金属热喷涂在海洋采油平台防腐中的应用

热喷涂技术经过近100年的发展,已在国民经济各部门获得了广泛的应用。目前在海洋采油平台防腐中应用的热喷涂技术主要是由喷涂锌、铝金属涂层加有机封闭层组成的长效防护复合涂层。与一般有机涂层相比,其主要优点有：①防护期长：喷锌、喷铝复合涂层,防护有效期一般可达30—50年②不存在老化变质问题③耐磨、耐冲刷、抗擦伤性能好。本文以电弧喷涂为例,介绍了金属热喷涂工艺流程和施工要点。     

海洋钢铁件锌铝喷涂技术典型工程实例回顾

我国的热喷涂防腐蚀技术起步晚,在腐蚀严重的海洋环境中钢铁设施的热喷涂长效防护应用目前仍是空白.研究热喷涂锌、铝及其合金涂层在腐蚀严重的海洋环境中钢铁设施的热喷涂长效防护性能,对于人类开发和利用海洋具有重大的战略意义.介绍了喷涂锌铝涂层技术在国内外海洋平台、海上大桥和海上舰船等海洋钢铁构件的应用实例,结果表明,热喷涂锌铝及其合金涂层已成为一种成熟的近海和海洋钢铁设施的防护技术,经过适当封闭的热喷铝涂层在常温和高温下对处于飞溅区的钢结构均表现出优良的防腐蚀性能.     

海洋环境下热喷涂锌、铝及其合金涂层防腐蚀机理研究概况

综述了国内外几十年来在不同海水环境中对热喷涂锌铝及其合金涂层防护性能和机理研究的成果.热喷涂锌铝及其合金涂层在海洋环境中具有优良的长效防护性能,锌具有优良的电化学保护性,铝具有比锌更好的化学稳定性,锌铝合金既保留了锌的电化学特点,又具有铝的化学稳定性能.指出了今后的研究重点应该是金属与有机复合层在浪花飞溅区苛刻腐蚀环境下界面的腐蚀规律和腐蚀机理的探讨,对金属与有机复合层界面的腐蚀原因在理论上做出了本质的解释,并能预测涂层体系的防腐蚀寿命.     

金属喷涂长效复合防护涂层在海洋大气环境中的应用

通过对钢铁基底热喷涂锌、铝及锌铝合金复合有机涂层封闭防护体系在厦门海域进行的实海试验腐蚀状况分析 ,发现Zn Al合金涂层在海洋环境条件下的耐蚀性优于Al涂层及Zn涂层 ,在此基础上 ,提出了某大型工程项目适用的热喷涂长效复合防护涂层方案。     

金属喷涂层在海洋环境中的防护性能

对铝、锌、锌-铝、铝-镁-稀土等4种金属喷涂层在东海厦门试验站和南海榆林试验站进行了海水全浸、潮差、飞溅条件下暴露4年的海水腐蚀试验,并对其防护性能进行了讨论。试验结果表明,4种涂层的腐蚀面积比(％)从大到小的顺序为:喷锌>喷铝-镁-稀土>喷铝>喷锌-铝,可见,喷锌-铝/油漆保护涂层体系的抗海水腐蚀性能最优良。     

热喷涂技术开发应用的三大领域

热喷涂技术在机械维修、大面积防护和制备特殊功能涂层三大领域有着广阔的应用前景。机械磨损零件采用热喷涂(焊)强化表面,可成倍提高使用寿命。线材喷铝、锌防护,寿命可达20年以上,达到长效防护的目的。各种功能涂层则可利用涂层的特殊性能实现抗氧化、耐高温、绝热、导电、绝缘等多种用途。     

冷喷涂铝/银纳米线复合涂层的海洋耐蚀防污性能研究

腐蚀和生物污损是海工装备长效服役面临的主要问题,也是海工装备防护的重点和难点.为此,提出了采用低成本水热法制备铝/银纳米线复合颗粒、利用冷喷涂的低温特性制备铝/银纳米线复合涂层的新思路,通过复合涂层成分和结构设计,构筑了致密的复合涂层;分别采用人造海水溶液和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌评估了复合涂层的耐蚀和防污性能.结果表明...     

电弧喷涂Zn/Al伪合金涂层耐蚀性能研究

在钢构件表面,利用热喷涂技术制备锌、铝和锌铝合金涂层可以对基体达到长效保护的目的.采用电弧喷涂装制成功制备出了锌铝伪合金镀层,通过中性盐雾试验、扫描电镜(SEM)等手段研究了其结合强度、耐蚀性能并与纯锌、铝涂层进行了比较分析.结果表明,锌铝伪合金涂层的结合强度和耐蚀性能均优于Zn-15%Al合金涂层.     

热反射复合涂层的设计和性能研究

长期受阳光曝晒的石油化工储罐存在着降温和长效防腐的综合问题。从复合涂层设计的角度出发,将热喷涂牺牲阳极涂层与热反射有机涂料复合运用,得到综合性能优异的热反射长效防护复合涂层。试验结果表明该复合涂层具有优异的隔热降温和长效防腐效果。     

喷铝涂层碳纤维增强树脂基复合材料抗雷击性能实验及仿真

为了研究喷铝涂层对碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced polymer,CFRP）结构的雷击防护（LSP）性能,开展了实验和数值仿真研究。对未防护CFRP材料开展的雷击过程观测、损伤测试及超声C扫描检测结果表明：雷电流直接效应会对CFRP造成明显的可见损伤,且焦耳热效应会在雷电流注入到材料中后持续作用,引起更大范围的内部损伤;对全喷铝CFRP开展的雷击测试表明,喷铝涂层能够显著减小CFRP表面的雷击损伤面积,且涂层厚度越大,LSP效果越好。基于实验结果,采用随温度变化的材料参数建立了未防护、全喷铝及十字形喷铝3种CFRP结构的电热耦合效应仿真模型,并与实验结果进行对比,验证了仿真方法的有效性。最后,利用所建立的模型分析了雷电流A波作用下喷铝涂层的LSP性能。结果表明,当全喷铝涂层的厚度为0.19 mm时,CFRP的损伤面积占比随结构的增重比达到最优;而对十字形涂层来说,雷电流传导路径所在的分支宽度应不小于20 mm,非传导路径所在的分支则可根据需要尽量减小宽度。     

热喷涂高铝含量锌铝涂层的耐腐蚀性能研究

为了探究高铝含量的锌铝涂层的耐腐蚀性能,通过热喷涂技术制备了3种高铝含量的锌铝涂层,采用超景深显微镜、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、X射线衍射仪(XRD)等手段,分析了不同铝含量的锌铝涂层的耐腐蚀性能.结果 表明:含Zn涂层在腐蚀过程中首先发生锌的活化溶解,涂层表面附着的腐蚀产物使得涂层表现出微弱的自封闭效果;Zn-Al60涂层兼有锌的阴极保护作用和铝的钝化屏蔽作用,在3种涂层中表现出最优的耐腐蚀性能.     

无铬锌铝涂层的研究进展

达克罗(Dacromet)涂层因其良好的耐蚀性、耐热性、无氢脆等性能被广泛应用于汽车、铁路、建筑、桥梁等领域.但传统的Dacromet涂层中常含有致癌的Cr6+,且涂层具有相对硬度低、抗划伤性差以及不耐磨等问题.为了适应日益严格的环保政策并满足防护中对Dacromet涂层提出更高性能的应用要求,发展一种绿色且高性能的无铬锌铝涂层成为一项急迫而重要的技术工作.为此,本文基于Dacromet涂层的材料学基础,从传统Dacromet涂层向无铬锌铝涂层的转变以及国内外无铬锌铝涂层的研究现状和应用进行了述评,旨在推动这一表面涂层技术的创新发展,为研制可靠高效、绿色环保的新型锌铝涂层指明方向.     

用中性盐雾试验和附着力试验方法筛选桥梁钢结构底涂层

钢结构在桥梁工程中应用时,其防腐蚀涂装特别重要。结合工程实践经验,选用4种代表性底涂层制备试块;首先对试块的附着力等物理特性进行测试,然后针对标的试块进行中性盐雾加速测试,研究其防腐蚀性能。结果表明:底涂层的防腐蚀性能优劣排序如下:环氧富锌、冷喷锌、热喷铝、无机富锌,环氧富锌最好,无机富锌最差。研究成果对桥梁钢结构等相关行业钢结构防腐蚀设计施工具有指导意义。     

电弧喷涂锌铝伪合金涂层的耐中性盐雾腐蚀性能

Al含量超过15％的锌铝合金涂层脆性大,限制了其在钢铁防护中的应用。采用电弧喷涂技术在Q235钢表面制备出了纯锌涂层和含铝20％（质量分数）的锌铝伪合金涂层,通过中性盐雾试验及电化学极化测试研究了2种涂层在中性盐雾环境中的耐蚀性,并结合扫描电镜（SEbl）和x射线衍射仪（XRD）对涂层表面形貌及腐蚀产物的相结构进行了观测分析。结果表明：2种涂层均匀致密,孔隙率小,与基体结合良好;随盐雾试验时间增长,锌铝伪合金涂层表面形成了致密的腐蚀产物层,其屏蔽作用有效阻碍了腐蚀介质的渗入,使Q235钢的腐蚀速率快速降低。锌铝伪合金涂层的自腐蚀电流密度小于纯锌涂层,表现出更为优越的防腐蚀性能。     

电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的研究进展

电弧喷涂金属涂层作为钢结构表面防护的一种重要措施,经过几十年的发展,已成为成熟的表面工程技术和产业。同时,随着新的喷涂工艺、设备和材料的不断研发,电弧喷涂金属涂层应用领域日益广泛。与此同时,使用电弧喷涂技术进行防腐的缺点也日益突出,尤其是喷涂过程中存在有害物质排放等问题,严重制约了其发展。电弧喷涂制备的涂层孔隙率低、微观组织致密、结合强度高且经济性好。相比于其他传统防腐技术,电弧喷涂金属涂层应用于钢结构的表面防护具有如下优势:(1)电弧喷涂沉积效率高、操作容易,便于现场施工;(2)涂层在海洋苛刻腐蚀环境中服役时间长。然而,电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的服役环境介质不同,对涂层的耐蚀性能提出了更高的要求。因此,近几十年来除研究电弧喷涂工艺参数外,科研工作者们着力研发多功能、高性能的喷涂材料,并取得了丰硕成果,同时充分利用电弧喷涂技术的优势可显著提高涂层的性能。目前电弧喷涂金属涂层材料正朝着复合化、新型化方向发展。目前,用于钢结构表面防护且已取得广泛应用的喷涂材料有锌/铝及其合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等。其中锌、铝及其合金是使用最早且最广泛的喷涂材料;镍基合金可通过加入铬、钼等抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素,提高材料的耐蚀性能;铁基合金中添加少量Mo等元素,能有效抑制晶界腐蚀发生;铜基合金中加入1%的锡,能抑制合金脱锌过程并提高其力学性能。近几年的研究重点为多种合金材料复合及新型合金材料的使用,以电弧喷涂技术为手段制备耐腐蚀涂层,可实现涂层功能和性能的双提升。本文以分析钢结构在近海岸海洋环境各区域带的腐蚀规律为基础,比较了目前用于钢结构表面腐蚀防护的方法及其优缺点,阐述了电弧喷涂涂层的研究现状和防腐机理。从电弧喷涂耐海水腐蚀涂层的微观组织结构、涂层性能及防腐机理等方面,分析了电弧喷涂金属涂层防腐面临的问题并展望了其前景,以期为工业领域钢结构表面的长效防护提供参考。     

不同防护碳纤维复合材料层合板雷击后的轴向压缩试验

针对不同防护措施下的典型碳纤维复合材料层合板,在其雷击损伤后开展轴向压缩试验研究。试验件分为没有防护措施、局部喷铝防护和全喷铝防护三类。分别对试验件进行轴向压缩试验直至其失去承载能力,记录其最大破坏载荷,并将试验结果进行对比分析。研究结果表明:防护层能起到很好的雷击防护效果,且全喷铝涂层的雷击防护效果最好。跟没有防护措施的试验件相比,全喷铝防护的试验件压缩强度提高了37.84%。     

锌基复合涂层的研究与设计

利用锌基涂层对其他涂料涂层附着性好的特点，研究了锌基涂层及其有机氟乳液孔涂层在３．５％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀中电化学行为，设计了用于金属构件长效防蚀的锌基复合涂层。     

锌铝合金粉中Al含量对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响

为获得表面形貌良好、耐蚀性能优异的无铬锌铝合金涂层,采用4种不同Al含量的片状Al-Zn合金粉替代传统达克罗涂层所用的锌铝混合粉制备涂层,将涂层浸入NaCl溶液中进行加速浸泡腐蚀.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析涂层腐蚀形貌、成分及物相,研究了Al含量对合金粉末涂层性能的影响.结果表明,当合金粉中Al的质量分数低于55％时,涂层的防护寿命随着Al含量的增大而增加,采用Al含量为55％的片状合金粉制备的无铬达克罗涂层的耐蚀性最好.     

钢质整体引伸药筒电弧喷锌防护

海上和沿海地区使用的钢质整体引伸药筒长期处在海洋气候环境中 ,仅采用常规的涂料防护 ,常有筒体锈蚀现象出现 ,造成药筒的有效储存期短 ,若出现严重锈蚀 ,则影响药筒的使用性能。对钢质整体引伸药筒内外表面采用电弧喷涂锌涂层加专用涂料封闭和涂装的复合防护涂层保护 ,可大大提高药筒在海洋气候环境下的耐腐蚀性能 ,从而延长药筒的有效储存周期 ,保证药筒的使用性能。1　防护方案及工艺路线参照国外药筒的防护方案及我国海洋大气腐蚀的特点 ,钢质整体引伸药筒的防护采用电弧喷涂锌加专用涂料的复合防护涂层作为防护方案。鉴于钢质整体引…     

大跨径钢箱梁桥面锌系防腐蚀涂层研究

钢桥面防腐蚀涂层介于钢箱梁桥面板与桥面沥青铺装层2种完全不同的材料之间,既是钢桥面的防腐蚀涂层、防水涂层,又是二者的连接层.因此,对该防腐蚀涂层的腐蚀失效问题及其对钢桥面沥青混凝土铺装层弱化的影响规律进行研究具有实际意义.通过电化学腐蚀试验、涂层结合力试验、XRD分析等方法,研究了在环氧沥青和改性沥青混凝土2种钢桥面铺装层下的无机富锌、环氧富锌和电弧喷锌涂层的腐蚀性能以及涂层与钢桥面板间结合性能,考察了涂层腐蚀对桥面铺装层抗剪切性能的影响.结果表明:喷锌防腐蚀涂层与桥面板之间的结合力受制于钢板除锈预处理方式,喷砂处理的涂层结合力优于抛丸处理;铺装层的抗剪切能力受防腐蚀涂层腐蚀产物影响,锌系涂层的可溶性腐蚀产物破坏了钢桥面铺装体系界面的连续性,锌系涂层腐蚀使铺装层抗剪切强度下降1倍左右,喷锌涂层腐蚀对铺装层结合性能的影响大于富锌涂料涂层.