X80鋼級直縫管用低溫固化熔結環氧粉末涂料

　　文/賴廣森　

項目研發背景

　　西氣東輸二線管道工程是舉世矚目的國際重大工程，西起新疆霍爾果斯東到廣州，是中國清潔能源的主動脈，管徑Φ1219，干線工程全程4900KM。設計技術采用當今世界最先進的工藝材料，在山區和地震斷裂帶采用大應變設計技術，鋼管采用X80高強度鋼級直縫管，防腐涂層采用3P巨防腐結構，但基于應變設計的X80鋼級直縫管在防腐涂敷過程中熱處理溫度不能超過200℃（通常管道涂敷溫度一般210~230℃左右），因此需要開發出適應低溫涂敷的環氧粉末，西氣東輸二線管道工程項目經理部在2006年底向國內外著名的環氧粉末供應商發出研發要求，并要求所研發的低溫固化環氧粉末必須滿足西氣東輸二線項目設計要求：Q/SY GJX0106-2008《西氣東輸二線管道工程鋼質管道三層結構聚乙烯防腐層技術規范》。

　　管道防腐用低溫固化熔結環氧涂料為國內首次提出，一般管道防腐用的環氧粉末都無法解決在<200℃涂敷工藝條件下，涂層的陰極剝離（30d，65℃，-1.5V條件下）直徑≤20mm。

　　X80高強度鋼級直縫管用低溫固化熔結環氧粉末由西氣東輸二線管道項目部首次提出，此前，國外雖然有同類技術的研究介紹，但未見其工業應用的報道。

　　為此，北京碧海舟防腐技術研究院提出了“X80鋼級直縫管用低溫固化熔結環氧粉末涂料”項目，本項目為北京碧海舟工業股份有限公司2007~2009年度重點科技攻關項目。其成果由中國石油集團工程技術研究院測試評定合格后，再經西氣東輸二線管道工程項目經理部進行現場應用工藝評定，滿足Q/SY GJXOl06-2008《西氣東輸二線管道工程鋼質管道三層結構聚乙烯防腐層技術規范》要求的產品獲得準入資格并參與項目招投標。

　　北京碧海舟工業股份有限公司是國內外第一家生產出滿足西氣東輸二線項目設計要求的低溫固化環氧粉末涂料，并且成功實現了工業化應用。

　　本項目于2011年1月11日通過了中國腐蝕防護學會的技術成果鑒定，以李鶴林院士為主任的成果鑒定委員會認為：本項目取得的技術成果達到了國際先進水平。

技術原理及創新點

　　FBE-|||-180系列低溫固化熔結環氧粉末涂料是專門為基于應變設計的X80鋼級直縫管防腐而設計的，它是一種固體的，多成分樹脂體。FBE-|||-180系列低溫固化熔結環氧粉末涂料曲改性環氧樹脂、高活性固化劑、防腐顏料、固化促進劑、流動調節劑等組成。對該產品使用的每一種原材料都必須進行嚴格的精選，以保證產品能夠有持續穩定的性能，能夠滿足基于應變設計的X80鋼級直縫管防腐的各項技術指標要求，同時產品要求系列化，能生產各種不同膠化時間和固化時間的涂料晶種，以滿足各種涂敷施工工廠的不同的操作工藝，方便防腐廠順利生產，以減少防腐廠因工藝調整而造成的停工時間，提高生產效率。

　　綜上所述，本項目采用了多種技術手段，提高產品的性能，其創新點如下：

　?。?）在反應體系中引入活性有差別的高活性反應基團；

　?。?）采用帶有對稱雙苯環結構的酚類線型低溫固化劑；

　?。?）采用經過化學改性處理的無機顏填料；

　　（4）采用部分納米填料。

　　樹脂和固化劑的選擇

　　低溫固化熔結環氧粉末涂料所采用的特種環氧樹脂和固化劑與普通的重防腐環氧粉末體系不同，其分子結構中含有支鏈化的高極性和高活性環氧反應基團。由于支鏈化高活性反應基團的存在，在粉末熔融涂裝過程中，在較低的固化溫度下能發生強烈的化學反應，不但使涂料固化交聯而形成連續致密的熱固性聚合物網絡涂層，而且與鋼管表面也形成了牢固的化學吸附作用。

　　因此，使涂層獲得了極強的粘結力，這種牢固的粘結力是其一系列優異性能的基礎。一方面，在熔融涂裝過程中，粉末充分熔化流動，并且流平覆蓋整個鋼管表面，即使在鋼管表面的凹陷處及焊縫兩側，也會最大限度地流入填平，使涂層與基材之間沒有空隙。另一方面，能有效防止腐蝕介質從涂層與鋼管的粘結處滲入，使得熔結環氧涂層在陰極保護下產生的堿性環境中保持優異的抗陰極剝離性能。而粘結力差的涂層即使腐蝕介質不能穿透防腐層，也會從其與鋼管的粘結處滲入，導致陰極剝離，產生更嚴重的腐蝕。

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