高原寒旱区钢结构桥梁防护涂层设计及应用
简介:
成果简介:
本项目针对中国北方地区,地理环境特殊,高海拔、低气压、温差大(夏季高温38-39℃,局部地表温度可达60-70℃,冬季低温达-40℃),常年日照充足,紫外线照射强烈、风沙较大等特殊特征。批准单位:甘肃省科技厅。批准登记号:2016Y0589,批准登记日期:2016年10月18日。
传统的桥梁涂料,在这种极端环境下,随着热胀冷缩的交替进行,性能变差,涂膜很容易发生开裂、脱落现象,钢铁底材失去涂层的保护,雨水、氧、电解质离子等腐蚀物将锈蚀桥梁,使桥梁的基材产生应力腐蚀开裂,隐患极大。
针对这一行业现状,西北永新涂料及时把握市场动向,针对桥梁保护机理进行研究,研制出适合北方寒旱地区的桥梁设施保护涂料,使其涂膜不但具有出色的耐候性,更具有优异的柔韧性,即使在低温环境下,也能具有非常好的物理特性。
桥梁钢结构的涂层部位可以分成八个部分,分别为:钢结构外表面;钢结构封闭环境中的内表面;钢结构的钢桥面;钢结构非封闭环境中的内表面;桥梁钢结构的干湿交替地区以及水下钢结构;埋地部位;钢结构的防滑摩擦面;桥梁钢结构的附属钢材构件。
本项目针对不同腐蚀环境,桥梁的不同部位设计了不同的防护涂层,主要涉及的产品有:锈克转锈底涂、鳞片状环氧富锌底漆、环氧云铁中涂、低温抗冲击丙烯酸面漆、低温抗冲击氟碳面漆等。研发的产品及涂层性能都达到甚至优于《JT/T 722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术规范》要求。C3环境下的配套涂层:耐化学品性168h无异常;耐盐雾1200h漆膜不生锈、不起泡、不开裂、不脱落;耐人工加速老化1440h无变色、失光等现象。C4环境下的配套涂层:耐化学品性360h无异常;耐盐雾1440h漆膜不生锈、不起泡、不开裂、不脱落;耐人工加速老化1440h无变色、失光等现象。C5环境下的配套涂层:耐化学品性480h无异常;耐盐雾3000h漆膜不生锈、不起泡、不开裂、不脱落;耐人工加速老化3000h无变色、失光等现象。
其性能指标均达到甚至超过了同类产品,性价比高,施工方便,能够满足客户的不同要求,符合市场化需求。
成果创新性:
1、环氧富锌底漆采用鳞片状锌粉做填料,腐蚀性介质不能通过鳞片渗透,必须绕过鳞片,沿着鳞片径渗入,所以客观上增加了渗透距离,使腐蚀性介质到达金属基材的时间显著延长,以提升其防腐性能。
2、环氧云铁中涂具有高体积固含、施工性能优异的特点。产品开发产品过程中,始终贯彻了高体积固含理念,开发出了施工性能优异,高体积固含的产品,其体积固体份为78%,一次成膜厚度可到200-300微米。减少施工道数,常温固化成膜,边缘覆盖性能优异,有利于涂装工程的节能减排及操作工人的身体安全健康。
3、低温抗冲面漆,以高羟基纯丙烯酸树脂和氟碳树脂作为主树脂,提供优异的耐候、耐化学、抗沾污性能,同时由树脂与线性烷烃类异氰酸酯弹性固化剂相互交联,涂料具有良好的柔韧性。涂层低温下仍保持优异的物理性能,附着力佳、抗冲击性能突出。
4、由于桥梁干湿交替和水下钢结构部位特殊,投入使用后,不便检查和维修,同时防腐环境复杂,因此在防腐配套设计中选择长效型防腐配套方案。采用耐水性好、有屏蔽作用的环氧体系防腐漆,设计涂层体系厚度要达到450μm,保证形成长期有效的保护层。
成果独占性:
1、传统的富锌涂料采用的是球状锌粉作填料,由于球锌之间是以点接触的形式来传输电子,所以涂层的导通性较差,为了提高涂层的电导率,必须往涂层中大量添加锌粉,此时锌粉的体积浓度远远超过了CPVC,粘结剂不足以填补涂层间的孔隙,从而形成了多孔隙的涂层结构。本项目设计采用鳞片状锌粉做填料,腐蚀性介质不能通过鳞片渗透,必须绕过鳞片,沿着鳞片径渗入,所以客观上增加了渗透距离,使腐蚀性介质到达金属基材的时间显著延长,以提升其防腐性能。
2、研发的低温抗冲面漆,以高羟基纯丙烯酸树脂和氟碳树脂作为主树脂,提供优异的耐候、耐化学、抗沾污性能,同时由树脂与线性烷烃类异氰酸酯弹性固化剂相互交联,要求涂料具有良好的柔韧性。
3、针对桥梁钢结构的表面有部分余锈时或者有异形件的边角、焊缝处、螺丝处等等部位,引入锈克转锈涂层,该产品具有除锈和防锈双重功能。这种除锈涂装新工艺,对现场安装节点、大型复杂构件、薄壁钢、二次锈蚀除锈涂装,成为传统工艺新的技术补充。延长钢结构的防锈年限,并且有着低成本,应用灵活和施工简便等优势。
4、高原寒旱地区钢结构桥梁保护涂层设计,考虑寒旱地区的气候环境以及桥梁的不同部位,采用恰当配套方案设计复合涂层,协同效应,以达到长效保护桥梁的目的。
成果盈利性:
通过此项目的实施,为公司形成了新的产业支柱,增加了新的利润增长点。项目自2012年实施至今,共完成了1200余吨的产品生产,产品批次质量稳定,实现了5000多万的经济收益,并与市政工程形成了长期合作,扩大了市场占有份额。
本项目根据桥梁的不同部位设计不同的配套涂层,考虑腐蚀环境、漆膜性能、漆膜配套、漆膜厚度、表面处理等因素,设计合理的长效防腐配套,尽量延长桥梁的使用寿命,减少大修,减少了因维修带来的诸多不便,节约了维修费用。
成果持续性:
公司作为涂料专业生产厂家,具有5万吨的生产线,推广和应用桥梁防腐涂料具有得天独厚的条件,针对桥梁防腐涂料公司现有的设备、工艺、人员配制均能满足需求。同时公司地处西北,开发和设计适合于北方气候的桥梁涂料有着一定的优势,针对北方的特殊气候,研制的涂料涂层低温下仍保持优异的物理性能,附着力佳、抗冲击性能突出,在-40℃下其断裂伸长率≥100%;附着力配套0级;耐冲击50cm;耐弯曲1mm,能够对桥梁起到有效保护。在解决防腐问题的同时具有较高的光泽及保光率,也就是延长桥梁使用寿命的同时也起到美化效果。
公司生产的桥梁涂料已在青海、内蒙、甘肃、西藏等地区的桥梁涂装、桥梁维修等项目中使用。如:甘肃的雁滩黄河大桥、金雁大桥、中山桥;西藏的柳梧大桥;青海的公伯峡大桥等等,未出现产品质量、施工及安全方面投诉,客户非常满意,评价良好。并与市政工程形成了长期合作,扩大了市场占有份额。
成果先进性:
与国内外同类产品的比较:与市场上知名的两种环氧富锌涂料A、B对比,采用《HG/T 3668-2009环氧富锌底漆》技术标准进行检测,结果如下:环氧富锌底漆对比结果
项 目
技术指标
永新
外样A
外样B
在容器中的状态
搅拌后均匀、无硬块
符合
符合
符合
不挥发分/% ≥
70
71.2
72
72.3
密度
商定
2.08
2.51
2.56
不挥发分中金属锌含量% ≥
70
60
80
80
施工性
施工无障碍
符合
符合
出现堵枪
适用期/h
5
符合
符合
符合
耐冲击性/cm
50
50
50
50
附着力/MPa ≥
6
6.5
6.2
6.4
干燥时间
h / 25℃ ≤
表干
1
0.5
0.6
0.5
实干
24
2
2
2
耐盐雾性
200h划痕处单向扩蚀≤2.0mm,未划痕区无起泡、生锈、开裂、剥落到呢个现象
800h
无异常
600h划痕处单向扩蚀>2.0mm
500h划痕处单向扩蚀>2.0mm
复合涂层性能对比
将外样和永新产品制备复合涂层,根据《JT/T 722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术规范》进行检测,结果如下:
项 目
检测
标准
永新
外样
永新
外样
结果
环氧富锌+云铁中+抗冲击聚氨酯面漆
环氧富锌+云铁中+聚氨酯面漆
环氧富锌+云铁中+抗冲击氟碳面漆
环氧富锌底+云铁中涂+氟碳面漆
附着力
MPa
GB/T5210
12.9
11.8
12.5
11.3
更佳
-40℃附着力MPa
GB/T5210
10.9
8.3
11.2
8.7
更佳
耐湿热循环性(5次)
JG/T25-99
无异常
无异常
无异常
无异常
相当
耐碱性(50g/LNaOH)
GB/T9274
168h无异常
168h无异常
168h无异常
168h无异常
相当
耐酸(50g/LH2SO4)
GB/T9274
168h无异常
168h无异常
168h无异常
168h无异常
相当
耐盐水(3%NaCl)
GB/T9274
168h无异常
168h无异常
168h无异常
168h无异常
相当
耐盐雾性(复合涂层)
GB/T1771
1440h漆膜无起泡、生锈、开裂现象。
1440h漆膜无起泡、生锈、开裂现象。
1440h漆膜无起泡、生锈、开裂现象。
1440h漆膜无起泡、生锈、开裂现象。
相当
耐人工气候老化性
(复合涂层)
GB/T1865
1440h漆膜无失光变色现象
1440h漆膜变色1级。
3000h漆膜无失光变色现象。
3000h漆膜变色、失光1级。
更佳
备注:-40℃性能检测是将样板在-40℃冷冻1h后进行检测。
通过以上检测指标对比,可以看出我们的产品在附着力、-40℃抗冲击、耐候性等性能上明显优于国外某主流产品,其他性能与其相当。涂层具有优异的防腐性能和耐老化性能,更好的满足客户需求,提供了长期保护。
成熟度:13、回报级:收回全部投入后开始赚钱再投入
市场分析:
公司作为涂料专业生产厂家,推广和应用桥梁防腐涂料具有得天独厚的条件。同时公司地处西北,开发和设计适合于北方气候的桥梁涂料有着一定的优势,针对北方的特殊气候,研制的涂料涂层低温下仍保持优异的物理性能,附着力佳、抗冲击性能突出,在-40℃下其断裂伸长率≥100%;附着力配套0级;耐冲击50cm;耐弯曲1mm,能够对桥梁起到有效保护。在解决防腐问题的同时具有较高的光泽及保光率,也就是延长桥梁使用寿命的同时也起到美化效果。
通过此项目的实施,为公司形成了新的产业支柱,增加了新的利润增长点。与市政工程形成了长期合作,扩大了市场占有份额。
商业模式分析:
我公司是专业的涂料研发、生产企业,首先由技术研发团队研发产品,经过小试合格后进行中试,并报原料需求计划到供应部,有供应部与供应商联系提供相应的原料,销售部或销售公司报备相应的产品需求计划,再有生产部门进行生产,之后由销售部或销售公司发货给客户。
营销状况:
公司作为涂料专业生产厂家,具有5万吨的生产线,推广和应用桥梁防腐涂料具有得天独厚的条件,针对桥梁防腐涂料公司现有的设备、工艺、人员配制均能满足需求。同时公司地处西北,开发和设计适合于北方气候的桥梁涂料有着一定的优势,针对北方的特殊气候,研制的涂料涂层低温下仍保持优异的物理性能,附着力佳、抗冲击性能突出,在-40℃下其断裂伸长率≥100%;附着力配套0级;耐冲击50cm;耐弯曲1mm,能够对桥梁起到有效保护。在解决防腐问题的同时具有较高的光泽及保光率,也就是延长桥梁使用寿命的同时也起到美化效果。
公司生产的桥梁涂料已在青海、内蒙、甘肃、西藏等地区的桥梁涂装、桥梁维修等项目中使用。如:甘肃的雁滩黄河大桥、金雁大桥、中山桥;西藏的柳梧大桥;青海的公伯峡大桥等等,已生产1500余吨,未出现产品质量、施工及安全方面投诉,客户非常满意,评价良好。并与市政工程形成了长期合作,扩大了市场占有份额。