熔结环氧粉末防腐层（FBE）的应用与优势

为了研究熔结环氧粉末防腐层耐久设计，进行实验室制备、耐腐、耐久实验。

（1）试样取样、制备

取与实际施工管质（Q235B）相同钢管，采用线切割切去10mm×10mm×10mm试样若干块，涂覆前按照《涂装前管材表面处理规范》的要求进行除锈等外防腐处理，外防腐除锈标准应达到Sa2.5级。

（2）防腐层涂覆

环氧粉末热喷涂工艺复杂，其工艺中最难控制的是加热和喷涂。当加热到要求温度时，需撤走加热装置，换上喷涂装置。这期间由于环境条件的不同当换上喷涂装置后，管体本身的温度已发生变化（逐渐降低）。因此，即使再有经验，也很难保证喷涂环氧粉末时管体的温度正好是粉末的固化温度，这样就很难保证环氧粉末完全熔融、固化。另外，当涂层要求较厚时，可能会出现外边的环氧粉末不能熔融的情况。熔结环氧粉末外防腐层的涂装质量标准按《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》（GB／T18593）执行。涂层的涂覆厚度不小于400μm。

表11-3 固化温度测试

根据固化温度与涂层涂覆状况可以确定，约120～140℃时为熔结环氧粉末防腐层最佳固化涂覆温度。同时一次涂覆不易过厚，当单次涂覆涂层针孔漏点较多时，此时涂层损伤缺陷较多，可通过多次涂覆减少涂层针孔和涂层缺陷。

（3）固化时间与温度

为了进一步研究熔结环氧粉末防腐层固化时间与温度等的关系，采用示差扫描量热仪（DSC）等仪器设备对熔结环氧粉末的热学性能进行分析。

由分析可知，该粉末涂料的反应热焓为-65.1J／g。对图11-1a的固化曲线进行积分，按Freeman-Carroll方法进行等温模拟，测定反应级数、反应速率常数与活化能，并由此计算在同一反应温度下反应转化率与时间的关系，得到图11-1b的熔结环氧粉末的等温固化曲线，该环氧粉末在不同温度下的固化时间见表11-4，但考虑到DSC检测结果与实际应用的偏差，将粉末涂料在120～160℃下的固化时间设定为30～60min，符合常规防腐结构的涂装施工条件要求。

图11-1 熔结环氧粉末热性能测试曲线(www.xing528.com)

表11-4 熔结环氧粉末典型固化时间与温度表

（4）防腐层性能检测结果

防腐层性能检测结果见表11-5。

表11-5 熔结环氧粉末防腐层性能

由表可以看出，120～140℃涂覆的熔结环氧粉末防腐层对于铬酸、氢氟酸等非氧化性酸都具有良好的耐酸性；对于硝酸等氧化性酸的耐蚀性较差，这主要是由于硝酸的强氧化性使涂层一层一层剥落造成。而在实际工作条件下硝酸极不稳定，一遇到光或者温度稍高就分解，因此在实际工作环境中基本不会对熔结环氧粉末防腐涂层造成影响。涂层耐溶剂性和耐热性较好，即使在极端高温条件下涂层只是加速老化，并未脱落，同时涂层与Q235B基体的结合力符合标准。

（5）浸泡失重实验

中国土壤的酸碱度，其p H大多在4.5～8.5。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性，大致可以长江为界，长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。上海位于长江三角洲入海口东南前缘，属三角洲冲积平原，地貌形态较单一。严桥支线拟建场地位于上海市浦东新区五洲大道、申江路、高科路、博文路、云间路；拟建场地浦东运河以西属滨海平原，浦东运河以东属河口、砂嘴、砂岛地貌类型，沿线则为腐蚀性属强——中等腐蚀性土壤，为了加速腐蚀程度采用含盐的HCl（p H为4.5）溶液，再置于30℃恒温水浴保温进行浸泡失重实验（图11---------------------------------2、图11-3）。

图11-2 熔结环氧粉末防腐层失重测试

可以看出，熔结环氧粉末对中、强酸性环境和运行温度具有良好的适应性，即使在高温、强酸条件下，熔结环氧粉末涂层与基体也未发生剥离、脱落；同时，可以从图中观察发现，在失重实验过程中，试样重量出现了很小的变化幅度，呈现整体上升趋势，这主要由于熔结环氧粉末涂层具有一定的吸水率，在浸泡一段时间后，涂层会吸收一定的水分，因此熔结环氧粉末涂层在一定程度上可以导通阴极保护电流，这样即使当环氧粉末涂层失效后，管体依然得到阴保电流的保护，避免了阴极屏蔽的发生，具有失效安全性，是目前唯一能与阴极保护系统完全兼容而无屏蔽的防腐系统。

图11-3 熔结环氧粉末防腐层失重与时间的关系图