煤礦井下帶式輸送機(jī)機(jī)架防腐技術(shù)應(yīng)用研究

姜海

摘 ?要：該文敘述了基于煤礦運(yùn)輸巷道腐蝕環(huán)境的井下金屬機(jī)架腐蝕情況，介紹了幾種防腐效果好、環(huán)保性能好的防腐技術(shù)。通過對(duì)噴涂聚脲彈性體的改性實(shí)驗(yàn)，研制了聚脲—環(huán)氧雜化涂料。通過達(dá)克羅防腐技術(shù)、噴涂聚脲彈性體技術(shù)和聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料的井下試驗(yàn)，驗(yàn)證三者性能的優(yōu)越性，并對(duì)比其效果。通過防腐技術(shù)的改進(jìn)，延長金屬機(jī)架防腐周期，延長使用壽命，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：煤礦;金屬機(jī)架;防腐蝕;雜化涂料

中圖分類號(hào)：TD528 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 煤礦運(yùn)輸巷道腐蝕環(huán)境簡介

煤礦井下帶式輸送機(jī)機(jī)架常年工作在潮濕、高溫的環(huán)境下，部分運(yùn)行段還有降塵噴霧，基材表面會(huì)處于干濕交替工況;帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過程中基材表面還會(huì)有硬物沖擊，傳統(tǒng)的防腐涂料抗表面沖擊能力差，漆膜一旦出現(xiàn)裂紋，金屬腐蝕嚴(yán)重。長期的銹蝕會(huì)使金屬構(gòu)件面臨失效的危險(xiǎn)，一旦機(jī)架腐蝕失效，會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會(huì)威脅工作人員的安全。

2 在煤礦井下使用的防腐技術(shù)

煤礦井下金屬機(jī)架和管道目前所用的防腐技術(shù)多為醇酸調(diào)和漆和熱浸鋅、熱鍍鋅，但是醇酸調(diào)和漆厚涂能力差，防腐效果不理想，熱浸鋅和熱鍍鋅由于不能滿足目前防腐行業(yè)環(huán)保施工的要求，已經(jīng)很少使用了。該文主要采用達(dá)克羅防腐、噴涂聚脲彈性體防腐技術(shù)、聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料在煤礦井下進(jìn)行防腐試驗(yàn)。

2.1 達(dá)克羅防腐技術(shù)

達(dá)克羅技術(shù)（DACROMET），是一種鱗片狀鋅鋁鉻鹽防護(hù)涂層，膜層主要由鱗片狀鋅粉和鋁粉在基體表面上有規(guī)則地橫向疊加，鉻酸對(duì)鋅鋁片包裹鈍化，并對(duì)鋼鐵集體鈍化形成鉻的氧化物。

達(dá)克羅防腐技術(shù)主要具有以下特性。

（1）優(yōu)秀的耐腐蝕性。

（2）極佳的耐熱性。

（3）無氫脆型。

（4）優(yōu)異的耐候性和耐化學(xué)品性。

2.2 噴涂聚脲彈性體技術(shù)

噴涂聚脲彈性體（Spray Polyurea Elastomer，以下簡稱SPUA）技術(shù)是國外近10年來，繼高固體份涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低（無）污染涂裝技術(shù)之后，為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術(shù)。

聚脲彈性體的主要性能特點(diǎn)如下。

（1）凝膠時(shí)間短，能在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型。

（2）100%固體含量，無VOC。

（3）一次施工厚度在1 mm以上，能一次成型，避免多層施工的弊病。

（4）物理性能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好。

（5）優(yōu)異的耐磨性能。噴涂聚脲彈性體的耐磨性，是碳鋼的10倍，環(huán)氧樹脂的3～5倍。

2.3 聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料

聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料是在現(xiàn)有聚脲防腐涂料配方的基礎(chǔ)上通過改性研究研發(fā)出的一種厚涂能力強(qiáng)，附著力優(yōu)秀，環(huán)保性能好的新型涂料。

聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料主要研發(fā)過程如下。

（1）采用共混、共聚的方法合成適當(dāng)微相分離結(jié)構(gòu)的重防腐涂料;采用規(guī)整度高的氨基聚醚，提高其微相分離性能，并加入液體橡膠，提高其回彈性。

（2）通過引入功能性填料，象超高分子量聚乙烯微粉、聚四氟乙烯微粉、二硫化鉬等，降低其摩擦系數(shù)，提高其撕裂強(qiáng)度。

（3）合成含氟元素的擴(kuò)鏈劑，利用化學(xué)的辦法對(duì)聚脲進(jìn)行改性，提高其低摩擦系數(shù)的持久性。

（4）通過環(huán)氧樹脂改性的方法提高聚脲與各類底材的附著力，尤其是濕態(tài)附著力。

通過以上的研制和改性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)最終研發(fā)的聚脲—環(huán)氧雜化重防腐涂料在保持聚脲彈性體材料厚涂能力強(qiáng)的前提下，附著力提升更加明顯，且可以在潮濕環(huán)境下在帶有閃銹的金屬基材表面進(jìn)行施工，對(duì)煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)的防腐涂層修補(bǔ)提供了重要的技術(shù)支持。

3 現(xiàn)場(chǎng)防腐施工試驗(yàn)

該次選用的防腐技術(shù)在濟(jì)寧三號(hào)煤礦七采東部邊界帶式輸送機(jī)沿線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件

該次實(shí)驗(yàn)的巷道屬于運(yùn)輸巷道，巷道沿線布置了噴霧降塵措施，沿線環(huán)境溫度也在30℃以上，所以在帶式輸送機(jī)運(yùn)行期間，巷道內(nèi)濕度非常大，甚至有水霧充斥在巷道中。使設(shè)備長期處在潮濕、易腐蝕的環(huán)境中。

3.2 機(jī)架防腐試驗(yàn)情況

3.2.1 達(dá)克羅防腐試驗(yàn)

涂層厚度滿足6 μm～8 μm，涂層外部又加了一層屏蔽層來提高涂層的物理特性。經(jīng)過井下一年服役，達(dá)克羅防腐處理的管道外壁光澤度降低，但是整體防腐涂層表面完整度尚可。

設(shè)備在井下安裝后，機(jī)架測(cè)試點(diǎn)每3個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)試檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

由上述測(cè)點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，涂層厚度在一年期間有所減少，附著力也出現(xiàn)了部分降低，但總體比醇酸調(diào)和漆防腐效果有較大改觀。

3.2.2 噴涂聚脲彈性體防腐試驗(yàn)

聚脲涂層厚度≥1 mm，出廠時(shí)拉拔式附著力測(cè)試平均值8.3 MPa，經(jīng)過井下一年的服役，聚脲涂層表面完好，即使在長期高溫高濕環(huán)境下，表面未出現(xiàn)大面積起泡脫落現(xiàn)象。

如表2記錄數(shù)據(jù)所示，測(cè)試點(diǎn)涂層厚度有所增加，但增加幅度并不大，可能是由于涂層初期吸水導(dǎo)致。

3.2.3 聚脲—環(huán)氧雜化涂料防腐試驗(yàn)

涂層厚度≥1 mm，出廠時(shí)拉拔式附著力測(cè)試平均值15.5 MPa，施工工件表面光滑致密，用硬物人力劃擦不能留下劃痕。經(jīng)過井下1年的服役，涂層表面完好。

如表3記錄數(shù)據(jù)所示，測(cè)試點(diǎn)處涂層狀態(tài)穩(wěn)定，防腐效果非常理想。

3.2.4 聚脲—環(huán)氧雜化涂料防腐現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)

該項(xiàng)目為了驗(yàn)證新研發(fā)的雜化涂料在煤礦井下直接施工的可行性，在已服役的帶式輸送機(jī)沿線對(duì)部分原醇酸調(diào)和劑防腐的機(jī)架和管道進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)表面處理和防腐處理。

通過雜化涂料井上施工井下服役的半年的實(shí)驗(yàn)中對(duì)涂料性能的驗(yàn)證后，于2018年5月在井下開展現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)。由人工用砂紙和鋼刷清理中間架和管道表面的浮銹，使其基本露出金屬底色，由于在巷道中直接施工，無法對(duì)金屬表面進(jìn)行烘干處理，直接在潮濕帶水的情況下手工涂刷雜化涂料。涂層性能穩(wěn)定后進(jìn)行一次測(cè)試，由于是人工處理金屬表面，附著力平均值在8 MPa左右，人工涂刷的涂層厚度不穩(wěn)定，但是也能保證涂膜厚度在1 mm左右。

由于時(shí)間有限，通過對(duì)施工的工件進(jìn)行觀察和測(cè)試，目前防腐涂層表面完好，力學(xué)性能變化不大，驗(yàn)證了其在井下防腐涂層修補(bǔ)領(lǐng)域的適用性。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

3種防腐工藝在煤礦井下運(yùn)輸巷道現(xiàn)場(chǎng)的防腐試驗(yàn)周期內(nèi)，均表現(xiàn)出了大幅優(yōu)于傳統(tǒng)醇酸調(diào)和漆防腐的防腐效果。對(duì)比3種防腐工藝，從防腐效果上來講，聚脲—環(huán)氧雜化涂料無論是厚涂能力和附著力均有很大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語

通過新防腐工藝在煤礦井下金屬構(gòu)件的防腐施工中的應(yīng)用試驗(yàn)，顯著改善其防腐效果，延長防腐周期，延長設(shè)備使用壽命，減少更換輪次，節(jié)省人力物力，對(duì)于煤礦生產(chǎn)降低成本，保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)行有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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