Gå igenom vilken kemisk bearbetningsanläggning som helst och du kommer att se stål överallt. Rörställ, lagringstankar, reaktorstöd, trappsteg. Den bär lasten, innehåller media och håller verksamheten igång. Det fräter också.
I de tuffaste kemiska områdena kan vanligt kolstål med minimal beläggning kräva utbyte på så lite som två till tre år. Sura ångor kondenserar på oskyddade ytor. Alkaliska lösningar droppar från ventilkörtlar. Lösningsmedelsångor mjukar upp gamla beläggningar. Jag har inspekterat anläggningar där en stödbalk av kolstål tappade halva sin sektionstjocklek på mindre än sju år, och i mer aggressiva zoner byttes strukturelement ut på en två-till-tre-årscykel.
Den här artikeln går igenom en beläggningsstrategi som har fungerat tillförlitligt över kemiska och petrokemiska anläggningar. Det kombinerarvarm-doppförzinkningmed korrekt specificerade organiska täckskikt, i linje med ISO 1461, ASTM A123 och ISO 12944. Målet är inte det tjockaste eller dyraste systemet. Det är rätt system för den faktiska exponeringen.
Varför kemiska miljöer driver stål bortom normala gränser
Det mesta av atmosfärisk korrosion följer ett förutsägbart mönster. Syre och fukt når stålytan, järnoxid bildas och processen accelererar när oxidskiktet spjälkas. Kemiska miljöer lägger till variabler som vanliga atmosfäriska beläggningar aldrig konstruerades för att hantera.
Sur dimma tränger in i mikro-porer i beläggningsfilmen, når substratet och påbörjar en elektrokemisk reaktion som trycker bort beläggningen underifrån. Kloridjoner gör samma sak ännu mer aggressivt, vilket är anledningen till att kustkemiska anläggningar står inför några av de kortaste beläggningslivscyklerna i branschen.
Alkaliska förhållanden utgör ett annat problem. Många organiska beläggningar fungerar bra i neutrala eller svagt sura miljöer men mjuknar eller förtvålar under ihållande högt pH. En beläggning som håller i femton år på utsidan av ett lager kan misslyckas på tre år på utsidan av en kaustiktank.
Temperaturcykling förenar allt detta. Dag-nattexpansion och sammandragning, processvärme som strålar ut från utrustning och säsongsbetonade väderförändringar skapar skjuvspänningar vid beläggnings-substratgränssnittet. Små defekter blir stora delamineringar. Detta är anledningen till att ett-beläggningssätt-passar-sällan fungerar inom kemisk service, och varför så många fabriker finner sig själva byta ut konstruktionsstål på en två-till-års rotation i hög-exponeringszon.
Galvanizing Plus Organic Coatings som ett system med dubbla-lager
Varm-doppförzinkningi sig är en beprövad korrosionsbarriär. Zinkbeläggningen binder metallurgiskt till stålet, ger katodiskt skydd vid skärkanter och repor och ger vanligtvis årtionden av service i måttlig atmosfärisk exponering. ISO 1461 och ASTM A123 styr processen och anger minsta beläggningstjocklek baserat på stålsektionstjocklek.
I kemiska miljöer räcker det ofta inte med enbart galvanisering. Zink reagerar med syror och starka alkalier. Agalvaniserat stödi ett område med vanlig syradimma kan förbruka sitt zinklager på fem till åtta år. Lösningen är att lägga organiska beläggningsskikt ovanpå det galvaniserade underlaget.
Detta dubbla system fungerar eftersom varje lager gör något som det andra inte kan. Zinken ger katodiskt skydd och en enhetlig bas. De organiska beläggningarna ger en kemisk barriär som isolerar zinken från aggressiva medier. Tillsammans skapar de ett försvar på djupet som ingen av dem uppnår ensam.
Nyckeln är kompatibilitet. Två-epoxier formulerade för galvaniserade substrat, följt av polyuretan- eller polysiloxan-täckskikt, har blivit standardkombinationen för atmosfärisk kemisk exponering. För nedsänkningsservice eller invändiga tankbeklädnader är fenoliska epoxier och glas-flingförstärkta beläggningar mer lämpliga.
Jag har sett växter försöka spara pengar genom att applicera en vanlig industriell emalj direkt övergalvanisering. Det misslyckas vanligtvis inom arton månader. Ytenergin hos färsk zink är låg, och utan ordentlig profil eller en kompatibel primer greppar topplacken helt enkelt inte.
Matcha beläggningssystem till ISO 12944 korrosionsklasser
ISO 12944 definierar korrosivitetskategorier från C1 till CX och ger rekommenderade beläggningssystem och torrfilmtjocklekar för var och en. Kemiska anläggningar faller vanligtvis i kategorierna C3, C4 eller C5-M.
C3 Miljöer
C3 täcker måttlig exponering, t.ex. ett täckt rörställ i ett område med låga-emissioner eller yttre stöd mot vind av processenheter. Ett typiskt C3-system övergalvaniseringhar en total torrfilmtjocklek på cirka 160 mikron, med en epoxigrundfärg på cirka 60 mikron och en polyuretantäcklack på 100 mikron. Livslängden når vanligtvis femton till tjugo år med rutininspektion.
C4 och C5-M miljöer
De flesta kemiska processområden utomhus landar i C4, medan kustanläggningar och områden med tung klorid eller sur dimma ofta kräver C5-M-specifikationer. För C4-service över galvaniserat stål, planera på ett treskiktssystem på totalt 200 till 240 mikron, med en epoxigrundfärg, en mellanliggande epoxibeläggning och en polyuretan- eller polysiloxan-täckfärg.
C5-M skjuter upp totalen till 280 till 320 mikron eller mer. Samma tre-skiktsarkitektur gäller, men varje lager är tjockare och täckskiktet uppgraderas ofta till en fluorpolymer- eller polysiloxanformulering. Jag har specificerat C5-M-system för kusttankgårdar där de tidigare C4-klassade beläggningarna misslyckades på mindre än sex år. De uppgraderade systemen har varit i drift i mer än ett decennium med endast punktkorrigeringar.
Nedsänkning och invändiga foder
En tank exteriör kan se C4 atmosfärisk exponering medan interiören hanterar 98 procent svavelsyra eller olika lösningsmedel. Fenoliska epoxier hanterar starka syror bra men är mindre toleranta mot högt pH. Glas-flakevinylestrar ger utmärkt motståndskraft mot ett brett spektrum av kemikalier. Urvalet kommer alltid tillbaka till den exakta kemikalien, koncentrationen, temperaturen och om tjänsten är kontinuerlig eller intermittent. ISO 12944 täcker inte helt nedsänkningsservice, så se NACE/AMPP-standarder och beläggningstillverkarens kemikalieresistenstabeller.
Varför ytförbehandling gör eller bryter beläggningens prestanda
Jag kan inte överskatta hur ofta beläggningsfel går tillbaka till ytbehandlingen, inte till själva beläggningsmaterialet. En premiumbeläggning som appliceras på en dåligt förberedd yta kommer att misslyckas snabbare än en mellanskiktsbeläggning som appliceras på ett korrekt preparerat substrat.
Förgalvaniserat stål, färsk zink har en slät yta med låg-profil och innehåller zinksalter som måste avlägsnas. Standardmetoden är svepblästring vid lågt tryck för att skapa en lätt profil utan att ta bort zinken, följt av en kompatibel etsprimer.
För blanka stålområden som svetsar och bultförband är blästring till Sa 2,5 nära -vit metall minimum för C4- och C5-M-service. För nedsänkningsfoder krävs ofta Sa 3 vitmetall. Butiksapplicering är alltid att föredra framför fältapplicering, men när fältarbete är nödvändigt bör det endast göras under förhållanden som uppfyller beläggningstillverkarens temperatur- och luftfuktighetskrav.
Fältresultat från verkliga kemiska anläggningsprojekt
En tillverkare av specialkemikalier i Ohio hade bytt ut konstruktionsstål runt sin svavelsyratankfarm vartannat till vart tredje år. Den ursprungliga installationen använde vanligt kolstål med ett enda lager alkydfärg. År två blödde rost igenom vid varje svets- och bulthål. År tre förlorade sektioner av stödstrukturen bärförmåga-.
De bytte tillgalvaniserade stödmed tre-epoxi-polyuretansystem på 280 mikron för exteriörer och ett glas-flakevinylesterfoder för tankinredning. Tankarna togs i bruk för tolv år sedan. Deras senaste fullständiga inspektion fann att beläggningens integritet överstiger 95 procent på exteriörer och ingen nedbrytning av fodret. Fabriken uppskattar att de har undvikit fyra hela ersättningscykler enbart på den tankfarmen.
En terminal för gödselmedel vid kusten stod inför klorid-bemängd luft som åt genom stöd för rörställ, med element av vanligt stål som gick sönder på två till tre år. Efter att ha galvaniserat ersättningsstålet och applicerat en C5-M-klassad polysiloxan-toppbeläggning har stöden varit i drift i nio år utan att någon strukturell korrosion har upptäckts.
Underhåll och planering som förlänger livslängden
Även det bästa beläggningssystemet behöver uppmärksamhet. Inspektera årligen eller vartannat år i C5-M-områden. Fokusera på slitstarka punkter som ledstänger, trappsteg och rörstöd. Reparera skadade områden inom samma säsong som de hittas. Håll register över beläggningstjockleken för att spåra nedbrytning över tiden.
Förgalvaniserade underlag, se upp för vitrost, som bildas när färsk galvanisering förvaras i fuktiga, dåligt ventilerade förhållanden. Om vitrost uppträder på ett redan belagt system betyder det vanligtvis att topplacken har äventyrats.
Den bästa tiden att tänka på korrosionsskydd är under design. Ange galvanisering för konstruktionsstål vid kemisk exponering eller kustexponering, och se till att galvanisatorn vet att stålet kommer att täckas. Skriv abeläggningsspecifikationsom hänvisar till ISO 12944 efter korrosivitetskategori, anger antalet skikt, minsta torrfilmtjocklek och ytbehandlingsstandard. En vag spec ger vaga resultat.
Vanliga frågor
01.Kan du måla direkt över-doppförzinkning?
02.Vad är skillnaden mellan epoxi- och polyuretan-täckskikt?
