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新版ISO12944解读

作者:展辰涂料工业涂料事业部 刘新来源:同德树脂 日期:2019年4月3日 14:38
大家晚上好,今天有机会有幸在金色摇篮这样一个平台给大家介绍IOS12944的最新版。
 
  
 
上面大家看到的图片,就是广州小蛮腰。
 
发这张图片的意思就是想告诉大家,类似于这样的钢结构项目,以及机场、展览馆、高铁车站、石油化工等等都跟IOS12944有密切的关系。
 
 1.ISO12944简介
 
群里面有很多技术专家都是做涂料研发的,但是涂料研发出来以后的产品,最主要的还是要应用,那么怎样去应用呢?以前的话就是几底几面,比如说两底两面等等,没有一个具体的干膜厚度的概念。
那么现在有了ISO12944的规范标准,就可以很好的来指导我们研发出来的产品在不同的环境下,怎样满足业主不同的防腐年限要求。
这个标准大家应该算是比较熟悉了,在1999年,我记得我第一次把这个标准形成文章在《中国涂料》杂志上发表,但这个标准最早的一个版本,大家知道是1998年版本,所以说在国内,我算是第一个系统地给大家介绍过这个标准。
ISO12944经历了好几次的升级,可以说是全世界都在讨论。在2007年的时候曾经对第五部分,就是大家所关心的涂层系统结构,底漆做什么,中间漆做什么,面漆做什么有过一个探讨。
直到2017年和2018年年初,ISO12944才最终完成了最新版的更新。
ISO12944是工业防腐涂料最重要的一个基础性标准,今天我们就来介绍一下一些具体更新的内容,和老版本不同的地方,进行简单的对比,让大家有一个清晰的了解。
刚才提及到IOS12944最早的版本是1998年的版本,那么在2007年就在十年以后这个版本对第五部分进行了更新,然后到2014年我们国家在这个标准的基础上,有了我们国家类似的标准,就是GB/T30790。
那么到了2017年,ISO12944的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第七部分和第八部分正式发布。到了2018年,ISO12944的第五部分、第六部分和第九部分才正式发布。
 
     
上面这张图就是ISO12944标准版本的历史沿革。
 
 2.ISO12944新版与以往版本的区别
 
那么ISO12944的2017版和2018版跟以前的版本到底有多大的区别呢?
最明显的一个区别:原来的标准是分成1-8个部分,然而在ISO12944的第五部分,2007版本中,介绍到海洋工程方面的时候会说参考ISO20340。
那么在最新的标准里把ISO20340的海洋工程这一块增加成了第九部分:离岸设施和相关机构的防护涂料系统与实验室性能测试方法。
 
     
如上图所示。
大家可以清晰的看到我用笔把它画出来的部分,就是原来的ISO20340的海洋工程部分。那么ISO20340这个标准在ISO12944第九部分发表以后,这个标准就不再采用了。
以上是关于这个标准的一些基本变化,那么接下来我们讲一下这个标准中非常关键的一个等级要求。
大家知道,在钢结构的防腐设计中,会想到钢结构的涂层设计能够保证多少年防腐,这是广大业主最关心的问题。
耐久性等级是非常重要的,意味着我们的防腐涂料系统选择怎样的涂料,系统是醇酸类别、丙烯酸类别、还是环氧聚氨酯系列,以及厚度要达到多少。
如果对这个标准比较熟悉的人就知道,1998年的旧版本分成三个等级,就是短期(Low)、中期(Medium)、和长期(High)。短期是2-5年,中期是5-15年,大家发现5-15年,这跨度有点大,长期就是15年以上。
2017年的新版本中把涂层系统的耐久性要求作了很大的更新,这个更新的我觉得是很贴合实际情况的。
为什么这样说呢?短期耐久性年限以前规定的是2-5年,2017年新版本中把短期耐久性年限提高到了7年。
很多人都去过法国巴黎的埃菲尔铁塔。我以前喜欢埃菲尔铁塔的涂料涂装系统,大家有兴趣可以在网上搜一下,埃菲尔铁塔的涂料涂装系统其实很简单,就是醇酸树脂涂料。
根据埃菲尔铁塔的涂装系统来说明一下这个涂装年限是怎么设计的,它分成两个部分,下面部分是5年,上面部分是7年,那也就是说埃菲尔铁塔的涂料涂装系统的设计年限是7年的。因为上面部分人活动比较少,下面部分人活动多一点,所以是五年时间。因此这个7年的涂装系统是有这样的一个著名的建筑钢结构建筑的例子存在的。
我们再来说一下中期,原来是5-15年,这次把它改成7-15年,这样就比较合理了。我认为在10年左右,7-10年或者10-15年就比较合理了。长期的更改了,以前就是15年以上,现在规定为15-25年。
在ISO1944的最新版本里面,除了短期中期长期以外还有一个耐久性等级,我把它叫做超长期(Very High),就是25年以上。
 
     
如上图所示。
 
 3.腐蚀环境的分类
 
接下来我们介绍一下腐蚀环境的分类。腐蚀环境的分类也非常重要,无论是7年,15年还是25五年也好,在不同的环境中间是要选择不同的涂料系统的。像一些醇酸类的,如果在高等级的腐蚀环境下,你说25年那显然是不现实的。
原来的ISO12944标准中对于腐蚀环境的分类是分成C1-C5。C5还分成C5I(工业)和C5M(海洋)。C5I工业环境中主要是硫离子,比如说电厂、炼化;C5M海洋环境中主要是指盐分、氯离子的腐蚀。
在新的ISO12944标准中,第5部分C5取消了工业环境跟海洋环境的区别。把I跟M并成一个,就只直接称呼为C5,就没有C5I跟C5M了,就是C5一个标准了。
在C5等级以上,其实我们国家的科学家以及全世界腐蚀研究的科学家研究发现,有很多的地方的腐蚀环境等级,不管是碳钢,还是铝,还是铜等等,这些金属腐蚀等级远远超过了C5的要求。
所以有科学家曾经说在C5以上应该有C6、C7这样的等级。那么在新的标准里把这个问题解决了,增加了一个CX就是extreme,极端的意思。也就是说新版的ISO12944第二部分中腐蚀环境的分类,现在是6个等级了。
 
     
大家可以看到,我用那个荧光笔把它画出来了,增加了一个CX(极端环境下)的等级,指高盐度的离岸区域、极端高湿和侵蚀性大气以及亚热带和热带的工业区。
高盐度的离岸区域有几个例子,海上平台就是属于这一块的。极端高湿和侵蚀性大气,大家如果去海南岛或者说看过一些关于腐蚀科学方面的书籍的话,就能知道海南的万宁地区、三亚地区有我国的两个腐蚀试验站。
比如说汽车的一些材料都会在这个试验站进行一些腐蚀性试验,包括挂板试验等等。虽然这块试验平台不是在海洋上面,但是属于极端高湿和侵蚀性大气,因为盐分比较大,所以是CX等级。实际上,我们国家科学家很早就提出来了,万宁和三亚这两个地区的腐蚀是超过了原先C5等级的。
上述的是大气腐蚀环境,接下来我们说一下水和土壤的腐蚀等级。
水和土壤的腐蚀等级原来分成三个等级,IM1,IM2,IM3分别对应了淡水环境,咸水(盐水)环境,还有土壤的腐蚀环境。
那么在新的标准里面增加了一个IM4。
IM就是immerse,浸泡或者说是埋在地下的意思。IM1是淡水的浸泡环境,IM2是海水或者淡盐水的腐蚀环境,IM3是土壤的腐蚀环境。那么IM4指的仍然是指海水或者淡盐水,跟IM2的腐蚀环境的描述是一样的,但实际上有着本质的区别。
IM2的海水或者淡盐水是指没有阴极保护的。就是不做阴极保护就浸泡在水里面的结构。像港口区域的一些钢结构闸门、栈桥等等。
IM4虽然也是指海水或者淡水、盐水里面,是指有阴极保护浸泡在水里面的钢结构。比如说海上平台一定是有阴极保护的,这就是IM2和IM4的最大区别。这个区别意味着IM4的腐蚀环境更厉害,所以需要涂层和阴极的双重保护。如果IM2环境也要进行阴极保护,那就取决于你的设计。
 
     
上图就是水和土壤的腐蚀环境分类,增加了IM4,指有阴极保护的海水或淡水、盐水。
下面两张图就是一些基本的案例。
 
     
这两张图都是长江的入海口,有一定的海水倒灌,所以说属于咸水或者危险的腐蚀区域。
大家可以很清晰的看到,第一张图就是没有阴极保护的。第二张图是海上平台,那个橘黄色的是桂山三十三号,这是一个海上风电的装机,采用了725所的涂料系统。
 
4.新版ISO12944标准中第五部分讲解
 
腐蚀环境介绍完了,接下来我们先跳过第三部分、第四部分,因为表面处理这些我们就不在这里讲了。接下来第五部分讲的是底漆用什么,中间涂层用什么,面漆用什么,涂多厚,可以有多少年的耐久性。但是我们先跳过第五部分,先讲第六部分实验室的性能测试方法。
第六部分实验室的性能测试方法基本上没有太多的变化,主要是讲水的浸泡、冷凝、中性盐雾试验这三块。但是新的ISO12944标准中增加了一个循环老化试验用来取代前面的冷凝或者盐雾试验。
循环老化试验在高等级的腐蚀环境中特别需要,比如说C4、C5环境。因为C2、C3环境都比较温和,一般的中性盐雾试验,或者冷凝试验基本上就可以判断出这个涂层系统的优劣好坏了。
只有在C4、C5高等级的腐蚀环境中,以及要求非常高的耐久性年限,比如说15-25年、25年以上才用循环老化试验。
循环老化试验是在C4、C5环境下,15-25年的耐久性年限要求进行循环老化试验1680小时。
C4环境下超长期(Very High)25年以上等级,是1680小时;相当于C5环境下的长期(High)15-25年等级,也是1680小时。
在C5环境下需要达到25年以上的循环老化试验要求为2688小时。循环老化试验指一个周期168小时,就是一个星期。
有些群里的大咖,如果大家对海洋平台比较了解的话,就知道海洋平台要求4200小时的循环老化试验,一周内也是168小时。在新的ISO12944标准里不需要那么长时间,做了一些改变,但是基本试验程序包括72小时的紫外线照射及冷凝,即4小时紫外线照射和4小时冷凝的交叉试验。紫外线照射是60±3℃,冷凝是50±3℃,交叉进行4小时重复试验,一共进行72小时。
或者用UVA,就是340mm的紫外灯。进行3天72小时的中性盐雾试验,依据的标准就是ISO9227。最后一天,也就是第7天,进行24小时零下-20±2℃的低温暴露试验。
通过下图,大家可以有一个直观的了解。
 
    涂层系统经过老化试验以后,判断它是否合格,我举两个例子,最主要的就是附着力这一块。
附着力有两个要求,一个就是划格法,有些人说百格法ISO2409。划格法的要求是0-2级。其实大家都知道一般要求是0-1级,很多业主要求都是0-1级,但是在这个标准里面要求的是0-2级。
大家知道主要是针对干膜厚度≤250微米时采用这个划格法。
   另外一个就是拉开法。如果大家有印象的话,老的标准要求至少是5个兆帕才能合格。那这次有些很大的变化,要求有两点,一是每一个点最小的拉开值不能低于2.5兆帕,就是说最低值是2.5兆帕,这里有一个先决条件,即在钢材或者金属底材和涂层之间是不能有任何拉开的。
第一道涂层即底漆是不能是拉开的,只要拉到2.5兆帕,这个涂层应该没有一点变化,没拉起来就说明是合格。二是要是真完全想拉起来,那就拉到5个兆帕,拉开值至少是5个兆帕。
 
 5.保护涂料系统
 
接下来我们回过头来讲第五部分,就是最核心的保护涂料系统部分。
第五部分这个保护涂料系统只讲到了C1-C5以及IM1-3,那么前面讲的CX、IM4不在这里讨论,因为那是属于海洋环境,是在ISO12944第九部分阐述的,这里只讲大气腐蚀环境。
我们先说一下涂料系统,在这里提到了好几种产品的分类。首先是底漆,因为防腐涂料系统的底漆非常重要,底漆在这里基本上分为两种,就是富锌底漆和其它底漆两种。
富锌底漆大家可能了解的比较多一点,在ISO12944中规定了干膜中的锌粉质量含量不低于80%。有人说HDT3688里面讲,60%的金属锌、70%的金属锌,那也是富锌底漆。但是有一个区别,在ISO12944中讲到富锌底漆只有一个要求,就是干膜中锌粉质量含量不低于80%。低于80%的都不能算富锌底漆,这个标准就只有这一个数据。
其它底漆就涉及到环氧聚氨酯、醇酸丙烯酸等等。
需要说明一下,早期底漆分类就是富锌底漆及其它底漆两大类。其它类就包括环氧、聚氨酯、醇酸、丙烯酸等等。但是在新的标准中,把环氧、聚氨酯和醇酸、丙烯酸分开成两类其它底漆来划分。
在传统早期的标准里,面漆只会讲什么丙烯酸、聚氨酯等。大家知道在这十几年的应用中,又出现了什么聚硅氧烷、氟碳等等,就是说这些面漆在早期标准中是没有体现的。
新的ISO12944,除了聚氨酯面漆作为一个典型代表外,还把聚硅氧烷、氟碳及聚天门冬氨酸酯三类明确地归到了标准体系的备注栏里。就是如果你不选择聚氨酯可以选择聚硅氧烷、氟碳及聚天门冬胺酯。
 
    
 
我用荧光笔画了一下那个地方,我觉得因为Low(L)、Medium(M)、High(H)、Very high(VH)腐蚀等级其实是一样的,在这里说明一下底漆的等级。
大家可以看到荧光笔画圈的位置,在Low低等级Type of primer(底漆类型)中分成两大类, Zn(R)就是富锌, Misc就是其它类。往后一层Binder base of primer(底漆基料)中Zn(R)富锌就分为无机硅酸锌、环氧富锌及聚氨酯富锌。但是Misc(其它类别)的底漆除了EP(环氧)、PUR(聚氨酯)、ESI(硅酸乙酯)成一类外,还有AK(醇酸)、AY(丙烯酸)另一类。
在其它类别中把这两部分分开,是因为底漆系统中,环氧、聚氨酯底漆的耐久性、防腐年限方面要比醇酸和丙烯酸底漆更强,所以在新的ISO12944标准中就把这两块分开来了。原来的标准中是放在一起的。
这张表还有一个中文的,先给大家简单的说一下。
前面是指碳钢上面的腐蚀环境、不同膜厚及设计使用寿命的一张示例表。 
实际上在热浸镀锌表面,金属热喷涂表面,淡水和土壤的碳钢表面,都有不同的涂层系统的设计厚度。
所以我们就以碳钢表面为例来说明一下,选择C4环境,C4腐蚀等级下低碳钢用的涂料信息系统。
 
   
 
C4环境是比较常见的一类环境,比如说工业环境基本上就是C4环境,或者一些沿海的城市,像珠海、深圳、厦门、青岛沿海市区的一些钢结构,或者是火力发电厂化工厂等等,基本上可以作为C4腐蚀环境。
所以把C4腐蚀环境放在这里是具有一个典型代表意义。
大家看到我用荧光笔画了一个圈。
 
   
 
这就是讲底漆系统的,我们以富锌底漆为例,先说明下富锌底漆体系编号C4.08中,NDFT(干膜厚度)是60μm(微米),体系编号C4.09-C4.11都是60-80μm(微米)。
要设计好富锌底漆的干膜厚度,需要熟悉ISO12944标准才知道其中的区别。在1998年版的ISO标准中,关于富锌底漆的系统设计,是以80μm为标准。这就是为什么很多的环氧富锌底漆系统都是设计成80μm的由来。
那么到了2007年第五部分升级一次以后,富锌底漆就变成了40-80μm。
为什么是40-80μm?在厂家设计当中假如认为自家的富锌底漆比较好,就会设计成40μm就够了。但如果自家的比别人家的差一点就可能要设计成80μm,所以大家都拼命往低一点设计NDFT(干膜厚度)。
但是在2018年新版ISO12944标准中,大家可以看到最低的富锌底漆的干膜厚度要求是60μm,虽然80μm也可以。过厚的100μm也没有意义,因为富锌底漆不是单独使用。
然后大家可以看表格的最下面的备注,在注2中除了聚氨酯技术以外,其它涂层技术也可能适用,比如,聚硅氧烷、聚天门冬氨酸酯和氟碳聚合物【氟乙烯/乙烯基醚共聚物(FEVE)】。这个就是我前面讲的面漆系统的选择。
还有一个就是整个涂层系统的厚度,这是很关键的一点。因为我对标准比较熟,所以在这里我大概说明一下(除了超长期部分)长期耐久性(15年以上)这部分。
比如说在C4环境下,要求15年以上,如果不采用富锌底漆,需要240μm的干膜厚度。
原来的ISO标准就是不采用富锌底漆,大家可以看体系编号C4.06中,干膜厚度是240μm。如果大家熟悉的话,在原来的标准中不采用富锌底漆的话,至少要280μm。大家可以看到采用了富锌底漆的体系编号C4.10,按原来的标准是240μm现在是降到了200μm。
整个涂层系统比原来的干膜厚度薄了40μm,这就意味着给业主节省了成本。
 
     
以C4环境为例说明一下C5环境,如上图所示。
   因为表格比较多,我就不一一列出来了,将C4,C5给大家看一下,主要是干膜厚度,底漆厚度以及总体厚度,在不同耐久性腐蚀环境下的设计。
 
     
上图是中文版干膜厚度总表(对应前面英文版的干膜厚度总表)。
这是一张总表,就是C2-C5的大气腐蚀环境下,关于短期,中期,长期,超长期这样的不同涂料系统下,总的干膜厚度到底要设计成多厚这张表里都有详细的说明。
   以上涂料系统是同时适用于溶剂型涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料以及水性防腐涂料。
   虽然水性涂料在这个标准里是同样适用的,但唯一一个不能适用的地方就是水下环境或者说是浸泡环境,水性涂料目前是不推荐的。
但是大家知道,其实我们国家的水性涂料,我可以毫不犹豫地自豪地说:我们国家的水性涂料在国家的高压政策下,已经远远的超过了国外水性涂料的发展了,特别是在水性工业防腐涂料方面。
   实际上有些环境下,水性涂料在浸泡环境下是可以用的。最典型的例子就是集泰产品,它下面有高科力,大家知道用在储罐内表面的水性环氧导静电涂料,大概有十几年的应用案例。我在很多年以前就关注这个产品,因此水性涂料在浸泡环境下面也是可以用的。
   那么在水性涂料中,尤其是水性无机富锌产品,无论国外还是国内(国内用的最多),甚至是在海洋的浸泡环境下都有很多的案例来证明,水性无机富锌涂料是可以用在海水的浸泡环境,以及一些容器的化学品浸泡环境中。 
对于新的ISO12944标准我大概分成9个部分,第9部分就是讲海洋腐蚀环境的。海洋环境部分以后我们有机会再跟大家来分享,今天我们主要是讲大气环境中以及淡水跟海水浸泡环境,不同的耐久性设计年限下,不同的涂层系统的选择以及它的厚度的要求。
最后我觉得这个标准虽然容量大,但是通过前面几张图的展示,整体标准轮廓还是比较清晰的。
我出一个小题目,在这里给大家练习一下。
 
     
 
大家可以尝试着根据这张图,制定一个用C3-C5环境下,模拟一个自定义涂料系统。比如说15-25年,就用长期耐久性25年的系统。用什么样的底漆,用什么样的面漆,底漆涂多厚,面漆涂多厚,底漆和面漆总共多厚。底漆是用富锌还是不用,面漆用聚氨酯还是氟碳还是聚硅氧烷呢?
就给大家出这么一个小小的练习题。
 
 6.总结
 
好,由于时间有限,我大概花了五十分钟的时间给大家简单地介绍了一下ISO12944基本的一些内容。感谢大家今天晚上花时间来这里分享我的讲解,今后有机会跟大家一起探讨这个新的标准。有些地方可能说的不到位,或者有些错漏的地方,请各位专家多多指正。谢谢! 
问答环节
问题1:请问老师,您对浸没部位用富锌漆的配套,是怎么看?这种配套是否有缺陷?浸没部位用单膜富锌涂层?
答:富锌漆在浸泡下单独用没有问题,复合涂层问题很多,是的。

所属类别: 行业资讯

该资讯的关键词为:防护涂料体系  钢结构  防腐蚀保护  防腐涂料 


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