X80钢级直缝管用低温固化熔结环氧粉末涂料

　　文/赖广森　

项目研发背景

　　西气东输二线管道工程是举世瞩目的国际重大工程，西起新疆霍尔果斯东到广州，是中国清洁能源的主动脉，管径Φ1219，干线工程全程4900KM。设计技术采用当今世界最先进的工艺材料，在山区和地震断裂带采用大应变设计技术，钢管采用X80高强度钢级直缝管，防腐涂层采用3P巨防腐结构，但基于应变设计的X80钢级直缝管在防腐涂敷过程中热处理温度不能超过200℃（通常管道涂敷温度一般210~230℃左右），因此需要开发出适应低温涂敷的环氧粉末，西气东输二线管道工程项目经理部在2006年底向国内外着名的环氧粉末供应商发出研发要求，并要求所研发的低温固化环氧粉末必须满足西气东输二线项目设计要求：Q/SY GJX0106-2008《西气东输二线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》。

　　管道防腐用低温固化熔结环氧涂料为国内首次提出，一般管道防腐用的环氧粉末都无法解决在<200℃涂敷工艺条件下，涂层的阴极剥离（30d，65℃，-1.5V条件下）直径≤20mm。

　　X80高强度钢级直缝管用低温固化熔结环氧粉末由西气东输二线管道项目部首次提出，此前，国外虽然有同类技术的研究介绍，但未见其工业应用的报道。

　　为此，北京碧海舟防腐技术研究院提出了“X80钢级直缝管用低温固化熔结环氧粉末涂料”项目，本项目为北京碧海舟工业股份有限公司2007~2009年度重点科技攻关项目。其成果由中国石油集团工程技术研究院测试评定合格后，再经西气东输二线管道工程项目经理部进行现场应用工艺评定，满足Q/SY GJXOl06-2008《西气东输二线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》要求的产品获得准入资格并参与项目招投标。

　　北京碧海舟工业股份有限公司是国内外第一家生产出满足西气东输二线项目设计要求的低温固化环氧粉末涂料，并且成功实现了工业化应用。

　　本项目于2011年1月11日通过了中国腐蚀防护学会的技术成果鉴定，以李鹤林院士为主任的成果鉴定委员会认为：本项目取得的技术成果达到了国际先进水平。

技术原理及创新点

　　FBE-|||-180系列低温固化熔结环氧粉末涂料是专门为基于应变设计的X80钢级直缝管防腐而设计的，它是一种固体的，多成分树脂体。FBE-|||-180系列低温固化熔结环氧粉末涂料曲改性环氧树脂、高活性固化剂、防腐颜料、固化促进剂、流动调节剂等组成。对该产品使用的每一种原材料都必须进行严格的精选，以保证产品能够有持续稳定的性能，能够满足基于应变设计的X80钢级直缝管防腐的各项技术指标要求，同时产品要求系列化，能生产各种不同胶化时间和固化时间的涂料晶种，以满足各种涂敷施工工厂的不同的操作工艺，方便防腐厂顺利生产，以减少防腐厂因工艺调整而造成的停工时间，提高生产效率。

　　综上所述，本项目采用了多种技术手段，提高产品的性能，其创新点如下：

　　（1）在反应体系中引入活性有差别的高活性反应基团；

　　（2）采用带有对称双苯环结构的酚类线型低温固化剂；

　　（3）采用经过化学改性处理的无机颜填料；

　　（4）采用部分纳米填料。

　　树脂和固化剂的选择

　　低温固化熔结环氧粉末涂料所采用的特种环氧树脂和固化剂与普通的重防腐环氧粉末体系不同，其分子结构中含有支链化的高极性和高活性环氧反应基团。由于支链化高活性反应基团的存在，在粉末熔融涂装过程中，在较低的固化温度下能发生强烈的化学反应，不但使涂料固化交联而形成连续致密的热固性聚合物网络涂层，而且与钢管表面也形成了牢固的化学吸附作用。

　　因此，使涂层获得了极强的粘结力，这种牢固的粘结力是其一系列优异性能的基础。一方面，在熔融涂装过程中，粉末充分熔化流动，并且流平覆盖整个钢管表面，即使在钢管表面的凹陷处及焊缝两侧，也会最大限度地流入填平，使涂层与基材之间没有空隙。另一方面，能有效防止腐蚀介质从涂层与钢管的粘结处渗入，使得熔结环氧涂层在阴极保护下产生的碱性环境中保持优异的抗阴极剥离性能。而粘结力差的涂层即使腐蚀介质不能穿透防腐层，也会从其与钢管的粘结处渗入，导致阴极剥离，产生更严重的腐蚀。

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