热反射隔热防腐蚀涂料综述Word文档下载推荐.docx
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目前,石油化工等行业储罐外壁涂装油性或树脂类银粉漆,溶剂储罐及低沸点化工产品储罐,在高温季节只能以水喷淋降温来减少产品的呼吸损耗。
水喷淋带出水管中的锈蚀物和循环水的沉淀污垢,罐壁长藻、长霉,造成外壁涂层破坏和罐体锈蚀,并有碍厂区、库区面貌。
西部地区开发的首要条件是水资源,用水喷淋降温成本较高;
而中东国家石油资源丰富,沙漠地区水比油还贵,就不能走水喷淋老路,使用热反射隔热涂料就能减少轻质油产品的呼吸损耗,因此热反射隔热涂料是必需产品。
苏丹喀士慕炼油厂储罐建造中还有一个小故事:
非洲苏丹沙漠的中午热得像烤炉,援外项目的总设计师只能躲在涂装隔热涂料的储罐里,逃避赤道的暑热,如果在一般的铁罐子,外壁可以达到80℃,里面大概可以烤肉。
从这个小故事可见热反射隔热涂料的神奇。
储罐、管道等采用热反射隔热防腐蚀涂料,由于涂层的导热系数很低,减少了涂层对基材的热传导,罐壁升温小,达到免去水喷淋的效能,节能节水。
建筑外墙使用热反射隔热防腐蚀涂料在夏季能反射太阳光、阻隔热能向室内传递,降低室内温度;
冬季能防止室内热能向外扩散,起到室内保温作用,减少空调开启次数,节约能源。
2.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)隔热降温机理
2.1太阳光热能分布
光学和气象红外学认为,太阳光辐射能量大部分(96%)集中在2.5μm以下波段内,其分布情况见表1:
太阳光谱
波长λ/μm
所占热能比例(%)
紫外光
<
0.3
5
可见光
0.3~0.76
45
近红外
0.76~1.35
其它
2.2大气窗口
太阳光部分辐射到地表,部分通过大气层,由于大气层中的水、CO2、臭氧及固体悬浮颗粒对红外线产生强烈的散射和吸收作用,在两个窗口(λ=0.3~1.35μm和λ=8~13.5μm)之外吸收了太阳光的能量,而地表上的物体在发射红外线辐射时可透过窗口(特别λ=8~13.5μm)区域,将能量大部分透过并直接辐射到大气外层,这是光学和红外气象学的一个重要特征。
2.3太阳光照下的降温条件
按照太阳光照射下的受热分析和大气窗口发射效应,太阳光被照物接受的热能是阳光通过大气窗口的直射热能Q1和大气层透射的太阳光热Q2及周围地表物体的热交换Q3,即Q吸=Q1+Q2+Q3。
被照物散发的光和热能即为λ=0.3~1.35μm反射能QR和λ=8~13.5μm波段的发射能Qε,即Q放=QR+Qε。
太阳光照射下,被照物上的涂料具有降温隔热的条件是:
Q吸<
Q放
3.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)的组成、技术参数、性能特点
3.1APTH涂层结构
热反射涂层:
厚度约60~80μm,在可见光及近红外波段反射率很高,在大气窗口,尤
其是在λ=8~13.5μm发射率很高。
隔热层:
厚度约120~140μm,干膜中多层空心夹层,可有效阻隔热传递,保温、隔热。
防腐层:
厚度约60~80μm,耐蚀性能及力学性能优良。
热反射层及隔热层同样要求有较好的防腐功能。
3.2APTH技术参数
表2
涂层结构
功能
检测标准
干膜厚度μm
理论用量㎏/㎡
面漆
(热反射层)
可见光及红外波段的高反射率(λ=3~5μm和λ=8~13.5μm)
反射率ρ≥90%
半球发射率
ε≥70%
60~80
0.30
中层漆
(隔热层)
0~100℃区域内较高的阻隔性隔热功能
导热系数
λ≤0.25w/m·
k
120~140
0.45
底漆
(防腐层)
优异的防腐性能
常规耐候防腐
性能检测
3.3APTH涂料性能特点
3.3.1其结构反映了热反射、隔热、防腐的综合功能,是一种复合型热反射隔热防腐蚀功能性涂料。
3.3.2面漆功能要求符合光、热的反射、吸收和发射机理,准确表达了涂层热反射功能的判定特征。
3.3.3中层漆的功能要求符合热在涂膜中的储存、转换及传递的规律,具备了高薄层涂装、高隔热性的中层漆隔热特征。
3.3.4发挥了涂料对太阳辐射能的热阻隔、可见光和近红外反射、大气窗口主动发射的综合协同效应,其量化的检测标准已与国际接轨。
4.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)技术指标
4.1常规指标:
附着力1—2级
柔韧性1mm
耐冲击50kg/cm
干燥时间h:
表干1h实干24h
闪点℃28
耐水性 720h无变化
耐H2SO45%720h无变化
耐NaCl3%720h无变化
耐NaOH5%720h无变化
4.2隔热降温性能指标
4.2.1热反射涂料(面漆):
太阳光反射率ρ≥90%(λ=0.3~1.35μm)
半球发射率ε≥70%(λ=8~13.5μm)
4.2.2隔热涂料(中间漆):
导热系数λ≤0.25w/m•K
能满足上述指标的涂层,一般具有较好的隔热降温功能。
5.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)性能检测
美国ASTM隔热委员会制定了C1483热反射隔热涂料标准,对热反射隔热涂料各项技术指标、测试方法作了规定。
我国尚无热反射隔热防腐涂料性能的国标,但国内有几家检测单位(高等院校、研究所)可用专用仪器(如DG地场光谱测试仪及IR—Ⅱ型发射率测定仪)进行检测,整个过程由计算机完成。
其特点是:
a、可真实反映涂层的降温性能;
b、测试方法简单、可行;
c、不宜在现场进行,费用较高。
国内目前采用的几种测试方法
5.1太阳光辐射试板(或小筒)法
5.1.1试板法:
即用太阳光直射涂有降温涂料涂层的试板,试板尺寸多为100×
50×
2mm,板背置点温计探头。
这种测试方法的特点是:
i)简单、直观,易与普通涂料涂层对比。
ii)受阳光照度、板热容量、环境(风速等)影响,难以得到准确数值。
5.1.2小筒法:
用5公升小桶作对比试验,小桶为圆柱体,两端封闭,材料是1mm厚钢板。
筒外壁涂降温涂料,外壁及筒内分别置温度计探头测试。
实验室小桶测试法
5.2模拟太阳光辐照试板(或小筒)法
试板或小筒制备同上。
模拟太阳光不是自然太阳光,其热能分布与自然太阳光有差别,难以准确反映目标在真实状态(自然太阳光)下的降温效果。
其优点是易于避免环境影响。
5.3太阳光辐照实物测试法
实物可以是钢质容器、车辆、建筑物等。
i)真实、可信度高。
ii)对比性测试要多点测试并接入计算机。
整个测试过程由计算机自动完成,全套测试设备价格高,需专业人员进行。
6.APTH现场实际应用对比检测及反馈意见
6.1现场对比检测结果
镇江市远方防腐工程有限公司生产的YFJ-J332型APTH涂料在上海金山石化、江苏新浦(泰兴)化学工业有限公司钢质储罐上应用,并与曾获国家级重点新产品的某隔热胶进行了现场对比检测(涂装的钢质储罐结构、容量、储罐介质、环境条件、日照条件基本相同),其结果见表3、表4:
表3
检测单位
江苏新浦(泰兴)化学工业有限公司
储罐
10000m3苯罐
时间
2005年6月24日
检测记录
陈军
温度
检测时间
气象温度
(℃)
地表温度
罐体受照面温度(℃)
YFJ—J332
某隔热胶
上午9:
00
26~31
31
27~28
29~30
下午2:
47
31~32.4
36.4~36.6
备注
罐区是混凝地坪及平台
表4
上海金山石化化工事业部
2000m3丙烯腈储罐
2005年6月28日
周健、戎国伟
涂料品种
YFJ—J332
温度
罐内(℃)
罐表面(℃)
中午12:
26.4
33.8
37.2
38.4
下午3:
28.6
34.7
38.1
39.5
气象温度36℃
6.2用户反馈意见
上海金山石化、江苏新浦(泰兴)化学工业有限公司使用YFJ—J332型热反射隔热防腐蚀涂料一年后的反馈信息见表5、表6:
表5
表6
7.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)施工工艺
7.1产品组成
该产品按用途分为专用底漆、隔热中间漆、热反射面漆三种配套形成:
7.1.1防腐蚀底漆由高分子树脂、防蚀填料、有机溶剂组成甲组份、改性胺固化剂为乙组份。
7.1.2隔热中间漆分为单组份和双组份两类。
7.1.2.1单组份隔热中间漆由特种树脂为基料,添加低传导隔热填料、助剂、有机溶剂制成。
7.1.2.2双组份隔热中间漆由高分子树脂、低传导隔热填料、特种颜料、有机溶剂组成甲组份;
脂肪族高分子为乙组份。
7.1.3热反射面漆亦分为单组份和双组份两类。
7.1.3.1单组份热反射面漆由特种树脂为基料,添加高反射功能填料、助剂、有机溶剂制成。
7.1.3.2双组份热反射面漆由含高分子树脂、高反射功能填料、颜料、特种助剂、有机溶剂制成甲组份,脂肪族高分子为乙组份组成。
7.2热反射隔热防腐涂料施工配套方案:
(金属表面喷砂除锈达到标准Sa2.5级)
品种
道数
干膜厚度(μm)
理论参考用量
专用底漆
2
320g/m2
中间隔热漆
450g/m2
热反射面漆
320g/m2
7.3热反射隔热防腐涂料施工工艺
7.3.1产品配比:
专用底漆甲组份:
乙组份=5:
1
隔热中间漆甲组份:
乙组份=7:
热反射面漆甲组份:
7.3.2稀释剂
产品使用专用稀释剂,防腐底漆的稀释剂不能用于中间漆和面漆。
中间漆和面漆严禁使用含有水、醇、胺及酸碱性溶剂稀释。
7.3.3施工要求
7.3.3.1施工前对钢材表面必须进行处理,做到表面无修蚀、油污,对钢材表面应进行喷砂处理,除锈标准Sa2.5级。
对旧罐体表面的旧漆膜、锈蚀及其他污染物应采取尽可能的措施清除干净。
除锈若达不到标准,会使防腐时效降低。
7.3.3.2除锈后的钢材表面应在24h内涂装底漆,以免发生二次生锈。
7.3.3.3该涂料可以采用喷涂、滚涂、刷涂等施工方法。
7.3.3.4使用前必须充分搅拌均匀,中间漆、面漆应采用电动高速搅拌,保证悬浮结团的功能材料能分散均匀。
按规定的重量称量后,混合均匀,必要时可用80目铜丝网过滤并按规定时间进行熟化后方可施工,混合的涂料应在4—8h内完成。
7.3.3.5中间漆、面漆施工必须在底漆实干以后进行,应保证表面无油污、水污。
7.3.3.6中间漆、面漆施工中应保证无汽泡等现象发生,最佳施工方法是喷涂或刷涂。
如需滚涂,应用排刷沾稀释剂排泡,保证漆膜平整无汽孔等毛病存在。
7.4施工环境:
底漆温度应在不低于5℃的环境里施工,湿度不大于85%;
中间漆、面漆施工应在露点5℃以上,湿度不大于85%的环境下施工。
8.热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)适用范围
热反射隔热防腐蚀涂料(APTH)作为一种新型特种功能性涂料,有着十分明确的用途,其反射太阳光、阻隔热能传递、降温、节能及综合经济效益的特点,决定了其目标市场在石油、化工、输送管道、粮储仓库部门、建筑业及车辆、船舶制造业等行业,市场适用范围相当广泛。
据了解中国的石化储罐总计在十万座以上,大的上万立方米,小的有几百立方米,若全都使用这种隔热防腐蚀涂料,将可节省大量的资源和能源。
全国各地区的粮食钢板仓,从原来的周转仓转变成长储仓,解决隔热问题也十分迫切,做好这个目标市场的开发,潜力也是非常巨大的。
因此热反射隔热涂料在建筑业上的使用市场也可想而知。
至于推广到船舶、车辆上使用则是目前无法计量的市场。
参考资料:
1、林安、周苗音等《功能性防腐蚀涂料及应用》,北京化工出版社,2004;
2、胡传火斤等,《热反射隔热防腐涂层的现状及应用》,石油化工腐蚀与防护;
2005.22(3).18
3、李成章,《凉凉隔热胶的工程应用》,上海建材,2000
(2)21~22;
4、胡传火斤等,《隐身涂层技术》,北京化学工业出版社,2004
5、秦国治、丁良棉、田志明等,《管道防腐蚀技术》,北京化学工业出版社。
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