核电站用无机富锌漆的施工工艺研究旋转机械

核电站用无机富锌漆的施工工艺研究

引 言

核电站多处于沿海地区，对钢制安全壳的腐蚀防护要求较高，同时壳内部分设备长期处于高温运行环境，目前采用醇溶性无机富锌漆作为防护涂层。考虑到无机富锌漆的特性，其干膜锌含量超过85%，喷涂时易出现干喷及漆雾，对施工要求极高；同时，漆膜固化方式为湿固化，需要进行人工加湿养护。而核电施工现场环境复杂，施工人员水平参差不齐，“三分油漆、七分施工”，施工效果的好坏直接影响最终油漆涂装后的性能中国机械网okmao.com。

本文主要对核电站现场施工各种工况条件进行试验模拟，考察施工工艺以及养护工艺对无机富锌涂层性能的影响，根据试验结果为后续制订无机富锌涂层施工规范提供数据支撑。

实验内容

本部分实验内容分别从油漆喷涂、养护、固化程度检验及涂层表面处理等施工环节进行工艺模拟试验，主要目的是考察不同施工工艺对涂层性能的影响。实验过程中，钢板预处理按照《SSPC-SP10喷砂处理》和《ISO8502-3喷砂后钢板表面灰尘清洁度标准》执行；涂层MEK擦拭按照《ASTM D4752-2010溶剂擦拭法测定硅酸乙酯(无机)富锌底漆的甲乙酮耐受性的标准实施规程》执行；涂层附着力测试按照《ASTM D4541-2017用便携式粘合试验仪测定涂层剥离强度的标准试验方法》执行。

1 采用不同喷涂设备进行试验板喷涂

分别采用高压无气喷枪和空气喷枪进行无机富锌漆试验板喷涂，漆膜充分加湿养护后进行MEK和附着力测试，并用100倍放大镜对漆膜表面进行观察。

2 漆膜固化效果随时间变化模拟实验

考虑到施工现场施工环境复杂以及喷涂设备体积较大，无机锌漆膜加湿养护无法做到100%覆盖。因此进行试验模拟，考察涂层在完全没有养护的条件下，其固化效果随时间变化情况。采用高压无气喷枪进行2块无机富锌漆试验板喷涂（850mm×360mm×10mm），漆膜厚度100~190μm；将喷涂完成的试验板，不采取养护措施，分别在室内、户外长期放置；定期进行环境温湿度记录；定期进行涂层MEK擦拭和附着力测试。

3 不同试剂MEK擦拭效果对比实验

进行无机富锌底漆样板喷涂，喷涂后的样板分别进行不同程度的喷洒水雾养护，分别使用丁酮、丙酮、混合稀释剂（50%异丙醇+35%丙二醇甲醚+15%乙醇）、甲基异丁酮进行MEK擦拭，对擦拭结果进行对比分析。

4 漆膜表面打磨对涂层性能的影响实验

进行无机富锌底漆样板喷涂，涂层厚度160~250μm，喷涂完成后在不同时间点（1h、2h、24h、48h、完全固化后）将膜厚打磨减薄30~60μm；打磨前进行MEK测试，对漆膜充分养护后进行MEK和附着力测试。

5 复涂对涂层性能的影响实验

进行无机富锌底漆样板喷涂，喷涂完成后在不同时间点（0.5h、1h、12h、24h）进行复涂，复涂厚度30~60μm；对漆膜充分养护后进行MEK和附着力测试。

实验结果及分析

1 喷涂压力对涂层性能的影响

对采用空气喷涂的无机锌涂层试验板（1-2#）、采用高压无气喷涂的无机锌涂层试验板（3-4#）分别进行MEK擦拭和附着力测试，测试结果如表1所示。

表1 不同喷涂方式涂层MEK及附着力实验结果

图1 不同喷涂方式涂层表面微观形貌

从表1可以看出：采用高压无气喷涂和空气喷涂两种喷涂的方式涂层MEK均可达最高等级5级，附着力数值方面，高压无气喷涂明显大于空气喷涂；用100倍放大镜对两种喷涂方式漆膜表面进行观察（图1），可以明显看出空气喷涂漆膜表面较为粗糙、颗粒较多，高压无气喷涂漆膜表面相对较为平整、光滑。

根据无机富锌漆的特性，其干膜锌含量超过85%，为了抗流挂，配方设计时采用快干型溶剂体系，因此采用压力较小的空气喷涂时，容易出现干喷现象，即部分溶剂未到达喷涂基材表面就已经挥发，最终导致漆膜结构疏松、表面粗糙，因而附着力数值较低。因此，在油漆施工时，尽量采用高压无气喷涂，有利于提高涂层附着力以及漆膜外观。

2漆膜固化效果随时间变化情况

对室内和户外放置试验板定期进行的MEK和附着力测试结果如表2所示。室内放置试验板7~15d 的MEK擦拭可达5级，附着力测试数值30d接近最大值，说明漆膜在放置30d后接近完全固化；户外放置试验板7d的MEK擦拭即可达5级，附着力测试数值15d接近最大值，说明漆膜在放置15d后接近完全固化。实验结果表明，无机锌漆膜在没有人工加湿养护条件下能够完全固化，但是固化时间较长，室内放置时固化时间＞1个月。为了缩短工期、提高漆膜固化效果，建议在施工时对涂层进行人工加湿养护。

表2 漆膜固化效果随时间变化实验结果

3 不同试剂MEK擦拭效果对比

标准的无机锌MEK擦拭试剂应为丁酮或丙酮，考虑到该类试剂属于易制毒品，施工现场较难获取，检验人员通常使用其它试剂进行擦拭试验，而不同试剂的MEK擦拭效果均不相同。本部分实验通过控制漆膜养护条件，模拟出不同MEK擦拭等级的漆膜表面，分别采用丁酮、丙酮、混合稀释剂以及甲基异丁酮进行MEK擦拭试验，比较了不同试剂的MEK擦拭效果。

图2 不同试剂MEK擦拭实验结果

图3 不同试剂MEK擦拭效果对比图

从图2中可以看出，从1#实验板到10#实验板，丁酮、丙酮、混合稀释剂、甲基异丁酮4种试剂呈现出由深到浅的一致性变化；从图3 中可以更直观看出4种试剂的MEK擦拭结果基本一致，说明4种溶剂的擦拭效果基本相同。在丙酮和丁酮较难获取的情况下，可以用混合稀释剂（50%异丙醇+35%丙二醇甲醚+15%乙醇）和甲基异丁酮两种试剂进行替代。

4 漆膜表面打磨对涂层性能的影响

分别对未打磨、打磨后的涂层进行了MEK擦拭和附着力测试。根据测试结果（表3），不同时间点打磨后的涂层MEK擦拭均可达5级。涂层附着力方面，漆膜完全固化后进行打磨，打磨后涂层附着力与未打磨涂层附着力无明显差异；漆膜未固化完全前打磨，涂层附着力数值明显低于未打磨涂层。同时，对完全固化后打磨的涂层表面，用100倍放大镜进行观察（图4），打磨后漆膜表面可见明显划痕，但无裂纹。因此，漆膜完全固化后进行打磨，其性能未出现明显下降。

表3 打磨前后涂层MEK及附着力测试结果

图4 漆膜固化完全打磨后涂层表面微观形貌

5 复涂对涂层性能的影响

本实验内容主要是针对施工过程中对涂层厚度不满足要求的施工区域进行复涂以达到规定厚度的操作进行的模拟验证，考察漆膜性能是否满足要求。根据实验数据（表4），复涂后无机锌涂层附着力出现了不同程度的下降，0.5h后复涂涂层附着力下降约20%；当复涂间隔超过12h后，涂层的附着力数值下降超过50%，同时涂层MEK擦拭也无法达到5级。用100倍放大镜对复涂前后漆膜表面进行观察（图5），未复涂的涂层漆膜表面较为平整、光滑，12h、24h后复涂漆膜表面较为粗糙、凹凸不平，说明无机锌漆喷涂时出现了干喷现象。因此，根据以上结果分析，无机锌涂层复涂后漆膜各项性能均出现了下降。

表4 复涂前后涂层性能测试结果

图5 复涂前后涂层表面微观形貌

结 语

（1）无机锌漆采用高压无气喷涂，涂层附着力和漆膜外观等明显优于空气喷涂；

（2）无机锌涂层在没有人工加湿养护条件下能够完全固化，但是固化时间较长，室内放置时漆膜完全固化所需时长超过1个月；

（3）甲基异丁酮和混合稀释剂（50%异丙醇+35%丙二醇甲醚+15%乙醇）对无机锌涂层的MEK擦拭效果与丁酮、丙酮相当，在丙酮和丁酮较难获取的情况下，前两者可作为无机锌涂层的MEK擦拭试剂；

（4）对无机锌漆膜完全固化后进行打磨，打磨后涂层附着力与未打磨涂层附着力无明显差异，对未固化完全的漆膜进行打磨，涂层附着力数值明显偏低；

（5）与未复涂涂层相比，无机锌涂层复涂后漆膜各项性能均出现了下降，当复涂间隔超过12h后，涂层的附着力数值下降超过50%，同时涂层MEK擦拭也无法达到5级。

参考文献（略）

作者 | 郭亮亮1,刘晓强2,朱亚君1, 等

(1.中海油常州涂料化工研究院有限公司；2.上海核工程研究设计院有限公司)

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