导静电涂料的正确应用
一、从一桩重复事故说起
在诸多涂料应用规则中,导静电涂料须与富锌底涂料配套采用是非常重要的规则之一。
然而这项规则常被人忽视,酿成涂装事故,给企业造成不应有的经济损失。
2000年某石化企业数座石脑油储罐内壁相继涂装了导静电涂料。
环氧导静电涂料由北京、常州、无锡三家涂料企业供应,产品表面导电率为1000000-10000000Ω,涂装过程正常,北京涂料呈浅灰色,常州和无锡涂料呈黑色。
常州的涂料产品说明书注明该导静电涂料须与无机硅酸锌车间富锌底涂料配套使用,但该石化企业并未按该要求操作。
北京和无锡两家涂料企业之产品说明书则根本未注明其配套涂料,这也未引起该石化企业之注意,该储罐在当年年底投入使用。
2002年6月对其中两座储罐检查,发现储罐内壁涂层严重损坏。
储罐内壁的导静电涂料涂层大面积起泡,局部涂层开裂、剥落,以罐壁内侧和罐底内侧尤为严重,以后又对其它储罐检查,导静电涂料涂层破坏情况也然。
二、涂层破坏的主要原因
导静电涂料的化学组成中含有一定数量的导静电载体,该类颜填料载体一半为石墨粉、碳黑、镍粉、不锈钢、钛粉、氧化锡包覆的非金属粉(如玻璃纤维、云母、硫酸钡、钛白粉等),其粒径一般低于325目以下,表面导电率为100000-100000000Ω之间。
当涂层表面导电率低于100000Ω时,因颜填料载体的含量过高,将降低涂层的化学性能和力学强度,影响涂层的使用寿命。
当涂层表面导电高于100000000Ω时,涂层的导静电功能不良,失去导静电意义。
这些导静电载体颜填料的电化学序是各不相同的,对钢铁而言,差异很大,这些导静电载体颜填料的电极电位如表所示。
有关材料的电极电位
材料名称电极电位(V)
石墨+0.795
钝化态18-8型不锈钢+0.500
镍+0.250
锡-0.136
钢-0.440
锌-0.763
铝-1.662
从表可知,石墨、不锈钢、镍、锡的电极位均正于碳钢,若将这些导静电载体材料的涂料直接涂装于碳钢表面,因导静电涂料涂层电极电位与碳钢电极位的不同而形成电偶,当涂层出现缩孔、气泡、微裂纹、破损或介质渗透时,因涂层与碳钢电极电位的不同,涂层缺陷处形成电偶腐蚀,导致涂层的阴极剥离。
涂料层的不良缺陷总是客观存在着的,只要碳钢与涂层存在着电极电位差,无论其大小,在导电介质的作用下,导静电涂料层的破坏现象总是客观存在着的。
三、解决的措施与方法
1、为了解决碳钢与导静电涂料涂层的电极电位差所产生的电偶腐蚀而导致的涂层破坏现象,1999年第1期《石油化工腐蚀防护》期刊《储油罐导静电防腐蚀涂装》,提出了两种解决方法:
(1)提高导静电涂料涂层的厚度,如德国和俄罗斯控制涂层厚度为420μm,定期停罐检测涂层厚度,并及时予以修复;
(2)金属表面喷砂处理后,先涂装1道无机富锌底涂料或2道有机富锌底涂料,再涂装导静电涂料,利用富锌底涂料中锌的电极电位较碳钢电极电位更负的原理,避免导静电涂料涂层直接与碳钢表面接触,当厚度为 180μm的涂层有缺陷或渗透时,富锌底涂料则可起到牺牲阳极、保护阴极(碳钢)的作用。
2、2000年,中国石化总公司发布的《加工高含硫原油储罐防腐技术管理规定》规定了液体石油产品的碳钢材质之储罐内壁表面涂装涂料的方案,规定了喷铝、喷锌或无机富锌涂料与导静电涂料的配套及原油罐内底侧设置牺牲阳极与涂料联合防护等措施,指导了石化系统储罐的防护。
3、上海金山石化股份有限公司是贯彻实施该《规定》较好的企业之一,2001年该公司新建10万m3原油储罐,罐内以牺牲阳极与涂料联合防护(罐底内侧均布铝锌铟锡牺牲阳极,每只重38.63Kg,共63只,阳极间距各为3.95m),钢质储罐内底侧、壁侧、顶侧表面喷砂处理,处理等级为Sa21/2级。
罐内底侧和1.8m以下(罐积水部位)壁侧涂装2道环氧云母氧化铁底涂料,再涂装2道环氧煤沥青面涂料,涂层总厚度为220μm。
罐内1.8m以上壁侧和罐顶内侧,涂装2道环氧富锌底涂料,再涂装3道环氧导静电涂料,涂层总厚度为220μm。
4、导静电涂料的正确应用
应用实践表明,导静电涂料的应用须与富锌底涂料相配套。
富锌底涂料可以是环氧或聚氨酯的有机型涂料,也可以是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂或正硅酸乙酯的无机型涂料。
对于某些原油储罐罐内底侧设置牺牲阳极与涂料联合防护时,在储罐内的罐积水区域(通常为1~1.8m),不能涂装导静电涂料,否则将加速牺牲阳极的消耗。