化学钢结构的腐蚀防护：实用涂层指南

走过任何一个化工厂，你都会看到钢铁随处可见。管架、储罐、反应器支架、楼梯纵梁。它承载负载、包含介质并保持操作运行。它也会腐蚀。

在最恶劣的化学领域，具有最少涂层的普通碳钢可能需要在短短两到三年内更换。酸性烟雾在未受保护的表面上凝结。碱性溶液从阀门压盖中滴落。溶剂蒸气会软化旧涂层。我检查过一些设施，其中碳钢支撑梁在七年内失去了一半的截面厚度，而在侵蚀性较大的区域，结构构件的更换周期为两年-到-三年-。

本文介绍了一种在化学和石化设施中可靠运行的涂层策略。它结合了热-浸镀锌使用正确指定的有机面漆，符合 ISO 1461、ASTM A123 和 ISO 12944。目标不是最厚或最昂贵的系统。这是适合实际曝光的正确系统。

大多数大气腐蚀遵循可预测的模式。氧气和水分到达钢表面，形成氧化铁，并且随着氧化层剥落，该过程加速。化学环境增加了普通大气涂料无法应对的变量。

酸雾穿透涂膜中的微-孔，到达基材，并开始电化学反应，将涂层从下面推开。氯离子的作用甚至更强，这就是为什么沿海化学设施面临着业内最短的涂层生命周期的原因。

碱性条件会带来不同的问题。许多有机涂料在中性或微酸性环境中表现良好，但在持续的高 pH 值下会软化或皂化。在仓库外部可以使用十五年的涂层在腐蚀性储罐外部可能会在三年内失效。

温度循环使所有这些变得复杂。白天-夜晚的膨胀和收缩、设备散发的工艺热量以及季节性天气变化都会在涂层-基材界面处产生剪切应力。小缺陷会变成大分层。这就是为什么一-涂层-万能的方法在化学服务中很少起作用，也是为什么如此多的工厂发现自己在高-到-三年-暴露区域更换结构钢。-

热-浸镀锌其本身就是一种经过验证的腐蚀屏障。锌涂层通过冶金方式与钢材结合，在切割边缘和划痕处提供阴极保护，通常在适度的大气暴露下可提供数十年的使用寿命。 ISO 1461 和 ASTM A123 控制该过程并根据型钢厚度设定最小涂层厚度。

在化学环境中，仅镀锌通常是不够的。锌与酸和强碱发生反应。一个镀锌支架在经常出现酸雾的地区，其锌层会在五到八年内消耗殆尽。解决方案是在镀锌基材的顶部添加有机涂层。

这种双系统之所以有效，是因为每一层都能做另一层所不能做的事情。锌提供阴极保护和均匀的基底。有机涂层提供了化学屏障，将锌与腐蚀性介质隔离。他们共同创造了一个任何人都无法单独实现的纵深防御。

关键是兼容性。为镀锌基材配制的两部分环氧树脂，然后是聚氨酯或聚硅氧烷面漆，已成为大气化学暴露的标准组合。对于浸入式应用或内部储罐衬里，酚醛环氧树脂和玻璃-片状增强涂层更合适。

我见过工厂试图通过直接在上面涂上标准工业搪瓷来省钱。镀锌。它通常会在十八个月内失败。新锌的表面能较低，如果没有适当的轮廓或兼容的底漆，面漆根本无法抓紧。

ISO 12944 定义了从 C1 到 CX 的腐蚀性类别，并为每个类别提供了推荐的涂层系统和干膜厚度。化学设施通常属于 C3、C4 或 C5-M 类别。

 C3 环境

C3 覆盖中等暴露，例如低-排放区域中的有盖管架或工艺单元逆风的外部支撑。典型的 C3 系统镀锌总干膜厚度约为 160 微米，环氧底漆约为 60 微米，聚氨酯面漆约为 100 微米。通过定期检查，使用寿命一般可达十五至二十年。

 C4 和 C5-M 环境

大多数室外化学加工区域采用 C4，而沿海设施和重氯化物或酸雾区域通常需要 C5-M 规格。对于镀锌钢上的 C4 服务，计划使用总厚度为 200 至 240 微米的三涂层系统，其中包括环氧底漆、环氧中间涂层和聚氨酯或聚硅氧烷面漆。

C5-M 将总量推至 280 至 320 微米或以上。采用相同的三-涂层架构，但每层都更厚，并且面漆通常升级为含氟聚合物或聚硅氧烷配方。我为沿海罐区指定了 C5-M 系统，以前的 C4 级涂料在六年内就失效了。升级后的系统已经使用了十多年，仅进行了局部修补。

浸没和内部衬里

储罐外部可能会暴露在 C4 大气中，而内部则处理 98% 的硫酸或各种溶剂。酚醛环氧树脂能很好地处理强酸，但对高 pH 值的耐受性较差。玻璃-片状乙烯基酯对多种化学品具有出色的耐受性。选择始终取决于准确的化学品、浓度、温度以及服务是连续的还是间歇的。 ISO 12944 并未完全涵盖浸泡服务，因此请参阅 NACE/AMPP 标准和涂料制造商的耐化学性图表。

我无法夸大涂层失效有多少是源于表面处理，而不是涂层材料本身。在准备不足的表面上涂覆的优质涂层比在准备充分的基材上涂覆的中-层涂层更快失效。

为了镀锌钢，新鲜的锌具有光滑、低轮廓的表面，并且带有必须去除的锌盐。-标准方法是在低压下进行清扫喷砂，以在不去除锌的情况下形成轻质轮廓，然后使用兼容的蚀刻底漆。

对于焊缝和螺栓连接等裸露钢区域，对于 C4 和 C5-M 服务，至少要喷砂到-白色金属附近的 Sa 2.5。对于浸入式衬里，通常需要 Sa 3 白金属。车间施工总是优于现场施工，但当需要现场施工时，只能在满足涂料制造商温度和湿度要求的条件下进行。

俄亥俄州的一家特种化学品生产商每两到三年就更换其硫酸罐区周围的结构钢。最初的设置使用普通碳钢和一层醇酸漆。到了第二年，每个焊缝和螺栓孔处都开始生锈。到第三年，支撑结构的各个部分开始失去负载-承载能力。

他们切换到镀锌支架外部采用三-涂层环氧-聚氨酯系统（厚度为 280 微米），罐内部采用玻璃-片状乙烯基酯衬里。这些坦克十二年前投入使用。他们最近一次全面检查发现外部涂层完整性超过 95%，并且衬里没有退化。该工厂估计，仅该罐区就避免了四个完整的更换周期。

沿海化肥码头面临充满氯化物-的空气侵蚀管架支架，普通钢构件在两到三年内就会失效。在镀锌替换钢并涂上 C5-M 级聚硅氧烷面漆后，支架已使用九年，未检测到结构腐蚀。

即使是最好的涂层系统也需要注意。每年检查一次，或在 C5-M 区域每半年检查一次。重点关注高磨损点，例如扶手、楼梯踏板和管道支撑。在发现损坏的区域的同一季节内对其进行修补。保留涂层厚度记录以跟踪随时间的退化情况。

为了镀锌基材，注意白锈，这种白锈是在新鲜镀锌件存放在潮湿、通风不良的条件下时形成的。如果已涂覆的系统上出现白锈，通常意味着面漆已受到损害。

考虑腐蚀防护的最佳时机是在设计过程中。指定化学或沿海暴露的结构钢的镀锌，并确保镀锌者知道钢将被涂面漆。写一个涂层规格该标准参考了 ISO 12944 的腐蚀性类别、涂层数量、最小干膜厚度和表面处理标准。模糊的规格会产生模糊的结果。

常见问题解答

 

 

01.可以直接在热-浸镀锌上进行喷漆吗？

仅适用于为镀锌基材配制的涂料，并经过适当的表面处理。新镀锌需要光刻或蚀刻底漆。将标准醇酸树脂直接应用于未准备的镀锌上通常会在一到两年内导致剥落。

02.环氧面漆和聚氨酯面漆有什么区别？

环氧树脂具有优异的耐化学性，但在紫外线照射下会粉化和褪色。聚氨酯具有更好的紫外线稳定性和保光性，使其成为外部服务的首选面漆。常见的系统使用环氧底漆和中间体以及聚氨酯面漆。