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      閥門管件用不同粉末體系之比較

      簡介—— 摘要:本章通過3組試驗評估閥門管件用不同體系的粉末涂料對各項性能的影響,閥門管件用粉末在功能性防護方面使用純環氧體系為.佳,…

      • 水利閥系列
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      摘要:本章通過3組試驗評估閥門管件用不同體系的粉末涂料對各項性能的影響,閥門管件用粉末在功能性防護方面使用純環氧體系為.佳,混合型體系性能.差;在裝飾性方面使用純聚酯型粉末體系.佳,純環氧體系.差。

      1 引言

      近年來,隨著管道事業的發展,國內閥門管件產品也在向高技術含量、高標準、強腐蝕和高壽命等方向發展,這對閥門的涂層及涂裝技術提出了更高的要求,球墨鑄鐵閥門在水系統中的使用越來越廣泛。閥門的損壞和更換源于主體銹蝕,閥門內腔與介質接觸,銹蝕極為嚴重,銹蝕后的閥門通徑變小,流阻增大,嚴重影響介質傳輸。閥門大多安裝在地面或地下,外表與潮濕的空氣接觸,極易發生銹蝕,因此閥門主體材料必須進行腐蝕防護,以延長使用壽命-另外,鑄鐵閥門直接與水接觸,銹蝕將對水體產生二次污染。因此,閥門涂層的性能要求以功能性防護為主,裝飾性為輔。隨著..對環保的重視度增加,粉末涂料成為了閥門涂裝的主體涂料。但是,究竟哪一種粉末涂料體系.適合閥門管件,市場上是有不同認識。

      閥門粉末常用的檢測標準主要有以下三個:1、GB/T 34202-2017《球墨鑄鐵管、管件及附件環氧涂層(重防腐)》;2、CJ/T 120-2016《給水涂塑復合鋼管》;3、EN14901:2006《球墨鑄鐵管、管件和附件----球墨鑄鐵管件和附件的環氧涂層(重型)----要求和試驗方法》。雖然上述三個標準在標題或內容中都明確提到了是環氧涂料體系,但不可否認的是市場上有非純環氧體系的存在,比如環氧-聚酯混合型體系,純聚酯型體系。而生產這種非環氧體系的廠家既有....的大品牌,也有民族品牌里的...,而對于自己產品的描述:假冒環氧體系的有之,模糊名稱的有之(例如:粉末涂料),實話實說的也有,并且告訴你說按標準檢測我不僅合格還更加優異,不是環氧體系又如何?對于市場上的此種亂象我們又該如何認識呢?爭論不解決問題,咱們靠事實說話。以市場上.常見的藍色為例分別設計樹脂含量、膠化時間類似的三類配方進行逐一比較。

      2 配方設計

      本實驗選用的材料如下:雙酚A型環氧樹脂903、雙酚A型環氧樹脂904H、聚酯樹脂6055、聚酯樹脂SJ4867、固化劑969A-2、固化劑TGIC、流平劑988A、鈦白粉R-902+、硅灰石粉、BaS04以及其他功能型助劑。

      2.1 純環氧型體系配方的設計

      2.2 環氧-聚酯型體系配方的設計

      2.3 純聚酯型體系配方的設計

      3 粉末涂料制備及檢測用主要儀器設備

      4 閥門用粉末涂料的制備

      將稱好的樹脂、固化劑、填料以及助劑在高速混合機中混勻,混勻后的物料進入雙螺桿擠出機熔融擠出,擠出的料片冷卻后用高速粉碎機粉碎,粉碎后用100目篩篩分。

      5 粉末及涂層性能檢測

      通過和中石油、中石化...檢測機構的..交流,大家基本有一個統一的認識,對于石油石化的埋地管道檢測來講,閥門管件用涂料的檢測標準太過簡單,標準的修訂和加強是遲早的事,實際上很多閥門管件涂裝廠家或多或少的都加入了自己的標準。本次檢測引入了石油管道檢測標準中比較成熟的SY/T 0315-2013《鋼質管道熔結環氧粉末外涂層技術規范》的檢測標準,也是被涂裝廠引用較多的標準,這里對幾個關鍵項的引入進行一下說明:

      (1)熱特性檢測

      熱特性指標包括環氧粉末的放熱量,環氧粉末涂料的Tg1、Tg2及涂層的Tg3、Tg4。放熱量的高低反應涂層的交聯密度,Tg1反應涂料的儲存穩定性,Tg2、Tg3、Tg4反映粉末涂層的耐熱程度,交聯密度決定了涂層的耐化學品性等.重要因素,直接影響使用壽命。SY/T 0315-2013明確規定,粉末的玻璃化溫度(Tg2),要高于涂敷管件的工作溫度和環境溫度40℃以上,而GB/T 34202-2017中規定:本標準適用于輸送溫度不超過60℃水的經過涂覆的球墨鑄鐵管、管件及附件,其可以埋設在腐蝕性土壤或水中,環境溫度不超過50℃。以這個規定來看,適合于閥門管件的粉末涂料的玻璃化溫度應該.少大于90℃為宜,上述的規定,也是經過了多年實踐的檢驗得來的。

      (2)陰極剝離檢測

      這一項的加入,我們認為也是有必要的,埋地的閥門管件,和埋地的石油石化管道,同樣都需要陰極保護,這一項也是關乎使用壽命的非常關鍵的檢測。

      閥門粉末涂料的常規檢驗項目包括膠化時間、磁性物含量、粒度分布、耐丁酮擦拭、耐高溫黃變、抗沖擊性、附著力、陰極剝離等,具體涂層檢測項目及檢驗結果見表5、表6、表7。

      5.1 純環氧體系粉末涂層性能檢測

      5.2 環氧- 聚酯型體系粉末涂層性能檢測

      5.3 純聚酯體系粉末涂層性能檢測

      6 數據分析及總結

      通過上述三個不同體系閥門粉的實驗比較,有以下幾個結論:

      (1)放熱量差異巨大,環氧體系的放熱量,是另外兩個體系放熱量的兩倍左右,證明環氧體系的反應活性高,能夠在相同溫度下.短的時間內給予涂層充分的固化,能夠更好的適應多數管件閥門余熱固化工藝。粉末涂料的玻璃化轉變溫度,只有純環氧體系的能夠到90℃以上,另外兩個體系,顯然是不符合要求的。

      (2)耐水煮和陰極剝離方面,三者之間也有很大的差異。實驗中給出的是48h,75℃的水煮情況,雖然三個體系都能符合要求,但是,三個里面效果.好的是純環氧體系。根據以往做過的長期耐水煮實驗分析,28天以后附著力能夠保持二級水平以上的只有純環氧體系,陰極剝離的差異更明顯,上述實驗雖然在配方體系里加入了能夠在環氧體系陰極剝離方面有立竿見影效果的附著力促進劑,但是對環氧-聚酯混合型和純聚酯型體系粉末涂料依然沒起到什么明顯作用,只有純環氧體系是合格的。48小時熱水浸泡后,三體系的涂層表面均失光,但是純環氧體系失光的程度.輕,環氧聚酯混合型的.嚴重,這證明了水分子對環氧-聚酯混合型和純聚酯型的固化涂層的介入是比較快速的,這會對涂層的使用壽命產生致命的打擊。

      (3)對于冷凍彎曲方面,環氧-聚酯型的粉末性能.差,極端條件下,閥門管件的形變可能會導致涂層的碎裂,進而影響使用壽命。

      (4)對于顏色方面,明亮度和色彩度.差的是純環氧型體系,.好的是聚酯型體系。有的顏色純環氧體系很難達到(尤其很艷的色調),不同烘烤溫度下,變色.嚴重的也是環氧體系,這一點也是市面上聚酯型和環氧-聚酯型的粉末冒充環氧型粉末的一個重要原因,當然閥門管件,大部分是埋于地下的,但是也有一部分是地上的,這就涉及耐候性了,這方面環氧體系是三體系里面.差的。

      目前,從材料成本來看,環氧體系也是三個體系里.高的,從閥門管件市場情況來看,三個體系的粉末涂料都存在,具體誰優誰劣,并沒有統一的認識。每個粉末廠家,站在自身的角度有不同的看法,這里是通過三種不同體系的實驗得出的一些數據,一家之言難免偏頗,希望大家指正。

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