和步骤3)的喷涂处理的时间间隔不高于4小时。
所述步骤4)中，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面进行多次涂布形成封闭涂层，每两次涂布之间的时间间隔为30～45min。
所述步骤4)中，对基材进行封闭处理时环境的相对湿度小于85％，基材的温度高于封闭处理时环境的露点温度。
实施例1
本实施例的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材的外观进行检查，对基材表面污染部分进行清洗，采用SSPC-TU 4中表面方格萃取可溶性盐方法测定基材表面的氯离子含量为25ppm，其中，基材即开架式海水汽化器金属涂层；
2)喷砂：采用白刚玉对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，白刚玉的粒度尺寸为0.4mm，喷砂距离为200mm，喷砂角度为70°，喷砂压力为0.5MPa，喷砂处理时环境的空气清洁度对白布吹气无油污、水渍，环境的相对湿度为80％，喷砂后的粗糙度Ra为12μm；
3)喷涂：基材经过步骤2)喷砂处理1小时后，对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为200mm，喷涂角度为70°，喷涂涂层厚度为150mm，喷涂时环境的相对湿度为80％，喷涂时间为4h；
4)封闭：基材经过步骤3)喷涂处理1小时后，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布2次，第二天涂布4次，当天每两次之间的时间间隔为30min，封闭处理时环境的相对湿度为80％，最后形成封闭涂层，为了防止基材表面产生凝雾，影响在基材表面涂布涂层，基材的温度高于环境的露点温度。其中，上述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的原料制得：环氧树脂E-20为60％、消泡剂AFKA-2722为0.5％、表面助剂BYK-340为0.5％、C9固体石油树脂1％、二甲苯10％、丁醇6％、丙二醇甲醚醋酸酯8％、丁酮9％、环己酮5％，所述B组分由以下质量百分含量的组分组成：聚酰胺125固化剂50％，卡德莱NX2003改性酚醛胺固化剂10％，二甲苯30％，丁醇10％。使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀。所述A组分和B组分的质量比为5：1。使用时分别将A组分、B组分分别搅拌均匀，然后将A组分和B组分混合即可。环氧树脂E-20的分子量为1200。
最后对开架式海水汽化器的表面进行检查，确保开架式海水汽化器金属涂层外观没有流挂、裂纹、气泡等，金属涂层完全覆盖基材。
实施例2
本实施例的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材的外观进行检查，对基材表面污染部分进行清洗，采用SSPC-TU 4中擦拭方法萃取可溶性盐方法测定基材表面的氯离子含量为15ppm，其中，基材即开架式海水汽化器金属涂层；
2)喷砂：采用白刚玉对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，白刚玉的粒度尺寸为1.2mm，喷砂距离为220mm，喷砂角度为80°，喷砂压力为0.5MPa，喷砂处理时环境的空气清洁度对白布吹气无油污、水渍，环境的相对湿度为75％，喷砂后的粗糙度Ra为35μm；
3)喷涂：基材经过步骤2)喷砂处理2小时后，对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为230mm，喷涂角度为80°，喷涂涂层厚度为450mm，喷涂时环境的相对湿度为75％，喷涂时间为6h；
4)封闭：基材经过步骤3)喷涂处理2小时后，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布2次，第二天涂布3次，当天每两次之间的时间间隔为40min，封闭处理时环境的相对湿度为75％，最后形成封闭涂层，为了防止基材表面产生凝雾，影响在基材表面涂布涂层，基材的温度高于环境的露点温度。
其中，上述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的原料制得：环氧树脂E-51为40％、消泡剂AFKA-2722为2％、表面助剂BYK-350为3％、液体石油树脂LA300为5％、二甲苯12％、甲基异丁基酮6％、醋酸丁酯13％、丁酮14％、环己酮5％，所述B组分由以下质量百分含量的组分组成：聚酰胺115固化剂70％，卡德莱NX-2015改性酚醛胺固化剂5％，二甲苯27％，丁醇8％。使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀。所述A组分和B组分的质量比为7：1。使用时分别将A组分、B组分分别搅拌均匀，然后将A组分和B组分混合即可。环氧树脂E-51的分子量为300。
最后对开架式海水汽化器的表面进行检查，确保开架式海水汽化器金属涂层外观没有流挂、裂纹、气泡等，金属涂层完全覆盖基材。
实施例3
本实施例的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材的外观进行检查，对基材表面污染部分进行清洗，采用SSPC-TU 4中表面方格萃取可溶性盐方法测定基材表面的氯离子含量为19ppm，其中，基材即开架式海水汽化器金属涂层；
2)喷砂：采用白刚玉对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，白刚玉的粒度尺寸为0.8mm，喷砂距离为250mm，喷砂角度为90°，喷砂压力为0.5MPa，喷砂处理时环境的空气清洁度对白布吹气无油污、水渍，环境的相对湿度为70％，喷砂后的粗糙度Ra为35μm；
3)喷涂：基材经过步骤2)喷砂处理1小时后，对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为250mm，喷涂角度为90°，喷涂涂层厚度为450mm，喷涂时环境的相对湿度为70％，喷涂时间为8h；
4)封闭：基材经过步骤3)喷涂处理1小时后，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布2次，第二天涂布4次，当天每两次之间的时间间隔为45min，封闭处理时环境的相对湿度为70％，最后形成封闭涂层，为了防止基材表面产生凝雾，影响在基材表面涂布涂层，基材的温度高于环境的露点温度。
其中，上述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的原料制得：环氧树脂E-44为50％、酚醛环氧树脂3％、烷基缩水甘油醚H8为2％、消泡剂AFKA-2722为1％、表面助剂BYK-354为1.5％、二甲苯17.5％、甲基异丁基酮6％、丙二醇甲醚13％、环己酮6％，所述B组分由以下质量百分含量的组分组成：聚酰胺125固化剂60％，卡德莱NX-2003D改性酚醛胺固化剂4％，二甲苯30％，丁醇6％。使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀。所述A组分和B组分的质量比为6.3：1。使用时分别将A组分、B组分分别搅拌均匀，然后将A组分和B组分混合即可。环氧树脂E-44的分子量为550。
最后对开架式海水汽化器的表面进行检查，确保开架式海水汽化器金属涂层外观没有流挂、裂纹、气泡等，金属涂层完全覆盖基材。
对比例
本对对比例的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材的外观进行检查，对基材表面污染部分进行清洗，采用SSPC-TU 4中表面方格萃取可溶性盐方法测定基材表面的氯离子含量为25ppm，其中，基材即开架式海水汽化器金属涂层；
2)喷砂：采用白刚玉对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，白刚玉的粒度尺寸为0.4mm，喷砂距离为200mm，喷砂角度为70°，喷砂压力为0.5MPa，喷砂处理时环境的空气清洁度对白布吹气无油污、水渍，环境的相对湿度为80％，喷砂后的粗糙度Ra为12μm；
3)喷涂：基材经过步骤2)喷砂处理1小时后，对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al，喷涂距离为200mm，喷涂角度为70°，喷涂涂层厚度为150mm，喷涂时环境的相对湿度为80％，喷涂时间为4h；
4)封闭：基材经过步骤3)喷涂处理1小时后，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布2次，第二天涂布4次，当天每两次之间的时间间隔为30min，封闭处理时环境的相对湿度为80％，最后形成封闭涂层，为了防止基材表面产生凝雾，影响在基材表面涂布涂层，基材的温度高于环境的露点温度。
其中，封闭剂为中海油常州环保涂料有限公司生产的NC-4环氧清漆。
最后对开架式海水汽化器的表面进行检查，确保开架式海水汽化器金属涂层外观没有流挂、裂纹、气泡等，金属涂层完全覆盖基材。
实验例
将实施例1-3以及对比例制备的开架式海水汽化器分别进行性能测试，主要考察开架式海水汽化器金属涂层的耐盐雾性能、耐海水浸泡性能以及耐冷热冲击性能。
耐盐雾性能测试：按照GB/T 1771-2007的测试方法进行测试，测试结果见表1。
耐海水浸泡性能测试：将实施例1-3以及对比例制备的开架式海水汽化器分别放置在海水中持续浸泡1000h，加速涂层腐蚀，测试结果见表1
耐冷热冲击性能测试：将实施例1-3以及对比例制备的开架式海水汽化器分别放置在冷热冲击箱中，在-50～50温度范围内进行热冲击，加速破坏，测试结果见表1。
表1实施例和对比例中的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法性能数据
Figure BDA0002323233240000091
Figure BDA0002323233240000101
由表1可知，实施例1-3中利用本发明的开架式海水汽化器金属涂层防腐蚀方法制得的开架式海水汽化器，通过在开架式海水汽化器金属涂层表面清洗后采用白刚玉进行喷砂处理，之后采用Al-2％Zn合金喷涂材料在基材表面喷涂涂层，最后采用封闭剂在基材表面涂布形成封闭涂层，由于Al-2％Zn合金涂层与开架式海水汽化器金属涂层设备基材形成电化学反应，Al-2％Zn合金涂层作为阳极牺牲保护设备基材；封闭剂对热喷涂合金涂层存在的孔隙进行封闭，减少或隔绝腐蚀介质对合金涂层的腐蚀，使得开架式海水汽化器具有良好的耐盐雾性能、耐海水浸泡性能以及耐冷热冲击性能，开架式海水汽化器在海水中持续浸泡1000h之后未出现起泡、开裂或剥落现象，耐冷热冲击测试中整体涂层未出现起泡、开裂和生锈剥落现象，而对比例由于采用Al喷涂材料以及NC-4环氧清漆封闭剂，耐海水浸泡实验和耐冷热冲击实验时出现起泡、开裂以及生锈剥落现象，耐海水浸泡性能和耐冷热冲击性能较差。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)基材表面处理：对基材表面进行清洗；
2)喷砂：对步骤1)清洗后的基材表面进行喷砂处理，喷砂砂材为白刚玉，白刚玉的粒度尺寸为0.4～1.2mm，喷砂距离为200～250mm，喷砂角度为70～90°；
3)喷涂：对步骤2)处理后的基材表面进行喷涂，其中，热源为氧气和乙炔，喷涂材料为Al-2％Zn合金，喷涂距离为200～250mm，喷涂角度为70～90°，喷涂涂层厚度为150～450mm；
4)封闭：采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面涂布形成封闭涂层；所述封闭剂由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分数的组分组成：环氧树脂40～60％、消泡剂0.5～2％、表面助剂0.5～3％、改性树脂1～5％、溶剂30～60％，所述B组分由以下质量百分数的组分组成：聚酰胺树脂固化剂50％～70％，改性胺固化剂5％～10％，混合溶剂25～50％，所述混合溶剂为二甲苯和丁醇的混合物，所述A组分和B组分的质量比为5～7：1，使用时分别将A组分、B组分搅拌混合均匀，然后将A组分和B组分混合即可。
2.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、环氧树脂E-44或酚醛环氧树脂中的任意一种或几种，所述改性树脂为改性液体石油树脂、固体石油树脂、烷基缩水甘油醚、环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种，所述溶剂为二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮或醋酸丁酯中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述表面助剂为BYK-340、BYK-350或BYK-354中的任意一种，所述消泡剂为AFKA-2722。
4.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述二甲苯和丁醇的质量比为3～5：1。
5.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述步骤2)中，喷砂压力为0.5MPa,喷砂时环境的相对湿度小于85％，喷砂后基材表面的粗糙度Ra为12～35μm。
6.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，基材进行步骤3)的喷涂处理和步骤2)的喷砂处理的时间间隔不高于4小时。
7.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述步骤2)中，喷涂涂层的厚度为150～450μm。
8.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，基材进行步骤4)的封闭处理和步骤3)的喷涂处理的时间间隔不高于4小时。
9.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用封闭剂对经过步骤3)处理后的基材表面进行多次涂布形成封闭涂层，每两次涂布之间的时间间隔为30～45min。
10.根据权利要求1所述的开架式海水汽化器金属涂层的防腐蚀方法，其特征在于，所述封闭剂中的环氧树脂的分子量为300～1500。
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