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涂料技术 | 防止腐蚀

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一、防腐蚀需要考虑的因素

在确定特定的腐蚀防护方法或方法组合之前,必须考虑几个方面。基本上,这些方面可以分为以下三类:

1.1、法规、规则和要求

必须根据当局规定的措施来选择腐蚀防护系统。在大多数情况下,这些都是立法性质、船级社或国家环境机构的要求。 他们在腐蚀防护领域的目标是: 达到令人满意的人类生命安全水平;保护环境;

安全性

DNV船级社规范

双层船体介绍

更好地进入和更严格检查例程的要求

有关压载舱内软涂层的限制

在压载舱中使用浅色涂料

环境

1990年《油污法》,IMO法规

限制使用含焦油的产品并使用软涂层

保护操作员处理涂料的一般要求

关于使用环氧树脂的注意事项

1.2、所有者理念

资产所有者始终具有关于腐蚀防护的特定理念。通常,理念分为两个阶段:

a) 构造阶段

b) 操作阶段

实际上,从一开始就考虑单元的操作非常重要。在新建筑的设计阶段,除检查和维护设施外,还应注意将要采用的腐蚀防护系统。考虑到后续维护的高成本,特别是如果必须更换钢材时,正确的策略是在新建筑阶段投资最佳设计和腐蚀防护。必须评估结构的重要性或关键性以及其可访问性、操作性和安全性。

在许多情况下,防腐蚀理念反映了所有者的经营策略。

例如,在石油生产期间,只有一个平台所有者,而海上平台的设计寿命可能为25年。所有者寻求将总体生命周期成本降至最低,因此,他们会在新建筑阶段花钱购买“昂贵”的保护系统而非运行几年后开始进行大规模的年度维护。

另一方面,在“从摇篮到坟墓”的情况下跟随船的船东或多或少处于相同的情况,但是其他船东和管理公司通常会在短时间内持有该船。他们的主要利益是在给定的时间内将所有成本保持在最低水平。出售船舶后的必要维护费用被认为无关紧要(但二手价值却并非如此)。因此,基于总体操作原理,形成了腐蚀防护理念。

以下是一些要考虑的因素:

设计寿命/所有权期限

新建筑阶段的成本与广泛的维护

最少的服务时间/最少的维护

规范备份原则

易于检查(例如可及性、浅色油漆、对软涂层的限制)

验收标准(进行维护时)

在操作、贸易等方面具有高度的灵活性。

令人满意的二手价格。

理念的实施(即满足船东要求和经营理念的供应商)。

1.3、 成本

从上方可以看出,所有者的理念将与成本密切相关。作为一种新兴趋势,所有者越来越愿意根据生命周期成本评估生命周期成本(LCC),将其成本估算用于结构。这与十年前形成鲜明对比,当时的成本是基于新建筑/建设阶段的投资成本,而对后续维护成本的关注却很少。

仔细评估腐蚀防护规范以及成本、所涉时间、所用产品、已执行工作的标准和安全性等接受标准非常重要。

由于涂层的寿命在很大程度上取决于预处理结果、涂层产品质量和施工质量,因此应在令人满意的检查和维护程序的背景下评估这些因素。

二、防腐蚀的方法

2.1、一般腐蚀防护

腐蚀总是发生在钢和对它们所接触的环境并非完全惰性的任何其他材料上。 即使总是可以防止腐蚀,实际上也不可能完全阻止腐蚀。对于更小、更便宜的设备,防腐蚀可能比仅在设备出现故障时更换设备要贵得多。但是,在大多数情况下,我们因此谈论将腐蚀速率降至可接受的水平。因此,需要确定保护材料的最佳方法和最具成本效益的方法。

防止钢铁生锈需要什么?我们已经了解到需要电解质来腐蚀(发生化学反应)。如果我们可以防止电解质与钢接触,那么我们将在破坏腐蚀池的同时防止生锈。经验表明,最有效的方法是在物体上涂有机涂料(油漆)。这是最重要且最常用的防腐蚀方法。大多数涂料(例外:硅酸锌、环氧锌、用炭黑着色的环氧)具有极高的电阻率,可有效防止腐蚀电路“闭合”。

另一种常用的方法是阴极保护。这种方法实际上可让腐蚀池中的电流反向。因此,停止了金属的溶解,而引入电路中的另一种金属本身“牺牲”了。这种金属(锌、铝或镁)称为牺牲阳极。

尽管稍后将在单独的部分中进一步介绍涂料和阴极保护,但在下面也进行了简要介绍。

2.2、油漆和涂料

油漆和涂料是用于储罐和货舱保护的最重要方法。涂料可防止钢材接触腐蚀性环境。因此,涂料的品质和使用寿命主要取决于钢材表面的清洁度及其预处理以及当时的应用条件。其它重要要求与涂料品质、涂料厚度和涂层数量有关。在任何情况下,尚无一种通用产品可用作优质涂料。

涂料可通过三种主要机制起到防腐作用:

屏蔽效应,防止海水或其它腐蚀剂接触需要保护的表面(如,环氧树脂油漆)

阳极效应,油漆本身充当牺牲阳极(如,富锌油漆)

抑制效应,油漆使钢材表面钝化(如,含有磷酸锌等防腐颜料的油漆)

2.3、阴极保护

牺牲阳极或外加电流系统用于各种物体的阴极保护。只有当阳极及其所保护的结构物同时浸没在水中时,阴极保护方可起作用。

阴极保护与其它保护类型(特别是涂料)搭配使用,可提供长久的良好保护。所有类型的油漆系统最有可能发生机械损伤或其它会降低涂层保护性能的缺陷。这些区域将需要采取阴极保护系统进行保护。由于阴极保护无法用于保护水位以上的结构物,因此将其与油漆保护搭配使用也显得至关重要。水下结构物可单独使用阴极保护,但电流消耗(kWh)可能较大,成本较高。 从经济角度来看,较合适的解决方案通常为涂料与阴极保护搭配使用。

2.4、其它防腐方法

除上述方法外,还可通过以下方法减少腐蚀: 设计(锈蚀陷阱、可达性、可维护性)、 优化用料选择、 涂覆金属涂料、 闭

合系统采用缓蚀剂、 改变周围环境

抑制剂

闭合管路系统、压舱水或货物中加入抑制剂(各种类型的化学制剂)可减少腐蚀。所用抑制剂的类型取决于系统流体以及需要保护的材料类型。抑制剂可使金属表面钝化,还可减小周围环境的腐蚀性。抑制剂使用方面的问题通常与保持恒定浓度有关,即,如何在管路系统中或所有结构物部分的表面实现均匀分布。实际上,这在海洋船舶上很难实现。 鉴于环保考虑,不允许将被污染的水泵送到船上。

惰性气体

惰性气体主要用于防止气体爆炸,但同时还会起到防腐作用。氮气、二氧化碳和船舶废气均属于惰性气体。废气包括船舶发动机的燃烧产物以及船舶货物释放的碳氢化合物气体。“汽化”燃烧可产生二氧化碳。废气通常含有大量氧气、水蒸气、二氧化硫或类似物,实际上可能会加剧腐蚀。因此,利用废气减少腐蚀之前,必须检查其成分。

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