船舶管道外壁用耐高温防锈漆的应用探讨

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  摘要:随着科技的发展,船舶制造技术也在不断发展,船舶管路表面处理技术日趋成熟。船管系指的是船舶在输送与排除气液的渠道,所以管系数量也相对较大并贯穿于不同的船舶舱室之间,在这些管系中热力管系时船舶管系中处于环境是船舶中环境最恶略的位置,并有一部分热力管道长期处在高温、雨水、海水以及海洋大气环境中,引起了较为严重的腐蚀问题,因此对船舶管道外壁高温腐蚀问题进行分析并利用防腐漆涂抹于表面对其进行保护有着非常重要的意义。
  关键词:船舶管道外壁;耐高温防锈漆;应用
  1船舶管路综合布局的准备工作
  由于船舶对管路布置的专业性和综合性要求较高,所以,必须在各个环节做好充分的准备工作。
  1.1船舶建造相关图纸的准备
  在进行设计时设计人员首先应对图纸进行熟悉。图纸在船舶建设中实际管路设计中起到了主要的指导作用,熟悉图纸内容并做好准备可以确保后期工作可以有序的高效的进行。船舶管路布置图纸主要包括船体结构图、综合设计图、管路布置系统图、主干电缆走向图等,根据图纸中所给出的信息来编制出一个比较完善合理的设计方案。
  1.2船舶管路施工规范的熟悉
  船舶管路的施工规范是船舶进行施工过程中的主要指导性原则,因此船舶管路的设计人员只有很好的掌握这部分内容并对其熟悉与掌握才可以使施工的整体过程更加符合船舶制造行业的规范,使船舶施工的结果更加符合实际要求。为此,在开始进行正式施工前,相关人员应对船舶管路布置规范进行深入的、详细的研究,特别是对重点施工环节的施工细则,一定要进行反复、多次的研读,从而充分的发挥出其在船舶管路施工中的重要作用。
  1.3船舶管路设备材料的收集
  为了进一步确保船舶管路的设计质量,应做好船舶材料设备的收集与管理工作。在进行船舶管理设计时所使用的材料主要有开关、管道以及阀门等,因此不需对这些材料的质量、规格以及性能等进行了解与调研,保证符合船舶整体的施工要求。
  1.4船舶管路建造的工艺准备
  船舶管路的建设具有较强的综合性,所以在进行建设时会用到不同的技术方式。所以除了做好材料设备准备外还应做好技术准备,进一步保证船舶建造工艺的完整性。
  2船舶管路表面处理工艺
  2.1船舶管路酸洗工艺
  酸洗是以一种化学清洗方法,是指利用化学反应,使用5%浓度值的稀盐酸去除管路表面的油渍、氧化层、铁锈等杂质。酸洗工艺主要应用于船舶的有燃油管路、润滑油管路、润滑油管路、压缩空气管路、制冷剂管路、油舱空气、测量、注入孔及吸入口管路、主机淡水冷却管路、锅炉过热蒸汽管、给水管、冷凝水管路等部位。
  2.2船舶管路表面镀锌工艺
  对船舶管路进行镀锌处理的目的是有效防止管道被腐蚀,延长管道的使用寿命。锌是一种金属,化学形式非常活泼,可溶于酸也可溶于碱,而干燥的锌性质很稳定,基本不会发生变化,但在潮湿的空气或水中容易被氧化,锌被氧化后会在表面形成质地密实的一层白色氧化物和碱性碳酸锌,保护内部的锌不再继续被氧化,因此可以利用这个原理在管道表面镀锌保护管道不被腐蚀。镀锌方法主要有热镀和电镀两种。热镀是指将经过前期处理的管道浸入融化的锌浴中,使管道表面附着一层锌和锌的氧化物,热镀处理的管道表面的锌层较厚,可达到60-180μm,且处理工序简单,耗时短,因而被广泛应用。
  2.3船舶管路表面耐高温防锈漆工艺
  目前市场上耐高温涂料主要有无机耐高温涂料和有机耐高温涂料两大类。其中,无机耐高温涂料主要有陶瓷涂料、硅酸盐类涂料、磷酸盐类涂料和富锌底漆等;有机耐高温涂料主要有氟树脂涂料、杂环聚合物涂料和有机硅耐高温涂料等。以硅氧键为主体的有机硅树脂,由于硅氧键的键能高(443.7kJ·mol-1),离子化倾向高(51%)。Si-C键键能比C-C键键能低,但在Si-C中可以形成dπ-pπ配健,使体系的能量下降,树脂的热氧化稳定性提高。而且Si原子上连接的基团受热氧化后生成更加稳定的Si-O-Si键,在有机硅高聚物表面生成了富含Si-O-Si键的稳定保护层,减轻了对高聚物内部的影响,因此有机硅树脂具有较高的耐温性能,常用于耐高温涂料的树脂基料。
  3讨论与应用
  3.1树脂的筛选
  树脂是影响耐热涂料性能的主要因素之一。不同的有机硅结构具有不同的耐热性能。采用TGA对改性有机硅1、改性后机硅2、改性有机硅3、改性有机硅4以及有机硅1与有机硅2,对以上树脂材料分别进行了热失重分析,改性有机硅2会随着温度的升高而升高,热失重会变小,当温度升到500℃时热失重量大约在10%,并且改性有机硅2分子量的分布相对较小,当固含量达到50%时,价格相对失重,所以目前在选择船舶管道外壁高温防腐涂料时多以改性有机硅2为主。
  3.2耐热颜、填料的筛选
  在相关的研究中分别对锰铁黑、高岭土、云母粉、环氧铁红、锌铁黄、硅粉、玻璃粉、实心陶瓷微珠、三聚磷酸铝、磷酸锌、氧化铝、云母氧化铁灰、云母氧化铁红、熔点不同的低熔点玻璃等进行对比与筛选。从中可以发现云母粉、玻璃粉、三聚磷酸铝以及硅粉的耐温性相对较差,小于650℃;环氧铁红、锰铁黑以及云母粉的密度相对较大且容易发生沉淀,环氧铁红会在高温情况下变色,所以通过初步的对比与筛选后可得出实心陶瓷微珠、高岭土、高岭土、锌铁黄、熔点不同的低熔点玻璃、云母氧化铁红、云母氧化铁灰以及磷酸锌可以进行下一个阶段进行试验。
  3.3配方的设计和筛选
  (1)低熔点玻璃料的作用
  通常情况下有机硅树脂的温度在300℃上下时会出现热分解情况,在有基团与硅氧键断裂的位置形成活性中心,并进一步与硅酸氧化物发生物理化学反应,将硅酸盐与有硅烷等无机组分进行连接。在加入低熔点玻璃料后有机硅土层因受热发生分解碳化反应,失去粘结力,低熔点玻璃料融化并接替有机硅来对颜料起到粘附作用,以此来形成密度较高且耐高温的无基层,达到高温防腐作用。一般研究以改性有机硅2为树脂基料,以实心陶瓷微珠、氧化铝、高岭土、不同熔点的熔制玻璃料作为颜填料,添加少量的助剂和溶剂,在其他条件相同的情况下改变不同低熔点玻璃料的比例,编制配方,制备涂料,采用有气喷涂在马口铁板上,马弗炉650℃烘烤24h后用三维视频仪观察漆膜表面状况。试验结果表明添加了玻璃料(400±30℃)和玻璃料(450-500℃)的涂层在600℃、24h烘烤后涂层表面状况良好,而只添加了玻璃料(550-600℃)的涂层600℃、24h烘烤后涂层出现细微裂纹,分析认为有机硅树脂在400-500℃左右有较大的热分解,熔点在400-500℃的玻璃料对颜、填料起到了较大的粘附作用,由于考虑到价格等因素,因此本研究選用玻璃料(400±30℃)作为填料之一。
  (2)配方的确定
  以改性有机硅2为主的树脂基料,在其中添加比例相同的氧化铝、高岭土、玻璃料、实心陶瓷微珠作为填料,在其它条件一样的情况下再分别添加重量相比相同的云母氧化铁灰、锌铁黄作为颜料以及云母氧化铁红,制作成颜色不同且可以耐600℃高温的有机硅耐高温防腐涂料,并利用气喷涂装设备将其喷涂到马口铁板上,并观察其表面状态。
  3.4性能检测
  对不同色系的725-GW-37耐600℃高温有机硅耐高温材料的耐高温性、力学特性、物理化性能以及海洋环境性能等进行测试。可以看出不同色系的725-GW-37耐600℃高温有机硅耐高温材料具有较好的防腐性能,更适合海洋环境使用。
  结语:
  本文论述了船舶管道外壁用耐高温防锈漆处理工艺,在具体作业时,应按照船舶管理的用途选择相应的管路表面处理工艺,从而为船舶管路的正常运行提供最佳保障。
  参考文献:
  [1]周志远,吕兴飞.浅谈船舶管路表面处理[J].农家科技(旬刊),2015.
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