长周期涂油封存防锈方案评价研究

姜 锐，谭振洲，，包 宁，徐欣轶，闫宏飞

(1.沈阳宝金金属防护技术有限公司，辽宁 沈阳 110032；2.沈阳防锈包装材料有限责任公司，辽宁 沈阳 110032)

0 前 言

工业气体被誉为“工业的血液”，我国工业气体行业针对成套设备完全国产化还缺乏关键单元设备的自主核心技术，导致国产设备与国外先进水平相比依然还有较大差距，造成工业气体的大型空气压缩机、增压机、高效率中压膨胀机、液体膨胀机、大型离心式液体泵等关键部件及其零部件主要依赖进口，并且国外采购及运输周期比较长，因此必须针对各类设备的关键部件及其零部件进行提前储备，防止关键设备或设备的关键部件及其零部件发生突然故障而又无法更换造成停产的问题，因此，亟需解决工业气体行业关键设备部件及其零部件在长周期存储过程中的防锈防护问题。

1 防锈方案设计及验证试验

1.1 防锈方案设计

针对工业气体行业关键设备部件及其零部件的存储周期长、大气腐蚀环境多样、腐蚀影响因素多样等特点，需要在综合考虑各种腐蚀影响因素的基础上提供系统的解决方案。

工业气体行业关键金属设备部件及其零部件在存储过程中易受到大气环境中各种腐蚀因素的影响而发生锈蚀，尤其是在高温高湿的夏季容易导致金属设备发生更加严重的腐蚀问题[1－4]。本工作在综合考虑各类金属设备及其零部件的材质类型、存储环境、防锈需求等基础上，结合金属设备及其零部件的规格尺寸、结构复杂程度、外观形状等因素，同时参考GB/T 5048－2017“防潮包装”[5]、GB/T 4879－2016“防锈包装”[6]及GB/T 14188－2008“气相防锈包装材料选用通则”[7]，针对关键金属设备部件及其零部件主要采用涂防锈油后进行双层密封包装的方式，同时在包装内部放置干燥剂控制包装内部的相对湿度，实现金属设备及其零部件在长周期存储过程中的防锈防护[8－12]。

首先，根据金属部件及其零部件的存储周期长、腐蚀介质多样的因素，采用3 款不同类型的防锈油进行涂油防锈处理，其性能指标见表1；其次，外包装采用阻隔性能优异的VPF 真空包装膜，内包装采用气相防锈塑料薄膜加强防锈；最后，参考GB/T 5048－2017“防潮包装”[5]附录A 干燥剂的计算方法计算干燥剂的用量，考虑使用常规的硅胶干燥剂存在使用量大、占用空间大、不便于操作等问题，因此同时采用硅胶干燥剂和吸湿量大的速效干燥剂进行对比验证，硅胶干燥剂和速效干燥剂的吸湿率(25 ℃、相对湿度90%)分别为35%和178%。

表1 3 款防锈油的性能指标Table 1 Three anti-rust oil performance index

干燥剂的用量参照GB/T 5048－2017“防潮包装”中附录A.2 硅胶干燥剂，关于硅胶干燥剂的计算选择用量如下:

使用聚乙烯等塑料薄膜包装材料制成的袋子:

式中W——硅胶干燥剂用量，g

A——包装材料的总面积，m2(取量值)

Y——预定的储存时间，a

R1——温度40 ℃，湿度90%条件下包装材料的水蒸气透过量，g/(m2·d)

D——包装内含湿性材料总面积质量(包装纸、衬垫、缓冲材料)，g

速效干燥剂的用量(W1)计算:

式中W1——速效干燥剂的用量，g

K——以细孔硅胶在温度25 ℃，相对湿度90%时，吸湿率以35%计

K1——速效干燥剂在温度25 ℃，相对湿度90%时，吸湿率以178%计

以外包装尺寸为150 mm×180 mm 的平口袋为例，外包装的表面积为0.054 m2；包装内无含湿性材料，硅胶干燥剂与速效干燥剂的计算用量为:

因此，最终包装内选择放置的硅胶干燥剂量为2袋25 g，其中内包装与中间层各放置25 g；速效干燥剂的量为2 袋5 g，其中内包装与中间层各放置5 g。

温度40 ℃，相对湿度90%条件下，VPF 真空包装膜(SF/VPF-T-120)的水蒸气透过量≤3 g/(m2·d)，选取最大值3 g/(m2·d)代入计算公式。

1.2 验证试验

1.2.1 试验材料

(1)10 钢金属试片 将加工后的3 个平行10 钢标准试片，试片尺寸为50 mm×50 mm×(3～5) mm，用180号砂纸沿与试片边沿两孔连接线平行的方向打磨，试片表面不得有凹坑、划伤、锈蚀。打磨好的试片分别在盛有无水乙醇的3 只蒸发皿中依次清洗。清洗时用镊子夹持脱脂棉或纱布进行擦洗，然后用热风吹干，放入盛有细孔硅胶的干燥器中备用。清洗干净后的试片禁止赤手接触。经打磨清洗准备好的试片，存放时间不得超过8 h，否则应重新打磨清洗。

(2)防锈防护材料 防锈防护材料详见表2，其他材料有无水乙醇、脱脂棉或纱布、180 号砂纸等。

表2 防锈防护材料Table 2 Antirust and protection material

1.2.2 试验方法

(1)百叶箱试验 百叶箱试验参照GB/T 5619－1985“防锈材料百叶箱试验方法”[13]，百叶箱包括箱体、纱窗、试样架等部分。箱底部距离地面在500 mm以上。

将百叶箱放置在辽宁省沈阳市某4 楼屋顶平台上，距箱四周5 m 处均无遮挡阳光的高大建筑物、树木或其他遮挡物，且满足试样的试验面朝南。沈阳市是我国著名的工业城市，位于我国中温带气候区，是典型的温带半湿润区季风型大陆气候，受季风影响，降水集中，温差较大。

百叶箱试验周期为3 a。

(2)干燥剂吸湿率 干燥剂的吸湿率是干燥剂在一定温度一定湿度的条件下放置一定的时间，计算出干燥剂吸湿率，计算公式[14]为:

式中k——干燥剂吸湿率，%

m0——吸湿前干燥剂的质量，g

m1——吸湿后干燥剂的质量，g

1.2.3 试验方案

采用3 款不同类型的防锈油进行涂油防锈处理，沥油后分别采用内包装材料气相防锈塑料薄膜和外包装材料VPF 真空包装膜进行双层密封包装，在内层包装和中间层分别放置硅胶干燥剂和速效干燥剂，硅胶干燥剂放置2 袋×25 g/袋；速效干燥剂放置2 袋×5 g/袋，具体详见表3。

表3 百叶箱试验方案Table 3 Shed storage exposure test scheme

2 结果与讨论

百叶箱试验3 a 后，外包装材料VPF 真空包装膜与内层防锈包装材料气相防锈塑料薄膜的外观均无明显变化。其中清洗前，10 钢试片表面均有油膜，其中涂溶剂稀释型防锈油SF/Y1030 的10 钢试片表面有较厚的油膜；清洗后，可观察分别采用3 款防锈油和2 种干燥剂进行组合封存防锈包装的试片均未发生锈蚀，说明6 种组合封存防锈方案均具有优异的防锈性能。同时结合表1 中3 款防锈油的运动黏度、膜厚及挂油量的对比数据，可知薄层防锈油SF/Y216 的运动黏度、膜厚及挂油量均是最小的。综上，针对3 a 长周期库内封存防锈推荐采用薄层防锈油SF/Y216，不仅用量最少、油膜最薄，而且便于后续清洗，符合环保的理念。

百叶箱试验3 a 后，针对包装内2 种干燥剂的吸湿率进行对比分析，结果见表4。试验后中间层的硅胶干燥剂与速效干燥剂的吸湿率处于同一水平，均处于15%～16%之间；而内层速效干燥剂的吸湿率明显高于硅胶干燥剂的吸湿率，内层速效干燥剂的吸湿率均大于10%，内层硅胶干燥剂的吸湿率均小于10%，说明内层速效干燥剂的吸湿效果要优于硅胶干燥剂，并且2种干燥剂的吸湿率均未达到饱和状态，同时速效干燥剂的饱和吸湿率远大于硅胶干燥剂的饱和吸湿率。因此针对长周期室内封存防锈建议采用速效干燥剂进行内包装的湿度控制，不仅可以减少干燥剂的使用量，降低包装尺寸，而且便于操作，同样也是符合包装轻量化的发展趋势。

表4 百叶箱试验3 a 后2 种干燥剂的吸湿率对比Table 4 Comparison of absorbency rate of two kinds of desiccant after three-year shed storage exposure tests

3 结 论

(1)百叶箱验证试验3 a，确定设计的6 种涂油防锈组合包装方案均可以满足3 a 长周期库内封存防锈的要求。

(2)针对未来包装轻量化、材料减量化以及安全环保的要求，建议采用薄层防锈油SF/Y216 进行涂油处理，采用VPF 真空包装膜与气相防锈塑料薄膜双层密封包装方式，内部放置速效干燥剂控制湿度的组合封存防锈方案进行3 a 库内封存防锈，不仅具有优异的防锈性能，且具有操作工艺简单、劳动强度低、防锈材料容易去除、实用性强等优点。