石化與船舶重防蝕塗料性能需求及檢測方法

刊登日期:2016/4/5
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金屬材料之應用涵蓋產業廣、產值高,但金屬腐蝕伴隨的成本也相當可觀,2014年全球因為腐蝕而付出的代價約 2.2兆美元,高達全球 GDP 的 3%,甚至超過天然災害造成之損失。因此,各國對於防蝕塗料開發與塗裝工程研發均積極投入,本文尤其關注石化工業管線、海洋船舶等所使用之重防蝕塗料,其長久發展至今,無論是性能要求或檢測驗證方法均與日俱增,本文將逐一進行討論,期使讀者對於工業重防蝕塗料功能需求與檢測標準有初步了解。

重腐蝕塗料應用產業與環境分類
重腐蝕塗料的分類主要以 ISO 12944 為依據,大氣腐蝕類別主要可依照不同的碳鋼或其它金屬年腐蝕速率,細分為 C1~CX 六個分類,如表一所示,其中C4等級以上俗稱重腐蝕環境。石化廠區的管線(不包含地下管線)、船舶重載水線以上區域,多數屬於 C5 以上的大氣重腐蝕環境。石化工業管線、海洋船舶、風力發電等產業,其面臨之環境均為嚴重腐蝕區域,也因此相關的腐蝕防治塗料技術蓬勃發展,如圖一。2014年全球重腐蝕於各產業應用之產值來看,船舶(Marine)、石化(Oil & Gas)以及工業(Industrial)分居前三大,佔了整體市場 64%,因此,這些產業對於重防蝕塗料的需求不斷提高,驗證檢測方法也因應用環境差異而逐漸自成一格,也是本文將著墨介紹的重點。



圖一、
2014年全球GDP與腐蝕損失的關係

 
循環腐蝕試驗的重要性
現實應用場域中,重防蝕塗料暴露在許多不同的環境因子,如陽光、雨、熱、鹽類、風沙等,至今尚無任何的加速試驗方法可以完全模擬這些因子。傳統使用 ASTMB117 或 BS 3900 等靜止(Static)鹽霧試驗,來做為實驗室評估防蝕塗料性能優劣的加速測試方法。然而,多年下來的實際應用經驗發現,Static 鹽霧試驗由於沒有考慮陽光等因子,導致評價出的防蝕塗料耐用年限往往與現實不符,因而近幾年逐漸發展結合紫外光的循環腐蝕試驗方法。例如,ASTM G85 標準是一種稱為「Prohesion」的「循環式耐蝕試驗」,使用含有 0.4 wt% 硫酸銨 +0.05 wt% 氯化鈉的鹽類溶液,進行乾濕鹽霧循環試驗。

石化重防蝕塗料需求與檢測標準現況
石化廠內生產不同化學品, 因此腐蝕狀況複雜,國內許多石化廠位處臨海區域,加上高日照與高風砂侵襲,因此對於防蝕塗裝的經常性維護費用相當高,石化廠區多以管線運送物料,以台塑麥寮廠區為例,廠內管線超過數百公里,每年防蝕塗料維護或重新施工,耗資可達新台幣數千萬元,石化廠管線運送之流體有時需高溫或高壓運送,許多工安意外均為防蝕塗裝劣化後金屬腐蝕,導致洩漏甚至氣爆火災等,因此石化管線重防蝕塗裝對於耐酸鹼性及耐溫性等要求可能相較其他產業為高。

工研院循環腐蝕試驗平台
國內石化廠位處沿海地帶,同時具有高日照、高鹽分、高溫差等環境特性,傳統的測試方法無法確實模擬此環境,且國內腐蝕環境較歐美地區嚴峻許多,也導致以往國外產品訴求的測試性能,到了台灣石化廠環境卻無法達預期防護效果。工研院材化所近年來依據 ISO 20340 循環腐蝕測試方法,建立重防蝕塗裝系統快速評估之設備與檢測平台,如圖九所示。此循環腐蝕測試平台,主要包含……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

 

圖十、防蝕塗料不同加速測試與台灣石化廠曝曬相關性,黃變程度比較
 
作者:湯偉鉦、廖凱偉 /工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」352期,更多資料請見下方附檔。

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