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1.概述
耐蝕玻璃纖維增強塑料(GFRP)襯里(lining)作為常用的防腐蝕方式已在工業建筑物、設備和管道、化學品儲槽、廢(污)水池等領域得到廣泛應用。采用耐蝕GFRP襯里的具體要求,在工程建設防腐蝕設計、施工和驗收等的國家、行業標準規范中都作了相應規定,其工程應用也得到快速發展,因而在耐蝕襯里領域,GFRP襯里發揮了積極作用。
耐蝕GFRP襯里的基體樹脂可采用不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂和酚醛樹脂,但由于腐蝕環境的復雜化,要求耐酸、耐堿,耐溶劑性同時也要滿足長期耐熱性能在80~120℃范圍要求,伴隨著防腐蝕裝置大型化,作為綜合性能優良的環氧乙烯基酯樹脂(VE)的襯里材料也逐漸被設計人員和用戶接受和認同。VE是目前國內外防腐蝕襯里用的主要原材料之一,VE作為耐蝕GFRP襯里用基材,在熱固化性樹脂中,其耐蝕性、固化性、粘結性、韌性和耐熱性等各方面較為均衡,能夠在襯里防腐蝕工程應用中充分發揮其性能特點。
2.襯里的基本概念
用有機耐蝕材料包覆金屬面進行防腐蝕操作時,可用三種方法,油漆(painting)、涂層(coating)、襯里(Lining)。一般認為,painting是在200μm以下的薄膜,除了防銹、防蝕外還有為了達到美觀的目的;Coating是有著500μm左右的高耐蝕性的涂層,但對于防磨損和抗滲透能力有一定限制;Lining的包覆厚度從1000μm到10mm,完全可以隔斷腐蝕環境。但是coating也能開發成“重防腐蝕”涂料(heavy duty),包覆厚度有300~1000μm,耐久性也提高,如現在市場上的重防腐蝕樹脂玻璃鱗片涂料或樹脂玻璃鱗片膠泥,這樣coating和lining并沒有明確的界限。
painting在常溫時使用較多,但耐熱涂料等是個例外。為了做好腐蝕與防護工作,金屬(或混凝土)面做耐蝕層襯里是必要的。
3.有機包覆材料的防腐蝕機理
為了防止金屬的腐蝕,自古以來都是采用涂料包覆。其防腐蝕機理是:用有機涂膜包覆金屬面,隔斷了水、O2、離子等對金屬的侵入。據此,金屬面上形成局部電流的陰陽兩極,被有著高電阻的有機涂膜將其隔開,減少了腐蝕電流,結合除銹顏料的極化效應,這樣可以防止金屬腐蝕。涂膜的防蝕功能除涂膜本身分子結構、顏填料等配伍劑外,與金屬面接觸的緊密性、膜厚等影響有關。
因為有機包覆材料是電的不良導體,在水中不會溶出離子,因此與金屬的腐蝕機理不同。而各種化學品(氣體、蒸汽、藥液)侵入包覆材料,就會產生化學和物理變化,這相當于金屬的腐蝕機理。因而選用對化學品“惰性”的有機包覆材料就顯得非常重要。
這種侵入由化學品種類、狀態,有機包膜材料的組成、分子結構的不同而呈現多樣性。另外,暴露在嚴酷腐蝕環境中除了化學變化外,還有熱老化,由空氣引起的自身氧老化,紫外線老化等綜合因素引起的腐蝕。
4.防蝕襯里的斷面結構形式
襯里包覆,如圖4-1所示,有著多種斷面結構,樹脂包膜和基底金屬粘合情況也不同。圖中a-e的情況,基底金屬(被襯里體)噴砂除繡(表面清理)后,用底漆涂布后,再用液狀樹脂按規定的厚度包覆形成包膜。如使用玻璃纖維增強材料,則形成GFRP包膜,一般把這種工藝稱為GFRP襯里。
分別用不同樹脂作為基材,將玻璃纖維、碳纖維等增強材料復合的結構,如圖中b。
液狀樹脂可單獨或與增強材料一起復合固化,對于合成樹脂襯里,玻璃絲,無機填充料等與樹脂混合得到的襯里料,又分別稱為積層襯里如圖中c、樹脂膠泥襯里如圖中d。
圖中f,基底金屬噴砂清理后,用粘結劑涂布于塑料板使其粘結。而混凝土槽,由于混凝土自身多數會發生裂紋,粘結的襯里會隨混凝土的裂開而裂開,因此把此工藝稱為非粘結工藝。
圖中g,一般稱為松動襯里,用螺釘固定的話,也稱為螺釘固定襯里。