无溶剂环氧重防腐蚀涂料在锦屏二级压力钢管防腐中的应用

(葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

锦屏二级水电站设计运行水头288m，最大水头318.8m，总装机容量8×600MW，是雅砻江干流梯级开发中装机规模最大的高水头、大容量引水式电站，也是我国“西电东送”的重要组成部分。

电站高压管道采用单机单管布置，共有8条高压管道，均采用全钢板衬砌结构形式。压力钢管设计内径φ6.5m，单管长度540m～584m，单管最大流量232.5m3/s，管内最大流速约7.0m/s，合同工程量约2.5万t。其单项压力钢管制造安装和防腐工程量，均为目前国内同类水电站之首。

压力钢管内壁采用725L-H53-11厚浆型无溶剂超强耐磨环氧重防腐蚀涂料(双组份喷涂型)，涂层厚度800μm，防腐面积约9.2万m2；外壁采用无机改性水泥砂浆，涂层厚度500μm，防腐面积约14.0万m2。

2 无溶剂环氧重防腐蚀涂料简介

无溶剂环氧重防腐蚀涂料是新一代节能环保型重防腐蚀涂料，具有附着力和抗水流冲刷能力强、耐磨性优异、固化速度快、固体含量高、耐盐雾性优异及抗阴极剥离性良好等突出的物理机械性能和对各种腐蚀介质有很强的耐蚀能力的特点。因其无(极低)溶剂挥发，可消除涂层针孔，提高抗渗透性和耐酸碱盐溶液腐蚀性能，避免溶剂挥发造成的资源浪费，减少对环境的破坏和对施工人员的伤害，改善劳动条件。该涂料一次成膜厚度可达到1mm，施工方便，可减少施工道数，提高工作效率、降低工程造价；涂料的密闭性高，大大提高了涂料的防腐寿命，防护寿命一般可达20年以上。该涂料有较长防腐年限和环境保护要求及特种环境下的重防腐涂装，广泛应用于造船工业、各种贮罐内壁、地下管道补口等，近几年逐渐开始推广应用在水电站高水头、大流速、泥砂含量较大和具有较严重侵蚀水质的压力钢管内壁过流面的防腐保护。

其主要理化性能指标及参数见表1。

3 压力钢管防腐涂装技术要求

3.1 钢管内壁表面防腐涂料技术要求

底漆、面漆均采用无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂层(料)，底漆漆膜厚度(干)≥400μm，面漆漆膜厚度(干)≥400μm，总干漆膜厚度(底漆+面漆)不小于800μm。

3.2 钢管外壁表面防腐涂料技术要求

采用含水量减水剂(木钙0.3%)、防锈剂(亚硝酸钙10L/m3)的无机改性水泥浆防腐，总漆膜厚度(干)不小于500μm。

表1 无溶剂环氧重防蚀涂料主要理化性能指标及参数

表2 无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂层技术要求

序号检测项目技术参数检验方法1漆膜外观灰色、半光GB/T17292固体含量(重量)≥90GB67513冲击强度(kg cm)50GB/T17324附着力(拉开法)≥6MPaGB/T52105弯曲性能≤1mmGB/T67426耐磨性能≤90(1000g/1000r)MgASTM D4060

表3 涂料及涂料涂层特殊技术要求

序号涂料名称涂料及涂层特殊技术要求检测与评价方法1无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂层试验70h的磨耗量≤1 5g/50cm2(试验介质：含1%wt石英砂的自来水；石英砂粒径：0 3mm；流速15m/s)SD105-82

3.3 钢管坡口防腐涂料技术要求

涂刷耐焊水性无机环氧富锌底漆一道25μm。

表4 水性无机环氧富锌防腐涂料技术要求

序号项 目技术指标检验方法1漆膜外观银灰色、半光GB/T17292粘度(涂-4杯)25℃(s)90～120GB/T17233细度(μm)≤70GB/T17244 干燥时间(h)表干≤1GB/T1728实干≤6GB/T17285附着力(级)1GB/T17206柔韧性(mm)1GB/T17317硬度(≮)0 3GB/T17308冲击强度(kg cm)50GB/T17329固体含量(%)≥75GB/T1725

3.4 钢管内壁防腐涂层质量评定标准

表5 钢管内壁防腐涂层质量评定标准

序号项 目质量指标检验方法1剪切粘接强度 MPa≥4SYJ28-872抗冲击强度 J1 2SYJ28-873工频击穿强度 kV/mm>20SYJ28-874体积电阻率 Ω cm>1×1012SYJ28-875阴极剥离极≥3SYJ28-87620%H2SO4 浸泡 240h710%NaOH 浸泡 240h810%NaCI 浸泡 240h不起泡、不生锈、允许轻微变色GB/T17639吸水率%≤0 4SYJ28-87

4 涂装施工工艺及要点

4.1 涂装工艺性试验

无溶剂环氧重防腐蚀涂料正式涂装施工前，应根据设计要求和涂料生产厂家的规定，在涂料生产厂家专业技术人员的指导下，进行现场工艺性试验。试验成果应满足和符合设计及厂家质量标准要求，并报相关主管部门审核批准后，方可用于正式涂装施工。

工艺试验试样应选用与压力钢管相同材质的钢板，大小以300mm×300mm为宜。试样数量为3块，分别编号并做好标记。

待试样涂料固化后进行外观、涂层厚度与附着力检验，填写检验报告，并报相关部门批准。

4.2 表面预处理

4.2.1 表面预处理前钢板表面检查

(1)制造钢管前钢板原始锈蚀程度不得超过《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88)中的B级锈蚀程度；

(2)钢管内外壁表面预处理前，应将铁锈、油污、积水、焊渣、毛刺以及焊接飞溅等附着污物清除干净。

4.2.2 表面预处理对施工环境的要求

(1)空气相对湿度不超过85%、环境气温不低于5℃；

(2)基体金属表面温度不低于露点以上3℃；

(3)当在环境温度和气候条件不能满足上述要求时，应采用如遮盖、采暖或输入净化和干燥空气等有效措施，以满足对工作环境的要求。

4.2.3 表面喷射除锈处理

4.2.3.1 表面预处理采用喷射或抛射方式除锈，所用的磨料应清洁、干燥，磨料粒径一般为0.5mm～1.5mm之间；喷射用的压缩空气应经过滤，除去油、水杂质。

4.2.3.2 喷砂除锈工艺流程(见图1)

图1 干式喷砂除锈工艺流程

4.2.3.3 喷射除锈处理工艺参数选择

(1)距离：喷嘴至基体金属表面距离，宜保持在100mm～300mm；

(2)角度：喷射方向与基体表面法线的夹角以15°～30°为宜；

(3)喷嘴：孔口直径因磨损增大至25%及以上时，宜更换喷嘴。

4.2.4 表面预处理后的质量检查

表面清洁度和表面粗糙度的评定，均应在良好的散射日光下或照度相当的人工照明条件下进行。

4.2.5 表面预处理后防护

除锈后的表面不应再与人手等物体接触，防止再度污染。钢管在涂装前如发现钢材表面污染或返锈，应重新处理到原除锈等级。若不慎用手触及已清理好的表面，应立即用溶剂清洗钢管表面。

经除锈后的钢管表面应尽快进行防腐涂装，坡口加工完毕应立即涂刷不影响焊接性能和焊接质量的水性无机环氧富锌底漆涂料防锈。

4.3 涂料涂装

4.3.1 涂料涂装的环境要求

(1)空气湿度应低于85%；

(2)环境温度宜在10℃～25℃，最低不低于5℃，最高不越过30℃；

(3)钢板表面温度低于大气露点以上3℃或高于60℃时，不得进行涂装；

(4)喷涂应在车间里进行，保证涂料表干前不受暴晒和雨淋；若在隧洞内喷涂，应配备热风设备以改善现场局部喷涂环境。

4.3.2 涂装工艺流程(见图2)

图2 涂料涂装工艺流程图

4.3.3 喷涂工艺及操作要点

(1)涂料涂装应在钢板表面预处理清理后4h内进行，在晴天和正常大气条件下，涂装时间最长不应超过12h；

(2)涂料一次喷涂厚度以及两层喷涂的间隔时间、调配方法和涂装注意事项，应按涂料生产厂家产品说明书、设计文件和相关规定进行；

(3)涂装喷涂设备，应选用涂料生产厂家推荐的产品规格和型号，喷涂应采用高压无气喷泵；

(4)在喷涂下一层之前应对前一层的膜厚进行测定，并加以标记，以便在此层喷涂漆时调整；

(5)安装环缝两侧200mm范围内和灌浆孔周边100mm范围内，在表面处理后，应涂刷一道25μm厚的水性无机环氧富锌底漆；

在钢管安装焊接前将其清除，待焊接完成后，应进行二次除锈干净，再采用人工涂刷或小型高压喷漆机械进行涂料补喷涂。喷涂前的表面清理和涂料喷涂要求及标准与厂内相同；

(6)已涂装完成的钢管涂料保护层如有损坏，应用砂轮机将损坏处清除干净，与清除已涂装的涂层相接处，应磨成斜坡过渡，第一层涂料可采用手工涂刷，第二层可采用机械喷涂，最后再用针孔仪检测；

(7)钢管外壁无机改性水泥浆涂料配制应符合设计技术要求，水泥浆涂刷应均匀，涂后应注意保护。

5 涂层质量检验与控制

5.1 钢管内壁无溶剂环氧重防腐蚀涂料涂层

(1)涂料涂层质量检验应遵守《水工金属结构防腐蚀规范》(SL105-2007)第5.4节的相关规定；

(2)涂装时如发现漏涂、流挂、皱纹、鼓泡等缺欠，应及时处理，并用湿膜测厚仪测定湿膜厚度，直至合格为止。每层涂装前应对上一层涂层外观进行检查；

(3)涂装后外观检查，涂层表面应光滑、颜色均匀一致，无皱皮、起泡、流挂、针孔、裂纹、漏涂等缺欠；

(4)漆膜厚度检查，湿膜厚度应采用SHJ湿膜测厚仪测定和控制，干膜需采用磁性或磁力测厚仪或其它仪器进行，在单节钢管的两端和中间(或沿钢管轴向每隔约1.5m)的圆周上，沿圆周上每隔1.5m测一点，漆膜厚度应满足：85%的测点厚度应达到设计要求，最小厚度不低于设计厚度的85%。涂层干膜厚度的测定，应在涂膜固化干燥后进行；

(5)漆膜厚度不满足要求时，应用砂纸、砂轮机打磨后补涂，直至检查满足要求；

(6)针孔检查采用直流电探测器对全面积进行扫描，凡是被击穿部位均应砂纸、砂轮机打磨后补漆，直至扫描合格。采用的探测器具应经相关部门批准或认可，针孔检测仪的电压值应遵循相关规定；

(7)漆膜固化后应采用划格法或拉开法进行附着力检验。必要时，可补充加做涂层厚膜断面及粘结牢度试验，或扩大试验项目和范围。

5.2 钢管外壁无机改性水泥浆

(1)无机改性水泥浆涂料配制应符合设计技术和规范要求，黏稠度应适宜涂料的涂刷或滚涂；

(2)涂料涂装可采用毛刷和滚筒进行涂刷或滚涂，涂刷应均匀，涂装完成后，应注意涂层养护；

(3)水泥浆涂层厚度应均匀一致，无漏涂、结块等缺陷，水泥浆涂层应粘着牢固，不起粉状。

5.3 安装现场涂装

(1)现场安装焊缝(环缝左右侧各200mm范围内)和灌浆孔封堵头等部位的涂层涂装，应安排在钢管外包混凝土回填施工结束，钢管内支撑拆除完毕后进行；

(2)安装环缝及其它需补涂部位的表面二次除锈处理，可采用电动钢丝刷或专用除锈机进行，涂料涂装应采用高压无气喷涂机进行喷涂施工，局部小面积涂层补涂可采用人工涂刷。

5.4 钢管内壁无溶剂环氧重防腐蚀涂料涂层的维护和修补

(1)应做好钢管内壁涂层的日常维护和保养工作，防止机械损伤、受热和不利环境条件等的有害影响。尤其是当钢管安装就位后，对于在混凝土灌浆施工过程中产生的外溢浆液，应及时清除干净，防止其结块后损伤涂层；

(2)凡是经检查不合格和受到损伤的涂层均需进行修补，修补时应将需修补部位的原涂层彻底铲除，并适当扩大范围，其表面二次清理和涂料喷涂均应与厂内涂装技术要求一致。

6 结语

锦屏二级压力钢管无溶剂环氧重防腐蚀涂料涂层试板，经委托武汉材料保护研究所进行涂层耐含砂水冲刷试验，结果见表6所示。

表6 试样涂层耐含砂水冲刷试验结果

样品名称及编号涂层试板样品数量3件试验项目涂层耐含砂水冲刷试验试验依据参照DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》中4 18主要试验仪器设备名称型号冲刷磨损试验机试 验 结 果试验介质：含1%wt石英砂的自来水；石英砂粒径：40～60目(平均粒径0 3mm)；流速：15m/s；涂层经100小时冲刷试验后的试验结果：序号涂层种类试验编号原始重量(g)试验100小时后重量(g)平均失重(g/50cm2)1725L-H53-11厚浆型无溶剂超强耐磨环氧重防蚀涂料H53-7146 17145 755H53-8140 33139 921H53-9144 35143 9710 4012碳钢Q235A89 1888 834B88 7288 388C86 3486 0070 337

根据上述试验结果推算，压力钢管内壁重防腐蚀涂层有效防护年限可达20年以上。

无溶剂环氧重防腐蚀涂料对没有处理过的钢板边缘具有强大的覆盖能力，熟化过程中不收缩，干燥以后无伸长，使其在遇到不平钢板时不易发生裂纹，从而增强了其涂层的经久耐用性。加之其良好的施工安全性和环保性，尤其适用于水电站压力钢管洞内恶劣环境下现场安装焊缝内壁的防腐补漆工作。

无溶剂环氧重防腐蚀涂料作为新一代节能环保型防腐涂料，因其耐蚀性能优异、使用期长、涂装维护费少等优点，正被推广应用于各种恶劣环境下金属材料表面的防腐蚀涂装中，也是今后我国水电站压力钢管内壁防腐蚀的发展方向。