一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法
【專利摘要】一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的預(yù)測方法，(1)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，用作試樣；(2)將試樣浸泡在90℃±2℃的不同水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，在試樣的涂層表面上劃成15mm×30mm的長方格，在一小時內(nèi)冷卻到室溫；(3)在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級；(4)當(dāng)試樣最終表現(xiàn)為1級時，確認(rèn)其浸泡天數(shù)，定為m天，加7天并乘以3得出涂層的預(yù)計最長使用壽命為n年；(5)將涂層預(yù)計最長使用壽命乘以減效系數(shù)μ得出計算的使用壽命，為N年；可做為工程材料防腐蝕耐久性設(shè)計的依據(jù)，不僅有利于工程的安全，還可作工程事故的分析手段。
【專利說明】一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無溶劑型高分子涂料的【技術(shù)領(lǐng)域】，所述無溶劑高分子涂料包括固體粉末型和液體型，具體涉及到一種供涉水環(huán)境工程特別是海洋工程使用的防腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]水環(huán)境包括江河、湖泊、濕地(即沼澤)和海洋等，它們對材料的腐蝕比大氣對材料的腐蝕要較為嚴(yán)重，其中最為突出的便是海洋環(huán)境。海洋環(huán)境是一個極為復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，不僅海水本身包含有以氯化物為主的各種腐蝕介質(zhì)，而且由于波浪、潮流的存在，對工程構(gòu)件不僅會產(chǎn)生三相界面腐蝕，還會有長期的低頻往復(fù)應(yīng)力沖擊。此外,海洋微生物、工程構(gòu)件上的附著生物以及它們的代謝產(chǎn)物也會對工程構(gòu)件的腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的影響。在海洋工程中，材料主要有鋼材和鋼筋混凝土，而長期為工程界所關(guān)注的則是鋼材和鋼筋混凝土用于海洋環(huán)境下的耐久性問題。從材料選擇、涂層防護和陰極保護等不同方面綜合分析，其中防腐涂層被認(rèn)為是解決問題的關(guān)鍵。
[0003]談到防護涂層，通常采用的是有溶劑的液體涂料。這類涂料在成膜過程中必然要揮發(fā)而產(chǎn)生無數(shù)個孔隙，同時涂膜固化過程中揮發(fā)的小分子也會產(chǎn)生較多的顯微針孔，再加上涂膜的樹脂和固化劑的不均勻性，也會造成固化交聯(lián)結(jié)構(gòu)的不均勻，必然出現(xiàn)涂膜結(jié)構(gòu)的不均勻，這類涂層在腐蝕環(huán)境下失效是必然的。這類有溶劑涂料，根據(jù)已有國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)防腐年限也只有5年、10年、15年，不能滿足現(xiàn)有工程的需求。根據(jù)大量研究和工程實踐表明，無溶劑涂層是解決該問題的主要出路，是一種發(fā)展趨勢和必然選擇。
[0004]綜合考慮，在海洋工程的構(gòu)件中采用無溶劑環(huán)氧涂料涂層防護是一種性價比較高的選擇方案。中國專利ZL200910088724.5提出了一種《海港碼頭鋼板樁用無溶劑環(huán)氧涂料及其制造方法》，它由A液和B液組成，其中A液是以雙酚A環(huán)氧樹脂為主要成份的組合物；B液則是固化劑，其耐鹽霧性能達5000小時以上，與基材粘接性好。然而，該專利并沒有涉及防腐涂料涂層使用壽命的測定方法。
[0005]中國專利ZL200810228370.5公開了《一種海洋用鋼管樁外防腐環(huán)氧粉末涂料》，它能夠滿足海洋環(huán)境下長期工作的防腐蝕要求，綜合性能也較好，目前已經(jīng)得到很好的推廣應(yīng)用，但他們僅僅是提供了一種性能優(yōu)良的涂料，對于涂料的使用壽命的測定方法并沒有作深入的研究。
[0006]我們檢索了有關(guān)耐水環(huán)境腐蝕的高分子涂料的專利，發(fā)現(xiàn)它們都僅僅是公開了涂料的成分和制造方法，對于涂料使用效果，特別是涂層的使用壽命的測定未作深入的研究。上世紀(jì)的八十年代，美國工程界的人士普遍認(rèn)為采用環(huán)氧涂層鋼筋(Epoxy-CoatedReinforcing Bars,簡稱為ECR)是解決鋼筋混凝土用于海洋環(huán)境下耐久性問題的有效辦法。當(dāng)時美國Florida州有300座橋采用了 ECR技術(shù)進行防護，但其中有5座橋僅使用5年就出現(xiàn)了因鋼筋銹蝕而導(dǎo)致混凝土開裂和剝離，并發(fā)生了涂層脫層現(xiàn)象，同時在持續(xù)的應(yīng)用過程中，在3年至13年之內(nèi)發(fā)現(xiàn)所檢測的鋼筋涂層幾乎全部脫層，這種脫層是造成鋼筋防腐失效的主要原因。ECR的技術(shù)基礎(chǔ)是熔融結(jié)合型環(huán)氧粉末涂裝技術(shù)，是無溶劑涂層的一種主要形式。通過大量研究我們從這次事故中可以看出:在熔融結(jié)合型環(huán)氧粉末涂裝技術(shù)中，脫層才是這類防腐技術(shù)主要的防腐失效必然現(xiàn)象，只有研究清楚脫層的生成規(guī)律，才能有效提高無溶劑涂層技術(shù)的防腐性能，盲目發(fā)展和應(yīng)用無溶劑涂層技術(shù)是徒勞無益的。上述介紹的幾項專利沒有涉及到無溶劑防腐失效機理的研究，雖然從客觀上來說，它與其它防護涂層相比較，應(yīng)該視為不可多得的好方法；然而，防腐蝕工程是一個綜合型的工程，它不僅要有一個性能優(yōu)異的涂料配方，還要有一個合適而簡便的涂裝方法，甚至還需要制訂一個嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的檢測方法。本發(fā)明人根據(jù)在對無溶劑涂層技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、性能指標(biāo)、工程應(yīng)用效果和壽命評估等諸多方面進行深入研究后的發(fā)現(xiàn)，提出對耐水環(huán)境腐蝕的無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法，這對防腐工程的實施有著重要的經(jīng)濟和社會意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明人在分析美國Florida州橋的ECR使用情況的同時對該類涂層技術(shù)開展了深入系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)涂層脫層是無溶劑涂層防腐失效的基本原因，涂層脫層有如下基本屬性:(1)涂層脫層是無缺陷涂層防護失效的重要表現(xiàn)形式；(2)水相的形成是無缺陷涂層脫層的原因；(3)涂層脫層發(fā)生在涂層與金屬的界面處；(4)涂層脫層生成條件與涂層交聯(lián)結(jié)構(gòu)類型密切相關(guān)；(5)涂層脫層與涂層的固化度有關(guān)；(6)涂層脫層與浸泡介質(zhì)的類型和溫度有關(guān)。(7)用掃描電鏡的分析方法證實，涂層脫層是材料開始腐蝕的控制點，在脫層前材料不被腐蝕，脫層后材料才被腐蝕?；趯ι鲜龅陌l(fā)現(xiàn)，開展反復(fù)實驗研究，提出了一種耐水環(huán)境腐蝕、特別是供海洋工程使用的無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明，我們提出了前人所確定的涂層濕附著力方法中的5級為涂層脫層的特征。通常將帶有涂層的試樣浸泡在90°C ±2°C的不同水溶液中(用于海洋工程金屬材料的涂層，選用3.5% NaCl溶液:其他情況仍用蒸餾水)，在浸泡一定的天數(shù)后從水中取出，在涂層表面上用刀劃成大約15mmX30mm的長方格，一小時內(nèi)冷卻到室溫，然后用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況分五級，I級為涂層完好無脫層現(xiàn)象，涂層明顯地不能被撬剝下來；2級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積小于或等于50%;3級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積大于50%，但涂層表現(xiàn)出明顯的抗撬性能；4級為涂層成片脫層，涂層很容易被撬剝成條狀或大塊碎屑；5級涂層全部剝開，涂層成一整片被剝離下來，用手很容易把涂層成片撕下。本發(fā)明人認(rèn)為濕附著力5級所表征的涂層脫層物理特征，具有上述的無溶劑涂層防腐失效的涂層脫層基本屬性。
[0009]本發(fā)明人從現(xiàn)有大量工程涂層脫層的現(xiàn)象中注意到這樣的事實:(I)如從美國Florida州各座橋的腐蝕情況發(fā)現(xiàn):無溶劑涂層的熔融結(jié)合型環(huán)氧粉末涂層在一定的涂裝工藝條件下屬于無缺陷涂層，它們失效的關(guān)鍵方式就是涂層脫層。涂層脫層前，在涂層與金屬界面上不會發(fā)生腐蝕過程；在涂層脫層過程中至多只會產(chǎn)生微弱的腐蝕過程；一旦涂層脫層，水O2與Cl一進入界面處，造成縫隙腐蝕的機會，腐蝕過程才開始連續(xù)進行，直到涂層失效；(2)這類涂層脫層在Florida州橋的統(tǒng)計分析中已確定涂層鋼筋服役3年后就開始脫層，直到13年后大多數(shù)ECR涂層全部發(fā)生脫層現(xiàn)象。Florida州橋所用材料的涂層鋼筋標(biāo)準(zhǔn)中沒有濕附著力要求，我們現(xiàn)用當(dāng)時所用同型號材料涂層進行數(shù)據(jù)分析，濕附著力指標(biāo)是，在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中浸泡I天達不到I級指標(biāo)，實際上是5級。據(jù)此，這類鋼筋的最短服役時間為3年。因此采用在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中浸泡I天后濕附著力達到5級的鋼筋，等效于此類鋼筋使用3年后，鋼筋開始腐蝕的推測是客觀的；(3)通常的涂層濕附著力是用I級來表述涂層完好，本發(fā)明的方法是將濕附著力用5級表述涂層脫層，根據(jù)大量的涂層脫層實驗結(jié)果，試樣從I級變化到5級大約需要7?10天，為保險起見取7天來估算，這樣，在測定涂層使用壽命時，假定濕附著力保持為I級的天數(shù)是I天、15天、30天時，分別加7天、即為8天、22天、37天，可以看成是濕附著力達到5級涂層脫層的開始時間。從國內(nèi)外的報導(dǎo)數(shù)據(jù)中可知，現(xiàn)有的涂層在服役過程中其脫層時間約為3年至15年。為嚴(yán)格評估要求，以最短時間I天等效于3年作為依據(jù)，相對于達到5級的不同浸泡時間為8天、22天和37天的涂層，其防腐預(yù)計最長使用壽命分別可達到24年、66年和111年。(4)隨著服役年限的延長，由于其他因素的作用，會增加失效速度。為更加接近實際，分別乘以減效系數(shù)以表達工程實際情況下使用的保險系數(shù)，經(jīng)過長期實驗和反復(fù)觀察對比，我們得出減效系數(shù)的合理取值范圍如下:當(dāng)η = 30?50年，μ取值為I ;η = 50?70年，μ取值為0.8 ;η > 70年，μ取值為0.7。將上述預(yù)計最長使用壽命分別乘以減效系數(shù)便得出實際使用壽命，它們的估計值應(yīng)該分別為24年，52.8年，77.7年
[0010]在上述試驗研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明人提出如下耐水環(huán)境腐蝕的無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法，其特征在于:
[0011](I)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，優(yōu)選鋼材基片用作試樣，；
[0012](2)將一組試樣浸泡在90°C ±2°C的不同水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，在取出后，在涂層表面上用刀劃成大約15mmX30mm的長方格；一小時內(nèi)冷卻到室溫。
[0013](3)再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級；
[0014](4)當(dāng)試樣表現(xiàn)為I級時，確認(rèn)其浸泡天數(shù)(假定為m天)，再加7天并乘以3得出涂層的理想壽命，即預(yù)計最長使用壽命為η年，SP:
[0015]n=(m+7)X3 年式(I)
[0016](5)將涂層預(yù)計最長使用壽命乘以減效系數(shù)(μ)得出測定的使用壽命(N年):
[0017]N = μ η = μ X { (m+7) X 3 }年式(2)。
[0018]本發(fā)明所述的涂層為無缺陷涂層，所謂無缺陷涂層是經(jīng)過充分固化的結(jié)構(gòu)連續(xù)的完整涂層，在5V/ μ m的電壓下無漏點。
[0019]通過反復(fù)的浸泡實驗和樣品表面形態(tài)的電子顯微鏡觀察，本發(fā)明最終得出的減效系數(shù)μ的合理取值范圍是:當(dāng)η = 30?50年，μ = I ;η = 50?70年，μ = 0.8 ；η >70 年，μ = 0.7。
[0020]用本發(fā)明的涂層使用壽命的測定方法，按照美國上世紀(jì)八十年代的ASTM標(biāo)準(zhǔn)加工出涂層試樣，進行試驗，分別對美國Florida州28座采用ECR技術(shù)后出現(xiàn)涂層鋼筋脫層的鋼筋混凝土橋進行使用壽命測定，其結(jié)果與本發(fā)明方法測定得出的數(shù)據(jù)吻合得很好，說明本發(fā)明涂層使用壽命測定方法具有很大的推廣價值。本發(fā)明的方法在海洋工程得到推廣應(yīng)用，不僅可以對工程的安全保險提供咨詢服務(wù)；而且可為工程事故的技術(shù)分析提供有效的科學(xué)手段。可作為工程金屬材料防腐耐久性設(shè)計的依據(jù)。
[0021]隨著人類社會的進步，人類同水環(huán)境的接觸必將會越來越廣泛和深入，特別是與占地球表面十分之七的海洋，蘊藏有極為豐富的生物資源和礦物資源，這將是我們?nèi)找骖l繁的活動天地。在這種情況下，如何處理好水環(huán)境的腐蝕是極為重要的問題。因此，本發(fā)明所提供的耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂料的涂層使用壽命的測定方法具有極大的社會效益和經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明:
[0023]圖1是涂層濕附著力評級為I級時的示意圖；
[0024]圖2是涂層濕附著力評級為2級時的示意圖；
[0025]圖3是涂層濕附著力評級為3級時的示意圖；
[0026]圖4是涂層濕附著力評級為4級時的示意圖；
[0027]圖5是涂層濕附著力評級為5級時的示意圖；
[0028]圖6是涂層未被撬剝，涂層已脫層的試樣再在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中浸泡I天后，脫層的涂層剝開后的SEM照片。從照片看出鋼材基體表面幾乎沒有腐蝕痕跡，亮處為金屬基體；
[0029]圖7是涂層未被撬剝，涂層已脫層的試樣再在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中浸泡4天后，脫層的涂層剝開后的SEM照片。從照片中可以明顯看出，鋼材基體表面已有明顯腐蝕產(chǎn)物形成，說明基體已經(jīng)開始發(fā)生腐蝕反應(yīng)；
[0030]圖8是涂層未被撬剝，涂層已脫層的試樣再在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中浸泡15天后，脫層的涂層剝開后的SEM照片。從中可以明顯看出，這時鋼材基體表面形成的腐蝕產(chǎn)物面積比涂層脫層后再浸泡4天的結(jié)果要多很多，說明涂層脫層后，隨著浸泡時間延長腐蝕越發(fā)嚴(yán)重，涂層防腐失效過程加速；
[0031]圖9是未被撬破的涂層；
[0032]圖10是被撬破的涂層，但仍粘結(jié)在剛基材上；
[0033]圖11是涂層脫層后的鋼基材表面。

【具體實施方式】
[0034]實施例1
[0035]用于海洋鋼管樁耐海水腐蝕熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料，該涂料是用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等組成，是中國科學(xué)院金屬研究所生產(chǎn)的高分子無溶劑環(huán)氧涂層材料，型號為SEBF-2的市售產(chǎn)品。涂料的優(yōu)點是涂層與鋼基體結(jié)合力強，耐海水腐蝕性好，具有好的抗劃傷能力和抗陰極剝離能力，具有較好的濕附著力。保證管樁耐久性達到50年的效果。
[0036]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中，分別浸泡I天、15天和30天取出，并在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第15天后取出來的試樣其涂層的濕附著力仍為I級，故按照關(guān)系式(I)得出涂層的預(yù)計最長使用壽命:
[0037]η = = (15+7) X 3 = = 66(年)，
[0038]乘以減效系數(shù)μ = = 0.8，按照關(guān)系式⑵得出測定的涂層使用壽命:
[0039]N == μ η == 0.8X66 == 52.8 年，
[0040]即用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等組成的這一類涂層的使用壽命可達到50年左右，說明此涂料性能的確良好。
[0041]這種涂料現(xiàn)已用于杭州灣大橋，舟山金塘大橋等鋼管樁防腐。達到涂層防腐50年的要求。目前已應(yīng)用10年，用電化學(xué)保護電位檢測，非常穩(wěn)定，表明涂層性能保持良好。
[0042]實施例2
[0043]用于海洋鋼管樁耐海水腐蝕熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料，例如涂層型號為SEBF6-1、SEBF6-3。該涂料由雙酚A環(huán)氧樹脂和酚類固化劑等組成，涂料的優(yōu)點是其涂層與鋼基體結(jié)合力強，耐海水滲透，耐磨，抗彎曲和抗沖擊，抗陰極剝離能力和有更好的濕附著力。保證鋼管樁防腐耐久性達到70年以上。
[0044]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法，對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中，分別浸泡I天、15天和30天取出，并在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時后冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第30天后取出來的試樣其涂層的濕附著力仍為I級，故按照關(guān)系式(I)得出涂層的預(yù)計最長使用壽命:
[0045]η == (30+7) X3 == 111(年)，
[0046]乘以減效系數(shù)μ = = 0.7，按照關(guān)系式⑵得出測定的涂層使用壽命:
[0047]N == μη == 0.7X111 == 77.7 年，
[0048]即測得的用雙酚A環(huán)氧樹脂和酚類固化劑等組成的這一類涂層使用壽命可達到70年以上，說明此涂料性能優(yōu)越，能滿足港珠澳大橋鋼管樁防腐70年耐久性要求。目前該涂料已被港珠澳大橋管理局采納，列入大橋結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計，正式投入使用。
[0049]實施例3
[0050]用于海洋混凝土結(jié)構(gòu)涂層鋼筋的涂料，該涂料由雙酚A環(huán)氧樹脂、胺類固化劑和增韌劑等組成。其主要性能是成膜性能、抗彎曲性能、抗氯離子滲透性能好。但濕附著力偏低，屬早期美國建大橋時采用的涂料。如:3Μ公司的型號為Scotchkole213、426,和Valspar公司的型號為PFG80208的涂料。
[0051]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法，對該涂料的涂層使用壽命進行檢測。將涂有該涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中，分別浸泡I天、15天和30天取出，并在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第I天后取出來的試樣其涂層的濕附著力就低于I級。即測得的用雙酚A環(huán)氧樹脂、胺類固化劑和增韌劑等組成的這一類涂層使用壽命低于20年。與1980年美國Florida州橋鋼筋的使用壽命相當(dāng)。表明使用本發(fā)明方法測得的涂層使用壽命年限是經(jīng)得起驗證的。
[0052]實施例4
[0053]使用一種用于海洋混凝土結(jié)構(gòu)涂層鋼筋的涂料，由沈陽明致材料技術(shù)有限公司生產(chǎn)，型號為MZ8011、MZ8012，該涂料由雙酚A環(huán)氧樹脂酚類固化劑和增韌劑等組成，其主要性能除成膜性能、抗彎曲性能好外，主要是濕附著力高，滿足海洋大型工程的防腐鋼筋要求。耐久性可達到120年的需求。
[0054]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法，對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C 3.5% NaCl溶液中，分別浸泡I天、15天和45天取出，在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第45天后取出來的試樣其涂層的濕附著力仍為I級，故按照關(guān)系式(I)得出涂層的預(yù)計最長使用壽命:
[0055]η = = (45+7) X 3 = = 156 (年)，
[0056]乘以減效系數(shù)μ = = 0.7，按照關(guān)系式⑵得出測定的涂層使用壽命:
[0057]N== μη == 0.7X156 == 109.2 年，
[0058]即測定的用雙酚A環(huán)氧樹脂酚類固化劑和增韌劑等組成的這一類涂層的使用壽命可達到近110年的要求。其余年限是可根據(jù)選用高致密混凝土結(jié)構(gòu)材料來保證總體達到120年的防腐要求。用這類涂料制成的高性能環(huán)氧涂層鋼筋已被港珠澳大橋管理局接受。工程設(shè)計已納入該產(chǎn)品，現(xiàn)已正式啟用。
[0059]實施例5
[0060]用于普通水環(huán)境輸運管道的熔融結(jié)合環(huán)氧涂料，3Μ公司的型號為SCOtChkOle206，該涂料是用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等組成。其主要防腐性能，如抗水的滲透性、耐沖刷性和氣蝕抗陰極剝離等性能好。但濕附著力低。該涂料早期在管道防腐行業(yè)得到普遍應(yīng)用。如:1965年美國安裝的DN400管道，采用熔融結(jié)合環(huán)氧涂層防腐。20年后因管路走向變動而開挖管道，當(dāng)時從管道表面觀察涂層無破損，完好如初。但發(fā)現(xiàn)涂層與涂層鋼表面有黑斑點腐蝕痕跡。我們從市場采購該公司同類涂料進行了性能評估。按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C的蒸餾水中，分別浸泡I天、15天和30天取出，在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級:發(fā)現(xiàn)第I天后取出來的試樣其涂層的濕附著力就低于I級，即降為2、3級，測得用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等組成的這一類涂層的使用壽命達不到20年，與實際情況相符。
[0061]實施例6
[0062]用于普通水環(huán)境輸運管道的熔融結(jié)合環(huán)氧涂料，該涂料用雙酚A環(huán)氧樹脂和酚類固化劑等組成，是中國科學(xué)院金屬研究所生產(chǎn)的型號為SEBF-10的系列熔融結(jié)合環(huán)氧涂料，是市售產(chǎn)品。其主要性能除抗水滲透性、抗沖擊、抗彎曲、耐磨和粘結(jié)強度優(yōu)越外，主要是濕附著力好，滿足長壽命管道的使用要求。
[0063]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C的蒸餾水中，分別浸泡I天、15天和30天取出，在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第15天后取出來的試樣其涂層的濕附著力仍為I級，按照關(guān)系式(I)得出涂層的預(yù)計最長使用壽命:
[0064]η = = (15+7) X 3 = = 66(年)，
[0065]乘以減效系數(shù)μ = = 0.8，按照關(guān)系式(2)得出測定的涂層使用壽命:
[0066]N== μη= = 0.8X 66 = = 52.8 年，
[0067]即測得用雙酚A環(huán)氧樹脂和酚類固化劑等組成的這一類涂層的使用壽命達到近50年左右的要求。說明這種涂料能滿足輸運管線耐久性要求。
[0068]實施例7
[0069]用于普通水環(huán)境輸送管道的無溶劑液體環(huán)氧涂料。中國科學(xué)院金屬研究所生產(chǎn)的型號為SLF-10的無溶劑環(huán)氧涂料。該涂料用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑組成。該涂料防腐施工方便，可以在現(xiàn)場施工。濕附著力很好，能滿足長效管道防腐，是輸送管道防腐的發(fā)展方向。主要缺點是抗沖擊抗彎曲性能較差，在安裝鋪設(shè)管道時要仔細(xì)小心。
[0070]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C的蒸餾水中，分別浸泡I天、15天和30天取出，并在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第15天后取出來的試樣其涂層的濕附著力仍為I級，按照關(guān)系式(I)得出涂層的預(yù)計最長使用壽命:
[0071]n== (15+7) X 3 = = 66 (年)，
[0072]乘以減效系數(shù)μ = = 0.8，按照關(guān)系式(2)得出測定的涂層使用壽命:
[0073]N == μ η == 0.8X66 == 52.8 年，
[0074]即測得用雙酚A環(huán)氧樹脂和胺類固化劑組成的這一類涂層的使用壽命達到近50年左右的要求。說明這種涂料能滿足輸運管線耐久性要求。
[0075]實施例8
[0076]一種用于普通水環(huán)境輸運管道的無溶劑環(huán)氧浙青涂料。這種涂料是早期管道防腐最常用的涂料，因為價格便宜至今還有一定的市場。從市場采購這一類產(chǎn)品進行性能評價。性能符合SY/T0447-96標(biāo)準(zhǔn)，其中無濕附著力要求。
[0077]我們按照本發(fā)明的涂層使用壽命測定方法對該涂料的涂層使用壽命進行檢測，將涂有本涂料的鋼材加工成一組試樣，將該組試樣浸泡在90°C ±2°C的蒸餾水中，分別浸泡I天、15天和30天取出，并在同組試樣上用刀劃成15mmX30mm的長方格，I小時后冷卻到室溫；再用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況定級；發(fā)現(xiàn)第I天后取出來的試樣其涂層的濕附著力就低于I級，降為4、5級。測得無溶劑環(huán)氧浙青涂料類使用壽命不到20年。同類涂料涂裝的管道使用壽命都低于20年，表明用本發(fā)明涂層使用壽命測定方法是可行的。
[0078]本發(fā)明的耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法經(jīng)實驗證明是正確和可行的，能夠更好地為國家經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，發(fā)揮其更大的社會效益和經(jīng)濟效益。
【權(quán)利要求】
1.一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法，其特征在于: (1)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，用作試樣； (2)將試樣浸泡在90°C±2°C的水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，取出試樣后，在涂層表面上劃成15mmX30mm的長方格，I小時內(nèi)冷卻到室溫； (3)在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級； (4)當(dāng)試樣最終表現(xiàn)為I級時，確認(rèn)其浸泡天數(shù)，定為m天，再加7天并乘以3得出涂層的預(yù)計最長使用壽命為η年，SP:
n = (m+7) X 3 式(I) (5)將涂層預(yù)計最長使用壽命乘以減效系數(shù)μ得出測定的使用壽命，為N年: N= μη= μ X { (m+7) X 3 }式(2)。
2.按權(quán)利要求1所述的涂層使用壽命的測定方法，其特征在于:所述的涂層濕附著力的大小即涂層脫層情況定級標(biāo)準(zhǔn)為:1級為涂層完好無脫層現(xiàn)象，涂層明顯地不能被撬剝下來；2級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積小于或等于50% ;3級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積大于50%，但涂層表現(xiàn)出明顯的抗撬性能；4級為涂層成片脫層，涂層很容易被撬剝成條狀或大塊碎屑；5級涂層全部剝開，涂層成一整片被剝離下來。
3.按權(quán)利要求1所述的涂層使用壽命的測定方法，其特征在于:所述的減效系數(shù)的合理取值范圍如下:當(dāng) η = 30 ?50，μ = I ;η = 50 ?70，μ = 0.8 ；η > 70, μ = 0.7。
4.按權(quán)利要求1所述的涂層使用壽命的測定方法，其特征在于:所述水溶液具體為蒸餾水或NaCl溶液。
5.按權(quán)利要求1-4任一項所述的涂層使用壽命的測定方法，其特征在于:所述的基片是鋼材基片。
【文檔編號】G01N19/04GK104132889SQ201410182742
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】張立新 申請人:張立新