有机硅高温防腐涂料在化肥厂中的应用

车驰

摘要：随着我国化肥工业的迅速发展，化肥厂使用的耐高温防腐涂料不仅应具有高温强度和优良的防腐性能，而且应具备防火、防水等优良的综合性能中国原耐高温涂料防火性能较差，原防火涂料主要是耐温性低的膨胀防火涂料。

关键词：耐高温防腐阻燃、防火涂料；阻燃剂；应用；

大型合成氨生产装置中的一些设备管道在高温下运行，常用的防腐涂料短时间使用会损坏脱落，造成金属腐蚀。因此，开发和应用耐高温涂料是迫切需要解决的防腐问题之一。

一、化学腐蚀环境决定了基材的选择

腐蚀环境可分为大气环境、浸没环境和其他种类的环境。在内陆地区(一般环境)大气环境下，钢材腐蚀速率在0.05 mm/a以下，约0.07 mm/a为中度腐蚀环境，重度腐蚀环境下钢材腐蚀速率约0.15mm/a；钢材料在水浸环境中的腐蚀比在大气环境中更为显著，但其腐蚀速率随盐浓度、酸碱度、溶解氧浓度、流速和温度而变化。一般来说，海水的腐蚀速率比淡水高4倍以上；其他环境包括石油环境、化学介质环境和高温环境等。这些环境的腐蚀程度不亚于海水，甚至比海水更严重。选用酚醛改性环氧树脂、酚醛环氧改性乙烯基酯树脂或有机硅改性环氧树脂，在100~200℃的强酸强碱条件下均可满足要求。酚醛环氧改性乙烯基酯树脂储存寿命短，夏季储存条件严格。很难在实际生产经营中使用，价格也不便宜。与酚醛改性环氧树脂相比，有机硅改性环氧树脂具有更好的耐热性，但耐强酸强碱腐蚀的酚醛改性环氧树脂更为突出，且后者价格比两者便宜。由于本实验是在强酸强碱环境下的化工厂中进行的，因此选择了酚醛改性环氧树脂作为主要的成膜基材。

二、生产与施工运用

1.基底处理和涂层要求。(1)涂覆基材的处理。碳钢基体应进行喷砂处理，除锈等级应达到GB/T 8923规定的Sa 2.5。要求基材表面无油污、铁锈，干燥清洁。如有飞边或毛刺，必须磨平。如果有小孔、凹陷和其他不规则的地方，用腻子填充。喷砂后的基材表面粗糙度为30 ~ 60 μ m，混凝土基材的养护干燥期(25℃)应在7天以上，基材含水率不超过6%，表面应无油污和浮尘。根据gb50212-2002《建筑防腐工程施工及验收规范》。(2)涂底漆。密封底漆(VG0115耐热防腐底漆)采用与内衬相同的基础树脂制成的涂层。使用刷或辊涂。底漆的厚度应大于基底的粗糙度。(3)内衬应用。衬砌厚度为1 000~3 000μm，用泥铲或类似工具抹平。 (4)表面涂层。如有必要，可在内衬上涂一层与内衬基材相同的含玻璃鳞片或VG0115耐热防腐清漆的涂层。(5)测试。为了保证涂料的施工质量，涂料施工后必须进行质量检验。对于厚涂层，当结构达到中间厚度时，可以增加一次检查。 (6)涂层的维护和保养。涂料从施工到使用的这段时间称为养护期，养护期的长短取决于涂料是否完全固化。一般夏季应在5天以上，冬季应在10天以上。如果需要提前使用，在条件允许的情况下，可以通过加热加速涂料的固化过程。

2.互补性。(1)钢结构、料塔壁、齿轮油箱等高达130℃的腐蚀环境，长期被100~120℃的酸雾笼罩，推荐配套涂装系统。钢材(St 3以上除锈):VG0610耐酸碱防腐底漆2层，40~60μm，湿对湿工艺；涂覆间隔为24小时(25℃)。VG0411耐酸碱防腐面漆2层，40 ~ 60 μ m，水泥基(混凝土)基材:VG0115密封底漆1层，15 ~ 30微米；VG0610耐酸碱防腐底漆2层，40~60μm，湿对湿工艺；涂布间隔为24h(25℃)；VG0405耐热防腐面漆2层，40 ~ 60 μm⑵长期浸泡在100~150℃强酸强碱(pH 1~12)中的钢结构储罐，如料塔、硫胺素系列、硫磺储罐内壁、污水酸碱池等。 都建议配套涂装体系。碳钢材料(喷砂至SA 2.5): 1~2层VG 0115耐高温防腐底漆，每层干膜厚度30~60μm，干燥24h；；干膜厚度800~1 000μm的VG0515高温玻璃鳞片水泥两遍，24h；；干膜厚度不小于500μm的VG0415鳞片水泥1遍，干燥24h；；VG0115耐高温防腐清漆1~2层，每层干膜厚度30~60μm。总厚度根据腐蚀情况确定为1.5~3.0 mm。在严重腐蚀条件下，要求涂层应超过3.0毫米，中间衬里涂层VG0515应抹两遍，VG0415应抹一遍。

三、实验

1.油漆基料的选择。目前国内生产的有机硅涂料大多为碳碳键树脂改性的有机硅涂料。这种涂料选用含有一定数量羟基的纯硅树脂，提高了涂料的耐温性。这种树脂具有良好的室温固化性能、阻燃性和不燃性，与兰州英通特种材料研究所研制的自催化固化剂N-5配套使用。(1)颜填料的选择。1)填料:硅酸盐填料，如云母、滑石、二氧化硅、白炭黑等。 主要是精选出来的。它们具有较高的耐热性和耐化学介质性，表面含有一定量的活性羟基，在与有机硅树脂配合的过程中与硅羟基发生反应，使涂层结构一体化，从而增强了有机硅涂层的强度和耐高温性能。2)选择耐高温性能优异的颜料。黑色:铬铁黑、二氧化锰等。；蓝色:群青、酞菁蓝等。红色:氧化铁红、镉红；黄色:镉黄、铁黄；白色:钛白、氧化锌、氧化锑；绿色:氧化铬绿等。；银:浮银膏等。3)警示变色颜料的选择:根据用户的特殊需求，选择温度梯度为270℃、290℃、390℃和450℃的复合变色颜料。4)防腐剂的选择:选用比铁更有活性的锌粉作为电化学原电池的防腐剂，其用量占底漆的60%以上。(2)阻燃剂和不燃剂的选择。选择了一种性能优异的复合阻燃剂和不燃剂，主要成分为十溴二苯醚、三氧化二锑、氢氧化铝等。样品经900℃油火焰烘烤1.5h后，漆膜不燃，撤火后漆膜完好，可照常使用，耐温性不降低。经测试，漆膜表面温度为900℃，漆膜保护的样品温度为300℃，漆膜温度为火焰温度的2/3。隔热效果好。(3)固化剂的选择和研究。选择了自催化固化剂n5和n7。固化剂的用量为漆基的6/1000。反应动力学研究表明，固化反应是一级反应。反应能研究表明，固化反应的表观活化能为63kJ/mol，在一般有机反应中很低。因此，N-5和N-7是室温下含羟基聚硅氧烷的优良固化剂。

2.实验结果。列举了各种常温自干型有机硅耐热阻燃涂料的性能。开发的常温耐高温涂料包括底漆、耐热面漆、阻燃面漆和示温面漆。见表1。

表1有机硅耐热阻燃防火复合涂层性能(各涂两道)

3.应用程序。(1)在高温气化炉(气化炉、偏置炉、燃烧炉)中的应用。化学肥料厂的大部分煤气生产炉都是开着的，受到高温氧化、阳光和雨水以及化学大气的腐蚀，腐蚀非常严重。与此同时，可燃气体和爆炸物的浓度有时过高，容易引起火灾和爆炸，导致一些钢铁设备因过热变形而报废。虽然研究所研制的非膨胀防火涂料用于气化炉，但它是一种很好的耐热、耐氧和抗正常生产过程中氧腐蚀的防护涂料。事故中，由于其阻燃性高、性能不可燃烧，气化炉涂层不可燃烧，隔热性能优良，几乎保护了过热钢设备。初步计算表明，使用此类涂料事故后，钢铁设备的损失率可降低70%以上。这种涂料广泛应用于化工厂520 kt尿素气化炉，效果非常好。（2）在易引发火灾的钢铁设备中的应用。这种防火涂料用于化工厂内易引起火灾的钢铁设备，如气化炉底座、支撑平台、管架、穿透式换热器等。

结论
总之，GT-110 ~ GT-W-1系列有机硅常温自干型防火涂料，以有机硅为漆基，加入耐高温颜填料、高效复合阻燃剂和N-5、N-7固化剂配制而成，可长期耐300℃、450℃和700℃高温，遇火900℃×2h， 哪种是化肥厂防火涂料的最佳选择这种非膨胀型防火涂料在大型化肥厂使用时，可满足3 ~ 4年大修一次的要求，是耐高温、耐腐蚀、防火、温度指示报警的最理想涂料。

参考文献：

[1]王玲.关于有机硅高温防腐涂料在化肥厂中的应用.2020.

[2]张桂林.浅谈有机硅高温防腐涂料在化肥厂中的应用.2019.