钢材环保型水性防锈处理技术

LIU1018

钢材环保型水性防锈处理技术

    钢材在生产、储运过程中，如不经防锈处理，在较短时间内就会产生锈蚀，对成品钢材的外观和性能产生不良影响，锈蚀严重的甚至会造成钢材报废。
    钢材防锈处理的方式很多，但防锈的效果应从防锈时间、腐蚀环境和成本上考量。对于短期防锈（几个月），一般采用油性防锈剂或水性防锈剂处理；对于中期防锈（几年），一般采用有机涂料（油漆）进行防腐处理；对于长期防锈（10年以上），一般采用热浸镀锌（或铝）进行防腐处理。对于弱腐蚀环境，如室内环境，可采用简单的防锈处理，对于强腐蚀环境，如室外工业环境和海洋性气候，则需要采用重防腐处理。下面将成品钢材常用的防锈方式介绍如下：
    1.油性防锈剂
    油性防锈处理又包括软膜防锈油和硬膜防锈油。
    1.1   软膜防锈油
    软膜防锈油是由矿物油（如煤油、柴油、机油或润滑油）、油溶性缓蚀剂（如石油磺酸钡、硬脂酸铝）和其他添加剂组成，其特点是操作简单，具有一定的防锈效果（室内存放防锈期大约2～3月）。
    软膜防锈油在实际应用中存在几个方面的问题：
    （1）最终用户使用钢材时，表面的防锈油去除困难，需用溶剂清洗或高压水清洗，否则将会对钢材表面的后续处理产生不良影响；
    （2）经防锈处理后的钢材在运输过程中，易对运输工具（如箱体）造成油渍污染；
    （3）钢材生产企业在用油性防锈剂对大量钢材进行防锈处理时，由于油性防锈剂的挥发性和易燃性，给生产过程控制带来严重的安全隐患。
    1.2    硬膜防锈油
    硬膜防锈油是将有机树脂（如生漆片、醇酸树脂、聚脂树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等）溶解于有机溶剂（如二甲苯、丙酮、醋酸乙酯等），属于传统的有机涂层防腐处理。有机涂层是应用最为广泛的一种防腐方式，适用于各种腐蚀环境中的中长期防腐处理。有机涂层处理具有以下特点：
    （1）与油性和水性防锈处理比较，防锈时间长，可适用于不同的腐蚀环境，通过涂料的选择，可适应于室外工业环境，海洋环境等；
    （2）不可以象水性处理时用大槽子浸泡处理，只能采用喷涂、刷涂方式。由于涂料中的有机溶剂挥发速度快，容易引起火灾和爆炸，所以不能在室内大规模施工，只能在室外通风处施工；
    （3）由于涂料中的溶剂如二甲苯、醋酸丁脂、甲醛等极易挥发，对操作工人和环境影响很大，长期在这种环境工作，容易使人致癌、致残。欧美国家已经很少使用有机涂料；
    （4）有机涂层处理的工作量大，成本高，一般作为产品终极防腐而不作为产品加工或储运过程防锈。
    2.传统的水性防锈处理
    传统的水性防锈处理是将亚硝酸钠、重铬酸盐等按照一定浓度溶解于水中组成水性防锈液，其特点是操作简单，适用于金属加工工序间短期防锈，防锈期大约20天左右。但这种防锈剂对操作人员毒性大，环境污染严重。
    3.现代水溶性防锈剂
    近年来，传统的防锈剂正逐步被环保型水性防锈剂取代。目前开发的环保型水性防锈剂具有以下特点：
    （1）具有不燃、无毒、环保的特点，属环境友好型产品；
    （2）刷涂于钢材表面，可形成连续、致密的保护层，隔绝空气中氧和水汽与钢材表面的接触，达到长效防锈的目的。一般空气环境中，防锈期可达半年以上；
    （3）由于形成的保护膜很薄且十分致密，保持了钢材的基体色，用户使用时不需进行去除，可直接进行下一步处理；
    （4）与有机涂层比较，耐水性和防腐能力要差；
    （5）处理成本低；
    （6）操作简单，可以浸泡、喷涂、刷涂等方式处理。
    4.石钢成品圆钢防锈工艺的特点
    石钢三轧、四轧精整线在对圆钢的处理时要经过抛丸和探伤，探伤过程使用水作为偶合剂，而抛丸处理后的金属表面活性很大，遇探伤时的用水以后非常容易生锈，往往从精整线下来的圆钢已经生锈。所以精整线的圆钢防锈处理必须在线进行，而且必须使用水性防锈剂，油性和有机涂料不能实现在线作业。目前，在石钢三轧精整线采用在线人工处理，下线后再采用浸泡处理，防锈效果良好。在石钢四轧精整线采用在线设备喷涂，下线后再采用浸泡处理，防锈效果良好。对于成垛存放的钢材，为了加强防锈效果，采用喷涂防锈，喷涂采用压缩空气喷涂或无空气喷涂。
    5.石钢成品圆钢防锈工艺的进一步改进
    目前，国内大多数企业的出口钢材经防锈处理后在室内存储。然而，石钢还不具备室内存放的条件，为了进一步提高防锈性能，有必要在原有防锈工艺基础上进行改进，具体设想如下：
    （1）使用复合型防锈工艺：从精整线下来的圆钢经过水性防锈剂处理后，再涂一层防锈油。经防锈油对水性涂层的表面针孔封闭后，防锈性能进一步提高。现场试验防锈效果良好；
    （2）由于室外成垛存放时，在下雨时圆钢之间会有雨水的存积，使得锈蚀加重。为了提高防锈效果，在每一捆钢材外面套装纤维编织袋，防止雨水的冲淋和积水，提高防锈效果；
    （3）加强吊装管理，使用麻绳或尼龙绳代替钢丝绳，防止吊装过程中对圆钢表面和防锈涂层的破坏；
    （4）使用水性漆加强防腐效果：由于水性漆中含有防锈颜料和钝化颜料，增强了防锈效果，而且水性漆的涂膜厚度可以达到有机涂层的厚度，屏蔽效果进一步增强。经水性漆处理的钢材，室外存放防锈期可达一年以上。 (刘石虹  阎同丽许满林  焦占付)
    各种防锈剂的比较见表1。
   
                              表1  ：各种防锈剂的比较（以Φ32圆钢为例）
    —————————————————————————————————————————————
    序号    项目            油性防锈剂            水溶性防锈剂                  有机涂层
    —————————————————————————————————————————————
    1    应用范围    适用于封存防锈，即防锈  适用于各种钢铁制品的中   适用于各种钢铁制品的中
                     油处理后密封保存，适用  长期防锈                 长期防锈
                     于卷板、机械零件等防锈                    
    2    使用特点    施工方便。易燃易爆、易  施工方便、无环境污染问   防锈期长。易燃易爆，对
                     污染环境和运输工具、后  题。                     环境污染大，容易使人致
                     处理麻烦。                                       病                  
    3    防锈性能    低                      较高                     高
    4    用量        高                      低                       高
    5    价格        低                      低                       高
    6    成本        低                      低                       高
    —————————————————————————————————————————————
    环保型水性防锈剂技术性能见表2。         
   
                     表2：环保型水性防锈剂技术性能
    —————————————————————————————————
    序号    项目             指标                    备注
    —————————————————————————————————
    1    外观            乳白色液体   
    2    固体含量（％）  35－50           参照GB/T1725－1979
    3    比重（g/cm3）   1.030－1.050     比重计
    4    PH值            7－9             PH试纸
    5    粘度            小于800          参照GB/T1723－1993
    6    固化时间        小于30分钟       温度25oC
    7    耐水性          24h允许发白      涂两遍，参照GB/T1733－1993
    8    最低成膜温度    5℃以上   
    9    防锈性能        12月以上         涂两遍，室内空气  
    —————————————————————————————————