高性能带锈防腐涂料的制备与应用

胡建涛 方聪 李琦 黄仁超 屈中伟

摘要：随着现代工业不断发展，金属钢结构的应用越来越广泛，但是钢结构极易被腐蚀，常常给企业带来不小的经济损失，因此定期进行防腐涂装工作是保护钢结构长久应用的最简单有效的措施。尤其是电力公司的主网杆塔和变电站都采用了钢结构和金属基材，若不进行防腐涂装，由钢结构和金属基材支撑的构件难免被腐蚀，严重时可能会威胁到电网的安全稳定运行。为此，制备了一种高性能带锈防腐涂料，介绍了高性能带锈防腐涂装工艺的应用注意事项，能更好地解决钢结构锈蚀严重和人工除锈困难的问题。

关键词：高性能带锈防腐涂料;制备;工艺应用

0 引言

目前我国大部分输电杆塔和变电站都长期暴露在恶劣的野外环境中，这些设备中的钢结构很容易受到各种人为因素和自然因素的影响，出现不同程度的锈蚀和损坏。比如，在我国南方水资源丰富的地区以及海拔较高的地区，气候比较湿润，钢结构腐蚀速率较高，因此需要对这些地区的电力钢结构进行防护。其中最可行的处理方法就是在钢结构上涂装防腐涂料，然而大部分涂料保护具有时效性，时间长后必须重新涂装，再次涂装时要对钢结构进行各种复杂的清理工序，以彻底清除钢结构上的铁锈，工序繁琐，成本高。

1 传统防腐涂装工艺存在的问题及治理措施

传统防腐涂装工艺施工过程中，除锈对于防腐涂装来说有着关键作用。如果除锈质量不过关，在涂刷防腐涂料后，钢结构内部会继续锈蚀，反腐效果不好。由于大部分输电杆和变电站的钢结构塔修建得比较高，其各个构件排布复杂，导致整个除锈工艺面临施工困难、成本高、工作量大、耗时长等问题，常常没有办法彻底除锈。由于该工艺实施困难，因此一般采用人工除锈方式，但人工除锈费用非常高，几乎占到了防腐涂装总费用的一半，所以有些企业为节省时间和成本，就会简化部分除锈工艺甚至省略除锈工艺，还有一些则使用低劣材料，这些都会严重影响防腐效果。

高性能带锈防腐涂料可以有效解决除锈工艺中出现的问题，使用高性能带锈防腐涂装工艺不需要人工细致地除锈打磨，只需在涂装前把表面松散的锈层处理掉即可，这样可以节省一部分人工费用。此外，使用这种工艺还能降低公司防腐成本，缩短工期，绿色环保。该涂料中的有机高分子聚合物添加剂可以使金属基体与中间层紧密结合;然后使用成膜促进剂和表面活性剂形成可以与后续防锈漆膜紧密结合的转化膜。此外，为了完成锈层的整体转换，还需使用渗透剂以确保带锈处理液在各种环境下都能快速到达锈层深处。最后，在涂刷完带锈处理液后，再刷上气相纳米二氧化硅改性的配套低表面处理底漆及面漆，这样可以使整体涂层都有较高的耐腐蚀性。

2 高性能带锈防腐涂料的制备

在高性能带锈防腐涂料制备过程中，最主要的就是带锈处理液的制备。带锈处理液采用的是常规化学试剂配制方法，其成分包括有机高分子聚合物添加剂、成膜促进剂、锈层转化剂、锈层渗透剂、表面活性剂、增稠剂等，具有无毒、清洁、绿色、环保的特点。

在适宜的pH环境中，带锈处理液可以快速渗透和浸润到变电站钢结构的整个锈蚀层中，锈层转化剂采用单宁酸和磷酸复合体系，单宁酸与金属表面及锈层中的Fe3+发生作用生成单宁酸铁钝化层（稳定螯合物），强有力地附着在金属表面，形成一种良好的不溶性致密保护膜，使金属表面出现钝化，从而抑制金属腐蚀，改变锈层的微观形貌，有利于漆膜涂装。同时，由疏松的锈层转化成致密的螯合保护膜就代替了带锈反腐工艺中需要涂刷的一道底漆，可以减少材料费用和施工费用，节省了成本。磷酸可提供合适的酸性环境，使固体铁锈中的Fe3+和Fe2+游离出来，加速了单宁酸铁络合物的形成。此外，磷酸可直接与铁锈反应生成耐腐蚀的磷酸盐及钝化膜，它能使膜层附着牢固，具有阴极化和阻蚀钝化的作用。

3 高性能带锈防腐涂装工艺的应用

本文介绍的高性能带锈防腐涂料是属于渗透型带锈涂料，并不适用于所有的钢结构。其主要适用领域有电力企业的锈蚀输电杆塔、锈蚀输变电金属构件、锈蚀变电站金属构架等以及房屋建筑外部金属构架、高速公路防护栏、桥梁道路建设中的金属构架等。高性能带锈防腐涂料的使用注意事项有：

（1）渗透型带锈防腐涂料适用于锈蚀陈旧，但化学污染较少的钢铁表面，因此需要选择一些渗透性强的渗透剂，如油类的衍生物、有机溶剂类、表面活性剂类等;

（2）高性能带锈防腐涂料难以渗透到一些锈层较厚的金属中，难以把锈蚀全部包封起来，容易导致金属内部继续锈蚀;

（3）高性能带锈防腐涂装工艺适用于各种锈蚀材料的金属基材，如表面残余镀锌层、旧涂层的锈蚀金属基材;

（4）使用高性能带锈防腐涂装工艺前，要先去除金属基材表面已脱落的氧化层，该工艺实施对周围环境也有要求，最好保持空气湿度为50%～80%，空气温度为5～25 ℃;

（5）需要注意的是，该涂料的使用并不能提升基材的机械强度，只能提高锈蚀金属基材的耐腐蚀能力，适当延长金属基材的使用寿命，因此电力公司一定要使用符合要求的金属基材。

4 结语

高性能带锈防腐涂装工艺的优势在于不需要人工除锈打磨，在涂装前只需把表面松散的锈层处理掉即可，节省了人工费用。此外，使用这种工艺能降低防腐成本，缩短工期，在生产过程中也不会产生“工业三廢”，绿色环保。对于我国电力企业来说，采用高性能带锈防腐涂装工艺能明显提高金属基材的使用寿命，减少因传统防腐施工问题而导致的停电次数，保障工业生产和居民生活用电的稳定性。

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收稿日期：2020-05-06

作者简介：胡建涛（1973—），男，云南华坪人，助理工程师，从事输电线路电气研究工作。