无溶剂液体环氧防腐涂料及其应用

无溶剂液体环氧防腐涂料及其应用

张炼（廊坊市东化防腐工程有限公司总经理）

摘要：无溶剂液体环氧防腐涂料是防腐涂装的发展方向，它可以提高防腐层质量、提高涂敷功效、降低成本，而且环保、节能、无污染。一次性厚涂技术，将得到优质、长效的防腐层。

一、液体环氧涂料的分类及对比

用于石油、化工管道和贮罐内外防腐的涂料品种很多，但从防腐性能、投资造价、使用寿命和施工技术等方面考虑，用量最大、用途最广、历史最悠久的是液体环氧涂料。

在我国20世纪80年代前，用中分子环氧树脂和部分高分子环氧树脂加入25%以上的溶剂，制成溶剂型液体环氧涂料，在90年代改进成溶剂含量小于20%的厚浆型环氧涂料，在20世纪末研制并生产出无溶剂液体环氧涂料，该涂料不含挥发性的、有毒性的苯类稀释剂，固体含量接近100%。

液体环氧涂料性能的优劣主要由两大因素决定，其一是环氧树脂含量，其二是溶剂含量。经试验研究环氧树脂含量最少不应低于25%。涂料中环氧树脂含量高，防腐层粘结力大，机械强度高，涂敷时固化速度快，涂层密实，可以得到性能优良的防腐层。涂料中溶剂含量应越少越好，涂料含量直接影响着涂层的致密度和针孔的数量，还关系到涂敷遍数、工效、工期、人工和机械的费用。在选购涂料时，应首选溶剂含量低、固体份含量高的涂料。溶剂在漆膜干燥过程中应全部挥发，造成浪费、污染和危害，并使干膜厚度减少。一般溶剂含量20%以上的涂料，一遍漆干膜厚度大约在40～80μm，若按最低要求的防腐层厚度300μm计算，至少要涂四遍以上。第一遍漆膜表干后，方可涂第二遍漆，若每遍间隔2～6h，涂敷300μm厚的防腐层，施工周期要2～4天，工效远远低于可一次性厚涂的无溶剂液体环氧漆。更要指出的是涂层致密性的问题，因涂料中含溶剂，在漆膜干燥过程中溶剂挥发会产生针孔和

本论文在中国石油石化静电专业委员会、中国石油石化防腐新技术开发中心举办的“2012全国石油石化化工行业腐蚀防护与控制暨高新涂料技术应用交流会”上发表。

表面缺陷。为了消除针孔和增加防腐层厚度，要涂敷第二遍涂料，把上遍涂膜的针孔大部分覆盖，只有少量重叠，靠这样多层的涂敷才能达到无针孔的防腐层。可是，第一层、第二层及以后涂的若干层中留下前层的隐蔽下的针孔，又称之为盲孔。在表层留下的针孔称之为显孔。盲孔、显孔和隐藏的裂痕缺陷造成涂层致密性差，在今后的实用中，遇到化学介质的长期浸渍，腐蚀性的酸、碱、盐会进入缺陷中并存留，造成涂层电性能下降、强度降低，先失去防腐作用。

因此施工相同厚度的防腐层，用无溶剂涂料比用有溶剂涂料涂敷的防腐层在质量上要优异。

无溶剂液体环氧涂料可以一次性厚涂达到2000μm以上，工效高，涂敷速度快，提高质量、提高功效、降低成本、环保、节能、无污染，是引领涂料工业发展方向的新产品、新技术。

表1 有溶剂与无溶剂涂料比较

二、无溶剂液体环氧涂料种类

无溶剂液体环氧涂料有无溶剂环氧彩漆、无溶剂环氧陶瓷涂料、无溶剂环氧煤沥青涂料等种类。

1、无溶剂液体环氧涂料——环氧彩漆

环氧彩漆是液体环氧漆的一个品种，环氧漆是属化学固化型油漆，环氧树脂和固化剂混合后，发生化学交联反应，生成不熔不溶的大分子立体网状结构，质地致密、机械强度高，环氧环、苯环和醚键化学性质稳定，耐多种酸、碱、盐的浸泡，醚键和羟基是极性基团，与钢铁产生极性吸附，粘结力大，附着力强。

表2 无溶剂型环氧彩漆性能指标

2、无溶剂液体环氧涂料——环氧陶瓷涂料

环氧陶瓷涂料欧美国家称之为Ceramic Epoxy，是液体环氧涂料系列产品中的

耐磨品种，内含大量高纯度石英粉，涂层光亮、坚硬、耐磨。组成中含煤沥青的外观呈黑色，简称黑陶，用于中水和污水，组成中不含煤沥青的外观为白色，简称白陶，属于无毒型，用于生活饮用水。

无溶剂型环氧陶瓷涂料不含任何有机溶剂和活性稀释剂，符合环保和安全要求，固体含量接近100%，适用于机械喷涂，可厚涂一次成形，涂层密实、无针孔，省料、省时、省工，降低成本，是涂料工业发展的方向。

涂层光滑、坚韧、耐水、耐磨、耐化学介质浸蚀，防腐性能优良，是最好的内防腐材料。可加热或常温涂敷，常温固化养生，施工方法简便易行。

环氧陶瓷涂层光滑，磨阻系数低，适用于钢管、铸铁管、混凝土管等输水管道内涂，可降低磨阻，增加输量，减少投资。也适用于钢储罐、混凝土、凉水塔、污水厂、码头等设备的内外防腐。

主要技术指标符合美国国家标准协会和美国自来水厂协会的ANSI/AWWA C 210-07《钢质水管道液体环氧内外防腐层》标准和东化防腐公司企业标准Q/DH 08-2012《环氧陶瓷涂料》的要求。

表3 AWWA C 210-07性能指标

3、无溶剂液体环氧涂料——环氧煤沥青涂料

环氧煤沥青涂料在20世纪70年代前是用煤焦油为主料，加入环氧树脂，因此原称环氧煤焦油涂料（coal tar epoxy）。加入固化剂后，即发生固化反映，形成漆膜。可是煤焦油中含有酚类物质，酚类物质也能与固化剂发生反应，会增加固化剂用量，而且有些酚类物质在形成涂层后还会逸出，投入使用后，影响涂层防腐性能。后来改进为采用精炼的煤焦沥青，除去有害杂质制成环氧煤沥青涂料。随科学技术的发展，环氧煤沥青涂料从20世纪80年代的溶剂型，其固体含量70%，到90年代发展为厚浆型，固体含量≥80%，目前已生产出无溶剂型，其固体份含量高达≥98%。国标GB 50268和石油行标SY/T 0447-96的固体含量仍按厚浆型要求，而最新的石油行标SY/T0457-2010已明确无溶剂环氧涂料的固体含量指标为≥98%。

表4 无溶剂环氧煤沥青涂料技术指标

4、无溶剂液体环氧衍生产品——环氧煤沥青冷缠带

无溶剂型环氧煤沥青冷缠带是环氧煤沥青加玻璃布防腐层的更新换代产品，是东化公司自主研发的专利产品，专利号：ZL 93 2 21420.7。本品由基带和定型胶两部分组成，基带是浸过环氧煤沥青涂料的丙纶无纺毡，取代含碱、含蜡的玻璃布，定型胶是无溶剂型环氧煤沥青涂料，取代溶剂型环氧煤沥青涂料。

为达到国标GB 50268-2008和中石化行标SH 3022-1999标准要求的防腐层厚度，可提供三种型号，即：防腐层组合厚度0.4mm的GH 401加强级、0.6mm的GH 402特加强级和0.8mm的GH 403加厚级（即中石化标准的特强级）。为了适应中国南北方温差较大的情况，按施工环境温度将配套的定型胶分为三种型号，即：常温胶（5℃以上使用），低温胶（-5℃以上使用）和超低温胶（-5℃以下使用）。

本产品2004年通过北京市市政管理委员会鉴定，认为具有方便施工、降低成本、提高防腐质量、有利于改善环境保护的特点，在环氧煤沥青防腐材料中达到国内领先水平，可以在市政工程中推广应用。

环氧煤沥青冷缠带中采用的环氧煤沥青涂料（又称定型胶）属无溶剂型，解决了原溶剂型环氧煤沥青涂层针孔多、涂层不密实，有盲孔、显孔的缺陷。两胶一带即可达到国标要求的厚度，涂层致密、无针孔，大大提高防腐层的质量。

采用两胶一带施工工艺，取代原来标准中要求的四油一布加强级和六油二布特强级和中石化的五油三布特强级，简化施工工艺，缩短工期，提高工效，节约工程

成本。

冷缠带有可在不同环境温度下施工的三种定型胶，使环氧煤沥青防腐可在全天侯施工，解决了以往冬季不能施工的弊病。

环氧煤沥青冷缠带是基带和定型胶配套供应，提高了现场施工环氧煤沥青涂层的预制程度。无纺布不含蜡、不含碱，消除了因玻璃布含蜡、含碱造成的粘结力差和吸水率高，不耐酸、碱、盐浸蚀的弊病，大大提高了环氧煤沥青涂层的粘结力、机械强度和在盐碱地区的防腐性能。施工后涂层厚度均匀、质量稳定、外观漂亮、防腐性能优良。

环氧煤沥青冷缠带适用于埋地和水下钢质输油、天然气、自来水、供热管道的外壁防腐，也适用于钢质储罐罐底及污水池、屋顶防水层、卫生间、浴室、地下室等混凝土结构的防水和防渗漏。

环氧煤沥青冷缠带尚无相应行标，企业标准为Q/DH 01-2012《环氧煤沥青冷缠带》，其外观、防腐层厚度、电火花检漏电压等主要技术指标均符合国标GB 50268、中石化行标SH 3022和石油行标SY/T 0447等标准的相应要求。

表5 环氧煤沥青冷缠带技术指标

三、无溶剂液体环氧涂料施工方法

1、手工施工方法

无溶剂液体环氧涂料尽量不采用手工施工，环氧类涂料是化学反应型涂料，当环氧树脂（在A组份内）与固化剂（在B组份内）混合后，固化反应开始，产生的热量又加速了反应速度，涂料会增稠甚至凝固而无法涂敷使用，这段时间称为使用期。涂料中溶剂含量高，溶剂挥发可带走一部分热量，可以延长使用期，但又出现每遍涂层只能达到50～100μｍ干膜的问题，需要增加涂敷遍数。无溶剂液体环氧涂料中树脂含量高，涂料粘度较大，为了降低粘度，一般采用预热到40℃～70℃，当A、B料混合后，化合反应速度更快。

无溶剂环氧涂料亦可制成手刷料，有些厂家采用加入活性稀释剂的配方，但其价格较高，而且活性稀释剂有挥发性，有毒，影响施工人员的身体健康。东化公司研制的冷缠带配套定型胶是无活性稀释剂的无溶剂液体环氧涂料，可以手工施工，其施工方法是A、B料按1：1混合，搅拌均匀即可涂刷。

2、机械化施工

因无溶剂环氧涂料按比例加入固化剂后，化学反应产生的热量大，会加速固化反应，使涂料使用期缩短，故通常的空气喷枪和单缸高压无气喷涂机均不能使用，

应采用双缸双路高压无气喷涂机。双缸双路喷涂是将环氧涂料的A料、B料分别预热，由A料泵、B料泵分别输送到喷咀前的预混器混合，混合后的涂料立即经喷咀喷到被涂物上，迅速固化形成涂膜，达到一次性厚涂的效果。在照片和录像中可以看到施工无溶剂环氧煤沥青管道外壁防腐层，一次性厚涂达到美国AWWA标准，防腐层厚度大于14密耳（406μm）。

双缸双路喷涂机照片

附件1～3：无溶剂液体环氧防腐涂料施工及验收规范

摘录

附件1：铸铁管及钢管机械喷涂环氧陶瓷内衬施工及验收规范

前言：2002年，东化公司根据国外市场的需求，自主研制出专利产品无溶剂环氧陶瓷涂料及其专用喷涂机(中国专利号ZL 02 1 55418.8和ZL 02 2 89182.7)，用环氧陶瓷内衬的球墨铸铁管、钢管和管件在国内外的使用量日渐增多，先后大批量出口科威特、新加坡、安哥拉及阿尔及利亚等国，在管道防腐材料国际市场竞争中争得一席之地。

为了向用户提供准确而完整的信息，东化公司根据在涂料研制、生产和施工实践所积累的经验，编制了本企业标准。本标准为推荐性标准，供有关设计、施工、监理部门参考、使用，并仅适用于在本标准中规定的材料品种。

本标准的主要内容有：范围、规范性引用文件、内衬层结构及施工工艺流程、材料、原料准备、铸铁管内表面预处理、钢管内表面预处理、机械喷涂法内衬、手工浇涂法内衬、检验和修补、管端清理及承插口涂敷、管外壁涂漆、吊运及防护、现场补伤及补口、安全注意事项等。

本标准起草人：张炼、朱骥。

本标准由东化防腐工程有限公司负责解释。

1 范围

本标准规定了使用无溶剂环氧陶瓷涂料，以机械喷涂,在球墨铸铁管或钢管内壁，一次喷涂出厚度1～3mm环氧陶瓷内衬的施工及验收规范，适用于输送介质为水（包括污水、中水、饮用水）、天然气、成品油、原油的铸铁管和钢管环氧陶瓷内衬的设

计、施工及验收。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款：

GB/T 8923—1988 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

SY/T 0457—2010 钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准

Q/DH 08 —2012 环氧陶瓷涂料

3 内衬层结构及施工工艺流程（略）

4 材料（略）

5 原料准备（略）

6 铸铁管内表面预处理（略）

7 钢管内表面预处理（略）

8 机械喷涂法内衬（略）

9 手工浇涂法内衬（略）

10 检验和修补（略）

10.1 检验

对内衬层进行外观、厚度、漏点、粘结力四项检查，并应达到用户要求，如用户无明确要求，可参照本标准与SY/T 0457 相符的下列要求。

a) 外观检查。指定专人逐根管目视检查。内衬层平整、光滑、无漏涂、无划痕为合格。对检查出的缺陷，用粉笔画圈标记。外观不合格管可以局部修补或全部加涂一遍。

b) 厚度检查。用磁性测厚仪抽查，抽查率5%，且不得少于2根。对DN1000 ㎜及以上管测管两端（150㎜外）及中间共三个截面，DN900㎜及以下管只测管两端各一个截面，每个截面对称测4点，精确至10μm，符合用户规定厚度为合格，但焊道上的涂层厚度不低于管体上的80%即可。厚度检查有不合格时加倍抽查，仍不合格则全批逐根检查。厚度不合格管可以加涂增厚。

c) 漏点检查。用高压电火花仪抽查,抽查率5%，且不少于2根。检漏电压5kV，探头移动速度0.3m/s,无漏点为合格,如不合格则加倍抽查,仍不合格则全批逐根检查。对检查出的漏点立即用粉笔画圈标记，按抽查管的防腐面积计算,平均针孔数≤1个/㎡的管子可以局部修补,针孔数超过1个/㎡的管子要全管加涂一遍。

d) 粘结力检查。用挑剥法抽查，抽查率2%，且至少1根。用锋利刀刃垂直划透内衬层，形成边长约40㎜，夹角45°的V形切口，用刀尖挑剥切割线交点处的涂层，只能在刀尖作用处局部挑起，其他部位仍和钢管粘结良好，不出现成片剥离为合格。如不合格则加倍抽查，仍不合格则全批逐根检查。粘结力检查为破坏性项目，对合格管用粉笔对检查点画圈标记并尽快修补，对不合格管不允许修补，必须重新返工。

10.2修补（略）

11 管端清理及承插口涂敷（略）

12 管外壁涂漆（略）

13 吊运及防护（略）

14 现场补伤及补口（略）

15 安全注意事项（略）

附件2：混凝土表面涂敷液体环氧防腐层施工及验收规范

前言：对混凝土管、铸铁管水泥砂浆内衬层和混凝土构筑物（包括：凉水塔、水池、甬道、地下室等）加涂液体环氧防腐层是提高其防水、防渗、防腐蚀和装饰功能的最经济、最实惠的方法。东化公司1989年对北京高井电厂的凉水塔、1990年对亚运村污水处理厂的污水池、2007年对南水北调工程的大口径混凝土管和2008年对出口阿尔及利亚的内衬水泥砂浆铸铁管的施工实践均获得很好的使用效果。为了向用户提供准确而完整的信息，规范施工及验收程序，东化公司编制了本企业标准。本标准为推荐性标准，供有关设计、施工、监理部门参考、使用，并仅适用于在本标准中规定的材料品种。

本标准的主要内容有：范围、规范性引用文件、涂层结构及施工工艺流程、材料、混凝土表面处理、混凝土表面涂漆、涂层检验和修补、安全注意事项等。

本标准起草人：张炼、朱骥。

本标准由东化防腐工程有限公司负责解释。

1 范围

本标准规定了使用液体环氧涂料（包括：环氧陶瓷涂料和其他类型的液体环氧涂料），以机械喷涂自然固化方式或手工刷涂自然固化方式，在混凝土表面（包括：混凝土管内外壁、铸铁管水泥砂浆内衬层和各类混凝土构筑物表面）涂敷液体环氧防腐层的施工及验收规范，适用于上述工程项目的设计、施工及验收。

2 规范性引用文件

下列文件的条款通过本标准引用而成为本标准的条款：

GB 50212—2002 建筑防腐蚀工程施工及验收规范

Q/DH 02—2012 液体环氧防腐涂料

Q/DH 08—2012 环氧陶瓷涂料

3 涂层结构及施工工艺（略）

4 材料（略）

5 混凝土表面处理（略）

6 混凝土表面涂漆（略）

7 涂层检验和修补

a) 外观检查。目视检查，应外观均匀一致，涂层饱满，无气泡、开裂、剥落等缺陷。对不合格处可加涂面层漆修补。

b) 粘结力抽查。涂层固化后，用锋利刀刃垂直划透涂层，形成夹角约45°的V 形切口。用刀尖挑剥切割线交点的涂层，只能在刀尖作用处局部挑起，其他部位仍粘结良好，不出现成片剥离为合格。如不合格，铲掉涂层，重新返工。

c) 厚度检查。涂层厚度应均匀并达到用户要求，按GB 50212规定，可用无损探测仪器直接检测，也可对同步样板进行检测。厚度未达到要求可手工加涂面层漆增厚。

8 安全注意事项（略）

附件3：环氧煤沥青冷缠带外防腐层作业指导书

1 内容范围

本指导书是GH 401、GH 402、GH 403环氧煤沥青冷缠带产品说明书的补充说明，内容包括底材的表面处理、施工工艺、验收的详细说明。

2 引用文件

下列文件的条款通过本指导书引用而成为本指导的条款：

GB/T 8923—88 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

GB 50268—2008 给排水管道工程施工及验收规范

SY/T 0447—96 埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准

Q/DH 01—2012 环氧煤沥青冷缠带

3 材料（略）

4 防腐层等级、结构及施工工艺流程（略）

5 施工技术要求（略）

6 防腐层检验及修补

6.1 一般要求。

参照GB 50268-2008和SY/T 0447的要求，对防腐层进行外观、厚度、漏点和粘结力检验。外观、厚度、漏点应在防腐层实干后、充分固化前检验，粘结力可在实干或固化后检验。

防腐层达到实干或充分固化所需时间随施工温度变化很大，现场判断实干和充分固化的定性方法为：

实干：手指用力推防腐层不移动；

固化：手指甲重刻防腐层不留痕迹。

6.2 外观检查

对防腐管逐根目测检查。要求表面平整，压边宽度均匀，粘结紧密。

6.3 厚度检查

用磁性测厚仪检查。防腐管每10～20根为一组，每组抽查1根，每根抽查一个截面，每个截面对称测四点。符合规定厚度为合格。若不合格，再在该组内随机抽查两根，如其中仍有不合格，则该组判为不合格。厚度不合格防腐管，应在涂层未固化前补涂定型胶增厚至合格。

6.4 电火花试验

用电火花检漏仪以第5.6规定的电压对防腐管进行抽查，检测时，探头接触防腐层表面，以约0.2m/s的速度移动。对检出的漏点处及周围约50㎜范围内的防腐层用砂轮或砂纸打毛，然后补涂定型胶覆盖，固化后再次进行电火花试验。

6.5 粘结力抽查

用锋利刀刃垂直划透防腐层，形成边长约40mm，夹角45°的V形切口，用刀尖从切割线交点挑剔切口内的防腐层，符合下列条件之一认为防腐层粘结力合格：

①、实干后的防腐层，撕开面积约50㎡，撕开处应不露铁，定型胶与钢管普遍粘结；

②、充分固化后的防腐层，只能撕裂，且破坏处不露铁，定型胶与钢管普遍粘结。

粘结力检查为破坏性试验，不宜多做。以不少于20根防腐管为一组，每组抽查1根，每根抽查1点，如合格则判为全组合格，如不合格则在该组内随机抽查2根，如其中仍有不合格则判为全组不合格。粘结力不合格的防腐管不允许补涂处理，应铲除全部防腐层重新施工。

7 运输和存放（略）

8 补口及补伤（略）

9 下沟及回填（略）