一、前言

    隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對石油以及石化產(chǎn)品需求不斷增加，石化工業(yè)發(fā)展正在進(jìn)入一個(gè)新的高峰期。從原油運(yùn)輸、儲存中轉(zhuǎn)、管道運(yùn)輸、煉油生產(chǎn)到成品油的儲存，都需要建設(shè)大量儲罐，大型儲罐多為浮頂罐，浮艙內(nèi)表面的防腐工作量越來越大。由于浮艙在焊接成型及安裝后是密閉的環(huán)境，給防腐施工帶來一些困難，如何解決浮艙內(nèi)表面防腐涂料的選用及施工問題，是相關(guān)防腐設(shè)計(jì)單位、防腐涂料生產(chǎn)單位及防腐施工單位十分關(guān)注的問題。

    二、浮頂儲罐浮艙內(nèi)表面防腐涂料的選用

    SYT0319—1998《鋼制儲罐液體環(huán)氧涂料內(nèi)防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、即將頒布實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》、中國涂料工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)規(guī)范CNCIA-HG/T0001-2006《石油貯罐導(dǎo)靜電防腐蝕涂料涂裝與驗(yàn)收規(guī)范》、中石化公司技術(shù)管理文件《加工高含硫原油儲罐防護(hù)技術(shù)管理規(guī)定》等關(guān)于儲油罐防腐涂料與涂裝的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、文件等均未對浮頂罐浮艙內(nèi)表面的防腐涂料選用做出具體要求與規(guī)定，但根據(jù)儲罐建設(shè)的一些實(shí)例，該部位常用的涂料有以下幾種：

    1、環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，在早期的儲罐建設(shè)中應(yīng)用較為普遍；

    2、環(huán)氧底漆+環(huán)氧中涂漆。通常和罐外壁用的環(huán)氧底漆和中涂漆一樣；

    3、水性無機(jī)富鋅底漆近年來在一些儲罐中得到應(yīng)用；

    4、水性環(huán)氧防腐涂料目前在一些大型儲罐項(xiàng)目中得到應(yīng)用。就筆者所知，目前采用水性環(huán)氧防腐涂料的大型儲罐項(xiàng)目有：

    ①、岙山國家石油戰(zhàn)略儲備基地50臺10萬m3原油儲罐，采用水性環(huán)氧防腐底漆：150微米

    ②、黃島國家石油戰(zhàn)略儲備油庫10萬m3原油罐，采用水性環(huán)氧防腐底漆：100微米

    考慮到大型工程的示范效應(yīng)和水性環(huán)氧防腐涂料安全和環(huán)保性能優(yōu)勢，該類涂料在以后的浮頂儲罐建設(shè)和防腐維修中會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

    三、浮艙內(nèi)選用水性環(huán)氧防腐涂料的優(yōu)勢

    新建儲罐浮艙的防腐涂裝過程通常有以下幾種：

    1、鋼板先涂車間底漆，待安裝、試水全部完成后再二次表面處理，涂防腐漆達(dá)到設(shè)計(jì)厚度；

    2、在焊接加工前先對鋼板涂防腐漆達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，待安裝、試水全部完成后再對焊縫及破損處進(jìn)行修補(bǔ)涂漆；

    3、在焊接加工前先對鋼板涂1-2道防腐漆（未達(dá)到設(shè)計(jì)厚度），待安裝、試水全部完成后先對焊縫及破損處進(jìn)行修補(bǔ)涂漆，再整體涂最后一道防腐漆達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

    所以，無論采用哪種防腐工藝，在安裝后的密封的浮艙內(nèi)進(jìn)行涂漆作業(yè)是免不了的，而以后的防腐維修作業(yè)則只能在密閉艙室內(nèi)進(jìn)行。傳統(tǒng)溶劑型涂料易燃，涂料中的溶劑揮發(fā)易與空氣形成爆炸性混合氣體，當(dāng)其濃度達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，遇火星就會(huì)引發(fā)爆炸事故。在密閉的環(huán)境中施工時(shí)，因?yàn)橥L(fēng)條件有限，發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性極大，爆炸還可能引燃罐區(qū)其它盛裝燃油的儲罐，造成極其嚴(yán)重的后果。

    水性環(huán)氧防腐涂料不燃，VOC含量很低或?yàn)榱悖梢员苊馄鸹鸷捅ㄊ鹿实陌l(fā)生。這是水性環(huán)氧防腐涂料區(qū)別于溶劑型涂料的安全性能優(yōu)勢。

    隨著水性防腐涂料技術(shù)的發(fā)展，水性環(huán)氧防腐涂料技術(shù)越來越成熟，防腐性能也越來越好，完全可以滿足浮艙內(nèi)表面防腐要求。

    水性環(huán)氧防腐涂料可方便地覆涂于任何溶劑型防腐涂層之上，也可以被一些溶劑型防腐涂料所覆涂，這對于浮艙內(nèi)舊涂層的防腐維修帶來方便。

    四、水性環(huán)氧防腐涂料主要類別和品種

    近年來，我國各涂料研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家已研制出一些水性環(huán)氧防腐涂料，部分產(chǎn)品已得到了實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)所采用的環(huán)氧樹脂和固化劑種類的不同，乳化機(jī)理也不一樣，目前商品化的水性環(huán)氧防腐涂料主要有以下兩類：

    ①、Ⅰ型，自乳化型：制漆時(shí)使用的環(huán)氧樹脂和固化劑都不呈乳液狀態(tài)。

    該類水性環(huán)氧防腐涂料由低分子量液體環(huán)氧樹脂（環(huán)氧當(dāng)量為190左右）和水性環(huán)氧固化劑為基料，使用時(shí)，固化劑必需既是交聯(lián)劑又是乳化劑，這類固化劑以多胺為基礎(chǔ)，在其分子中引入表面活性的鏈段，使其成為兩性分子，從而具有很強(qiáng)的乳化作用。使用時(shí)，將兩組份混合攪拌即可乳化。

    Ⅰ型水性環(huán)氧防腐涂料典型配方組成見表一：

    ②、Ⅱ型，乳化型：制漆時(shí)使用環(huán)氧樹脂乳液

    該型水性環(huán)氧防腐涂料由環(huán)氧樹脂制成的水乳液和水溶性或水乳性胺固化劑為基料，水性環(huán)氧固化劑與環(huán)氧樹脂乳液具有較好的相容性，它不要求具有乳化作用。該型產(chǎn)品通常含有少量有機(jī)溶劑作為成膜助劑（一般不超過6%）。由于水性環(huán)氧涂料的涂膜是由環(huán)氧樹脂和固化劑交聯(lián)反應(yīng)而生成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以涂膜具較好防腐蝕性、耐化學(xué)品性及機(jī)械性能。

    Ⅱ型水性環(huán)氧防腐涂料典型配方組成見表二：

    另外，根據(jù)所采用的防銹顏料及涂料功能的不同，目前市場上商品化的水性環(huán)氧防腐涂料有水性環(huán)氧富鋅底漆、水性環(huán)氧云鐵防銹漆、水性環(huán)氧鐵紅防銹漆、水性環(huán)氧磷酸鋅防銹漆、水性環(huán)氧三聚磷酸鋁防銹漆、水性環(huán)氧防腐面漆等等。

    五、水性環(huán)氧防腐涂料的成膜機(jī)理和施工環(huán)境要求

    與溶劑型環(huán)氧涂料相比，成膜過程對水性環(huán)氧涂料的性能起著更加關(guān)鍵的作用，這是因?yàn)椋孩偎原h(huán)氧涂料的成膜過程需要額外的兩個(gè)步驟，即水分蒸發(fā)和漆基聚結(jié)；②水的蒸發(fā)熱（蒸發(fā)所需能量）比一般溶劑都高；③濕漆膜中水分與鋼材長時(shí)間接觸有引起閃銹的危險(xiǎn)。所以施工時(shí)的溫度、相對濕度和通風(fēng)的控制顯得更加重要。

    1、溫度要求：

    由于水性環(huán)氧防腐涂料中環(huán)氧基和胺固化劑上的活潑氫反應(yīng)受溫度限制（這一點(diǎn)類同溶劑型環(huán)氧涂料），而該反應(yīng)在10℃下很緩慢，一般5℃下基本不反應(yīng)（有些酚醛胺類固化劑在0-5℃時(shí)也能與環(huán)氧樹脂進(jìn)行反應(yīng)，即所謂低溫型環(huán)氧漆），這決定了底材溫度不能低于5℃，最好在10℃以上。

    由于乳液含水，低溫會(huì)破乳和結(jié)凍，導(dǎo)致涂料或涂膜失效。

    和溶劑型產(chǎn)品不同的是：由于水的蒸發(fā)熱（蒸發(fā)所需能量）比一般溶劑都高，而且空氣中含有水份，造成以下因素對漆膜中水份的揮發(fā)比溶劑揮發(fā)影響更大：

    A、底材溫度和涂裝環(huán)境露點(diǎn)的差距：

    底材溫度比露點(diǎn)越高，水份蒸發(fā)越快，據(jù)一些乳液生產(chǎn)廠家和一些從事該方面研究的技術(shù)人員介紹，如果底材溫度高于露點(diǎn)5℃以上是最佳。當(dāng)然，根據(jù)露點(diǎn)表，除了專用噴涂室涂裝和烘烤固化，一般自然環(huán)境有時(shí)能達(dá)到，但在濕熱地區(qū)如中國南方、沿海及雨季并不易達(dá)到。

    如果漆膜中的水份不能及時(shí)揮發(fā)，而漆膜反應(yīng)固化程度加深，而后水份繼續(xù)逸出會(huì)留下孔隙，對防腐底漆來說外觀變化不明顯，但對面漆來說對外觀有影響，主要表現(xiàn)在光澤會(huì)下降，所以，面漆對環(huán)境的要求比底漆高。

    由于很多涂裝時(shí)并未采用露點(diǎn)管理方式，所以涂料生產(chǎn)廠家給出推薦溫度和濕度范圍，如果推薦的是要求底材溫度5℃以上并高于露點(diǎn)3℃以上時(shí)，則涂裝環(huán)境空氣相對濕度應(yīng)不高于80%；如果要達(dá)到底材溫度在10℃以上并高于露點(diǎn)5℃以上，則涂裝環(huán)境空氣相對濕度應(yīng)不高于70%。

    B、底材溫度

    低溫時(shí)，對于溶劑型產(chǎn)品可通過選用揮發(fā)快的溶劑來解決溶劑揮發(fā)速度問題，但對水性環(huán)氧防腐涂料來說，沒有有效的解決其揮發(fā)速度下降問題的措施。

    C、空氣濕度

    高濕度空氣中水份含量高，對水性漆膜中水份逸出漆膜到空氣中的速度比溶劑從溶劑漆中逸出的速度影響更大。

    D、空氣流動(dòng)狀況

    空氣流動(dòng)越快，水蒸發(fā)越快，這對溶劑型和水性產(chǎn)品是相同的。

    因此，從理論上講，水性環(huán)氧防腐涂料應(yīng)該比溶劑型產(chǎn)品要求更高的涂裝環(huán)境條件，主要表現(xiàn)如下：

    六、儲罐浮艙內(nèi)采用水性環(huán)氧防腐涂料施工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

    1、涂裝環(huán)境條件的控制

    在密閉不通風(fēng)的環(huán)境內(nèi)施工水性環(huán)氧防腐涂料時(shí)，由于涂料中水份的揮發(fā)，很快會(huì)增加艙室內(nèi)空氣的濕度，露點(diǎn)值相應(yīng)升高，底材溫度不能滿足高于露點(diǎn)3-5℃以上這一條件，甚至和露點(diǎn)溫度持平，此時(shí)，涂料中的水份將無法逸出，甚至空氣中的水份反而在漆面凝結(jié)成水珠。就會(huì)出現(xiàn)涂層不干或即使干燥后涂層成膜質(zhì)量不佳、涂層表面有水漬、閃銹等不良現(xiàn)象。

    所以，雖然從安全方面來說，采用水性漆時(shí)，通風(fēng)不足也不會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)爆炸事故，但從涂料成膜要求及保證涂層性能方面來講，通風(fēng)和降濕是必不可少的。而且通風(fēng)量要足以使艙室內(nèi)底材溫度高于露點(diǎn)3-5℃以上，這甚至比采用溶劑型漆時(shí)要求的通風(fēng)條件更高。

    由于每個(gè)艙室只有一個(gè)供人出入的小孔，自然通風(fēng)根本無法進(jìn)行，必須采用強(qiáng)制通風(fēng)措施，而且在涂裝過程中應(yīng)不斷檢測艙室中空氣溫度、空氣相對濕度、底材表面溫度，通過露點(diǎn)表查出空氣露點(diǎn)，和底材溫度比對，保證底材溫度高于露點(diǎn)溫度3-5℃以上。如不能滿足這一條件，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)通風(fēng)或暫時(shí)停止涂裝作業(yè)。

    通風(fēng)方法：

    ①采用排風(fēng)扇

    由于只有一個(gè)與外界相通的通風(fēng)口，所以采用排風(fēng)扇通風(fēng)效果肯定不會(huì)太好，因?yàn)椴灰仔纬膳撌覂?nèi)的空氣與外界快速交換。

    ②強(qiáng)制送風(fēng)

    采用風(fēng)管向艙室內(nèi)輸入潔凈干燥的壓縮空氣是一種很好的方法，可以強(qiáng)制排出艙室內(nèi)原濕空氣。

    ③采用加溫與除濕裝置

    市場上有一些可以對空氣加熱和除濕的裝置出售。當(dāng)在冬季氣溫過低時(shí)（低于5-10℃），前兩種方式均無效，采用這種裝置可以提高涂裝環(huán)境溫度、降低濕度。

    2、涂料配制與混合使用期

    水性環(huán)氧涂料特別是Ⅰ型水性環(huán)氧涂料，兩組份在混合前必須分別攪拌均勻，同時(shí)兩組份混合后必須使用機(jī)械攪拌器攪拌至少5分鐘以保證充分乳化和混合均勻。

    配制和施工水性環(huán)氧防腐涂料的用具（包括攪拌器、容器、刷子、輥筒、無空氣噴泵等等）必須和溶劑型產(chǎn)品的用具完全分開，接觸過溶劑型涂料的用具在接觸水性環(huán)氧涂料前，必須先用溶劑清洗干凈，然后再用水性環(huán)氧涂料專用的清洗劑再進(jìn)行清洗，確保沒有油性物質(zhì)存在。

    通常水性環(huán)氧防腐涂料的混合后使用期比普通溶劑型環(huán)氧防腐涂料要短，第一類環(huán)氧涂料的混合后使用壽命為1.5-3小時(shí)，第二類環(huán)氧涂料為2-6小時(shí)，大多數(shù)情況下這些時(shí)間足夠施工了。但施工時(shí)應(yīng)引起注意，應(yīng)在標(biāo)明的使用期內(nèi)用完所混合的涂料，超出使用期后即使無明顯異常，也不應(yīng)再使用。

    3、閃銹的防止

    閃銹是水性防腐涂料施工極易出現(xiàn)的問題。雖然水性環(huán)氧防腐底漆中通常會(huì)加入防閃銹劑，但目前市場出售的防蝕劑如大量添加都會(huì)在某種程度上降低涂料的防腐蝕性能。施工中出現(xiàn)閃銹通常都因以下原因引起：

    ①涂裝時(shí)及涂膜干燥過程中，環(huán)境條件不能滿足上述要求，水份不能及時(shí)揮發(fā)，長時(shí)間與鋼底材接觸導(dǎo)致閃銹產(chǎn)生。

    ②涂膜厚度不均勻，涂層露底、漏涂或厚度過低。

    4、單道膜厚的控制與覆涂間隔

    單道膜厚超過一定限度，一方面給漆膜中水分的快速揮發(fā)帶來不利；另一方面，由于水份揮發(fā)而發(fā)生漆膜收縮，可能導(dǎo)致干燥后的涂膜有細(xì)裂紋存在，所以，對于Ⅰ型水性環(huán)氧防腐涂料，單道干膜厚不宜超過100-120微米；對于Ⅱ型水性環(huán)氧防腐涂料，單道干膜厚不宜超過60-80微米。

    水性環(huán)氧防腐涂料覆涂于干燥不良的溶劑型涂層或溶劑型涂料覆涂于干燥不良的水性環(huán)氧涂層上時(shí)，易產(chǎn)生層間附著不良乃至剝離現(xiàn)象，必須引起注意。

    5、施工方式

    通常水性環(huán)氧防腐涂料均可以采用無空氣噴涂、輥涂及刷涂方式施工，但無論是從涂層質(zhì)量還是效率上來說，無空氣噴涂應(yīng)是首選。

    涂于鋼底材上的第一道涂層不宜采用輥涂方式施工，因?yàn)椴灰撰@得均勻的涂膜，露底及漏涂處、涂膜過薄處易出現(xiàn)閃銹現(xiàn)象。

    由于水性涂料很容易從尖銳邊角流開形成“邊角效應(yīng)”，為保護(hù)邊角免遭腐蝕，需磨平邊角，在尖銳邊角，鉚釘和跳焊部位的施工需額外仔細(xì)，最好額外用刷子先條涂一遍。