新的防水涂层系统降低了海上石油平台的维护要求

由于海洋环境恶劣，地理位置偏僻，长期以来，海上钢结构难以维护，导致资产所有者的维护成本很高。在石油和天然气行业，传统上一直采用三层防腐涂层系统对海上钢结构进行维护。然而，这些系统经常出现涂层早期失效的迹象，主要是由于涂层系统进水、应力引起的微裂纹和/或机械损伤。因此，维护周期很频繁，大多数资产所有者在积压的维护工作中挣扎，而维护成本--由于海上维护工作的难度已经很高--可能变得不可持续。

涂料制造商Hempel最近推出了Hempatop Repel 800，这是市场上第一款体积型防水涂料。本文分析了该涂料与活性锌环氧底漆Avantguard 770在两层涂料体系中的性能。在大量的测试中，憎水两层体系与标准的三层海上维护体系相比，憎水两层体系的防腐蚀性能得到了显著改善，表明它有可能显著延长海上维护周期，降低海上石油平台业主的维护成本。

憎水涂料一直是涂料行业的目标。通过主动驱赶被涂表面的水，憎水涂料可以显著提高防腐性能，从而延长维护周期，降低海上资产所有者的运营成本。此外，本文所分析的防水聚氨酯面漆作为两层涂料体系的一部分使用时，可以确保对海上资产的长期保护，不需要特殊的涂装设备就可以轻松施工。与传统的三涂层系统相比，由于减少了涂抹系统所需的工时，改用两涂层系统可以大大节省成本，为资产所有者在资产维护和维修工作中节省时间和费用。

接触角分析通常用于评估固体表面的憎水性。高接触角表示该表面的润湿性较低（即水滴不会在表面上散开很多），低接触角表示该表面的润湿性较高（即水滴会在表面上散开）。低接触角表示表面湿润度高（即水滴会在表面扩散）。

将标准聚氨酯涂层和憎水聚氨酯涂层涂在纸卡上，并进行接触角分析，以评估涂层的疏水性效果。此外，为了评估涂层的体积疏水性效果，在用240号砂纸研磨后进行了接触角分析。

后者对于海上资产所有者来说是非常重要的，因为它表明即使涂层表面受损，涂层也能保持高水平的防水性--这在石油和天然气行业使用的结构上是很有可能的。

标准聚氨酯面漆在磨损前的表面接触角为61.8°，磨损后的接触角为100°。而憎水型聚氨酯的表面接触角在磨损前为125.4°，磨损后急剧增加到150°以上。这说明与标准聚氨酯涂料相比，憎水型聚氨酯既具有明显的疏水性表面，又具有更大的体积憎水率。

为了评估防水聚氨酯涂层的耐腐蚀性，根据ASTM B117-16，对其进行了768小时和1440小时的盐雾试验。此外，还对标准聚氨酯涂层进行了测试，以进行比较。

用铁砂对防锈等级为A级（ISO 8501-1）的低碳钢板进行喷砂处理。板材表面的粗糙度高度(Rz)在40μm～55μm之间。标准聚氨酯涂层和憎水聚氨酯涂层直接涂在金属上，干膜厚度为120微米。

结果如下图所示。在768小时后，标准聚氨酯涂层出现了高度的起泡。涂层上还有细小的锈斑，但没有观察到剥落或开裂。憎水型聚氨酯涂层没有出现生锈、起泡、剥落或开裂的迹象。在憎水型聚氨酯上，划线区域周围的蠕变线要小得多。然而，在1440小时后，在两种涂层下都观察到了微小的锈斑，这表明水分在长时间暴露后能够渗透到涂层中。

值得注意的是，由于测试的严重性，这种类型的盐雾测试通常不会对单一涂层进行。相反，它们一般保留给三层涂料体系。为了通过测试，280微米的三层体系必须在暴露于1440小时后，划线区域周围的锈迹蠕变小于1毫米。憎水型聚氨酯涂层在1440小时后，锈迹蠕变仅为1.5毫米，对于120微米的单层涂层来说，这是一个非常好的性能。

1440小时盐雾试验后的标准聚氨酯涂料。

经过1440小时盐雾试验后的聚氨酯防水涂层。

结果表明，该憎水双涂层体系在长时间暴露的情况下仍能保持其防腐性能，使其适用于侵蚀性腐蚀环境，如海上石油平台。

使用的涂料体系是：

• 活性锌环氧底漆
• 聚氨酯防水面漆

在盐雾、循环耐老化和吸塑盒试验中，体系的干膜厚度为280微米（底漆：140微米；面漆：140微米）。在热循环抗裂性和柔韧性试验中，增加干膜厚度以模拟过量涂抹。

在金属板上涂上防水的两层涂料系统。然后，这些板子被暴露在盐雾试验中6,000小时，并在1,000、3,000、5,000和6,000小时后进行测量。不值一提的是，这个测试远远超出了标准盐雾测试的1440小时。

结果如下图所示。在不同的暴露时间后观察面板，以评估起泡、开裂、生锈和/或剥落的程度。暴露时间过后，没有观察到明显的缺陷。暴露6,000小时后，腐蚀线小于1mm，考虑到长时间的暴露，这是非常显著的。粘着力保持率为68%，最终粘着力大于5Mpa，可以接受。

根据ISO 12944:2018第9部分CX腐蚀性的测试方法进行了耐老化循环测试。在既定的4200小时后，样品上没有观察到起泡、开裂、剥落、锈蚀或任何其他可见的缺陷，面板符合该环境的测试要求。还按照所述方法进行了扩展测试。在长达7,200小时和10,080小时的测试中，没有观察到样品起泡、开裂、剥落、生锈或任何其他可见缺陷。

正如预期的那样，腐蚀线随着暴露时间的增加而增加；然而，随着时间的推移，锈蚀蠕变变慢，附着力特性没有受到影响。在这项测试中，标准的三涂层系统预计会出现30-45%的附着力损失。憎水两层系统的表现大大超过了这一平均值；面板的附着力特性保持了测试前数值的95%左右。

根据ISO 6270进行了泡罩箱试验。憎水双涂层系统暴露在水泡箱试验中达7,200小时，是通常试验时间的10倍。在此之后，面板没有出现起泡、生锈、剥落或开裂的迹象。与参考值相比，面板的POT值下降了约35%，但仍被认为是可以接受的（高于6MPa）。

在与NACE标准TM0404-2004第9节相同的条件下进行了热循环抗裂性试验，但使用L型板而不是C型板。面板在60℃下后固化一周，然后在两小时内承受60℃至-30℃的上下温度，持续三周。在测试期结束时，在显微镜下检查涂层是否有裂纹，特别是在通常观察到过度应用的角落。两个原型都没有出现裂纹或其他缺陷。

由于涂布人员有过度涂布的倾向，特别是在角落，因此，本测试中涂层系统的干膜厚度为500微米。这比推荐的防水涂料干膜厚度高出2.5倍--其性能表明，即使过量涂抹，涂料系统仍会有极好的表现。

憎水双涂层系统在热循环抗裂测试后的代表图片。该体系的干膜厚度为500微米--是该体系推荐干膜厚度的2.5倍，但仍然没有出现裂缝或其他缺陷的迹象。

钢板的一面进行涂层，固化两周。之后，将试样在60℃下后固化一周，并使用固定半径心轴弯曲机测量各自的弯曲应变。板材在心轴上以最小的半径进行弯曲。在涂层系统中没有观察到裂缝。

测试表明，该涂料系统的弯曲应变为7%。与标准聚氨酯涂料相比，这是一个显著的进步，后者的弯曲应变通常为1-3%，这表明涂层在压力下或在钢中移动后不太可能开裂。这对于用于海上石油平台的涂料来说是一个非常重要的考虑因素，因为这些涂料经常暴露在高温波动和钢材内部运动的环境中。