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我国防腐涂料市场前景广阔
发表日期:2013年4月12日  人气:1239  录入:admin

    “按照国际惯例,腐蚀损失占GDP的3%~5%,超过火灾、水灾、旱灾以及台风等灾害所带来的损失总和。2010年,中国的腐蚀损失至少为1。2万亿元,而如果采取有效的腐蚀防护措施,其中25%~40%的损失可以避免”,中国工程院院士、中科院海洋研究所研究员侯保荣先生在“2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会”上指出。本届年会于2011年10月24—28日在武汉举办,由中国海洋石油总公司科技发展部、中国石油学会海洋石油分会主办,中国化工学会涂料涂装专业委员会海洋石油工业防腐分会、《涂料工业》杂志与全国涂料工业信息中心联合承办。年会为防腐涂料行业揭示了未来广阔的市场发展前景,并针对各领域的技术现状进行了全面研讨。

    1·中国防腐涂料产业发展迅速

    根据全国涂料工业信息中心的分析结果,2010年我国工业防护涂料总产量为220.5万t,同比增长25.28%[1]。而爱尔兰ResearchandMarkets公司最新研究报告《中国防腐涂料行业报告2010—2011》也认为,中国防腐涂料工业近年来飞速发展,目前生产商已超过650家,2010年工业防腐涂料产量达218万t,同比增长25.3%,其中重防腐涂料产量达159万t,同比增长11.2%[2]。基础设施建设的大量投资以及金融危机后全球经济的回暖为中国防腐涂料涂料产业的发展注入了强劲动力,对此中远关西涂料化工有限公司感受颇深,其2010年防腐涂料销售量同比增长超过5倍,其中集装箱涂料销量同比大幅上升1350%,全年公司防腐涂料销售额同比增长223%,营业利润增幅超过4倍。该公司承担了国家863项目“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”的子课题“叶片辅料原材料国产化的制备及应用技术研究”中“叶片表面保护涂料”的产业化研究工作,目标是提高叶片耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、耐盐雾腐蚀能力,以适应我国南北地区不同极端气候条件下风电场使用需求,保证风机叶片20a的设计使用寿命。据公司副总工程师刘会成介绍,2010年中国涂料总产量达到966.6万t,位居全球首位,其中推动防腐涂料行业不断增长的动力除来自钢结构、桥梁、船舶、石油炼化装备等传统产业外,更有海洋工程、新能源装备等各种新兴产业的崛起所带来的全新市场需求,同时,环保法规的日趋健全也不断引领着我国防腐涂料产品体系的升级换代,从而创造了新的市场发展机遇。

    2·海洋工程装备领域将为行业创造新的市场空间

    我国是一个陆海兼具的国家,海岸线长达1。8万km,居世界第四。按照国际法和《联合国海洋法公约》的有关规定,我国主张的管辖海域面积可达300万km2,接近陆地领土面积的1/3,其中与领土有同等法律地位的领海面积为38万km2。2010年10月10日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发[2010]32号)明确将海洋工程装备产业纳入重点培育和发展的战略性新兴产业。

2011年9月16日,国家发改委、科技部、工信部和能源局印发了《海洋工程装备产业创新发展战略(2011—2020)》,目标是贯彻落实国务院加快培育发展战略性新兴产业的精神,增强海洋工程装备产业的创新能力和国际竞争力,推动海洋资源开发和海洋工程装备产业创新、持续、协调发展。10月10日,在“2011中国国际石油石化暨海洋工程技术大会”上,工信部宣布已编制完成《海洋工程装备业中长期发展规划》,并有望在年内出台。

    各种信息表明,近阶段国家对海洋工程装备产业的重视度不断提高,国家、地方政府层面后续还会不断出台细则、实施措施等相关政策,海洋工程装备产业即将迎来广阔的发展空间,这也将为与之相配套的腐蚀防护产业创造全新的市场发展空间,例如,“深海设施长效防腐及防护技术”已被列入《海洋工程装备产业创新发展战略(2011—2020)》“战略重点”一章中“制约我国海洋工程装备自主创新能力”的关键技术之一。侯保荣院士指出:我国海洋工程防护存在巨大的发展空间,国内防腐涂料行业在产品技术研发以及腐蚀配套技术体系等方面还需要继续努力,以满足我国海洋工程保护不断增长的需求。海洋工程基础设施包括桥梁、港口、码头、海洋石油平台等,其中95%以上是钢结构和钢筋混凝土结构,在各部位的腐蚀保护中,海底泥土区和海水全浸区应以电化学保护为主,海水潮差区和浪花飞溅区应以复层矿脂包覆防腐技术为主,而海洋大气区以使用成熟的涂层技术进行保护为主。

    针对海洋环境下的金属腐蚀防护,武汉材保所环境腐蚀研究室主任工程师萧以德研究员发现[3]:相对于其他类型的大气环境,海洋大气是一种腐蚀性严酷的环境,尤其是湿热的海洋大气下,碳钢、低合金钢的腐蚀具有“异常”规律,在长期、连续暴露过程中,虽然初期其腐蚀速度低,但随着暴露时间延长,腐蚀率呈现持续上升而无“收敛”趋势,到中、后期将远远超过其他环境类型下的腐蚀速率。

    其研究认为,在海洋大气、海水环境下,热喷涂铝和锌-铝合金涂层的稳定性优于锌涂层;在洁净的乡村大气和江、河、湖的淡水环境下,铝涂层电化学的阴极保护性能不如锌和锌-铝合金涂层,应慎重采用,而锌-铝合金涂层具有与铝涂层近似的稳定性以及与锌涂层相同的电化学阴极保护性能,应优先采用。而喷金属涂层后,立即进行合适的封闭/涂装处理组成金属和有机涂层的复合防护体系,可明显改进体系的防护性,其防护寿命进一步提高。

    中国已探明的石油储量有1/4在海洋,国内三大石油公司不断加大海上油气资源的勘探开发,其中海底输油管道已开始被推广使用。由于海底的环境复杂多变,考虑到海水腐蚀、温度损失等多种因素制约,海底石油管道必须经过防腐、保温才可使用。据中国石油集团海洋工程(青岛)有限公司防腐舾装分公司经理钱洪飞介绍[4],海底管道的防腐保温形式很多,其中管中管式的海底石油管道对防腐和保温要求较高,应用前景广阔。通过对渤海湾月东油田管中管式海底输油管道的防腐保温进行施工,利用原有的管道3PE防腐作业线、高压聚氨酯发泡机、自制穿管器等设施,进行简单改装,该公司摸索出了一套成型的管中管式海底石油管道双层防腐保温结构的施工工艺,并取得了较好的经济效益和社会效益。

    3·海上风电为防腐涂料带来更高挑战

    继2010年我国首轮100万kW共4个海上风电特许权项目完成招标后,2011年6月22日,国家能源局在全国海上风电工作座谈会上又宣布将启动第二批海上风电特许权项目的招标准备工作,预计2012年上半年完成招标,总建设规模将达150~200万kW。

2011年7月15日,国家能源局和国家海洋局联合印发了《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,要求海上风电场建设要向深水离岸布局,这无疑将对海上风电装备的防腐涂料保护技术提出更高的挑战。

    涂层保护目前已在风电机组的防腐蚀方面得到广泛应用,如风电塔筒、风机叶片、轮毂、齿轮箱、发电机以及机架钢结构等零部件的表面。广东明阳风电产业集团公司研究院海上风电技术研究室主任詹耀高工指出,应当加强对风力发电机组的防腐技术,特别是海上风力发电机组防腐技术和应用的研究。风电项目开发商、风电机组设计制造商、涂料生产商、涂装施工方、相关科研院所等机构在推动风电行业快速发展同时,也要着重研究和提高风电机组的防腐蚀与防护技术,努力将风电机组的防腐蚀技术提高到一个新的水平。在设计风电机组的防腐涂层结构时,既要考虑风电机组所处的大气环境、零部件材质、使用部位和装配要求等,又要考虑涂料供应商的产品配套性和系列化,同时应尽量在风电机组的同一项目、同一类型、相同部件和部位采用同一涂料生产厂家的防腐涂料产品,从而确保风电机组的防腐技术和质量。如涂层厚度,针对不同地区和不同部件,所设计和施工的防腐涂层厚度应各不相等,“三北”地区的风电机组防腐涂层厚度一般为150~250μm,而在海洋(或潮间带)的强腐蚀环境中,防腐涂层厚度可加大到400μm左右,甚至可达到500μm以上,对于海上风电基础钢结构的防腐涂层厚度会更大。

    中国水电顾问集团华东勘测设计研究院在我国海上风电场设计领域占有近80%的市场份额,并承担了2010年首轮4个海上风电特许权项目的前期测风、地形测量、地质勘察、海洋水文观测及项目预可行性研究报告编制等工作。据该研究院李炜博士介绍,海上风电场所处环境恶劣,尤其是深水离岸环境,因此对腐蚀保护的需求非常迫切,希望涂料行业能针对这一领域开展专项研究。水利部、交通运输部、国家能源局南京水利科学研究院腐蚀与防护研究室主任朱锡昶高工也认为,海上风电场腐蚀环境严酷,其钢结构相比沿海建筑物的腐蚀速度更快,严重影响设备使用寿命,而且还存在维修不便、维护费用高等特点,因此应采取有效的防腐措施。由朱锡昶高工主持制定的国家能源标准NB/T31006—2011《海上风电场钢结构防腐蚀技术标准》于2011年11月1日起实施,该标准规定了海上风电场钢结构(主要包括风力发电机组及变电站的固定式钢质支撑结构)表面预处理及涂料保护、热喷涂金属保护、阴极保护常用防腐蚀方法和相关技术要求,适用于海上风电场钢结构的防腐蚀设计、施工、验收和运行维护。标准将海上风电场钢结构腐蚀环境分为大气区、浪溅区、全浸区和内部区等部位,各部位要求但不限于增加腐蚀裕量、表面处理、涂料保护、热喷涂金属保护以及阴极保护等防腐蚀措施,且防腐蚀系统设计寿命一般不小于15a。

    海上风电为防腐涂料带来了更高的挑战,传统的涂层体系已不适用,为此需要开发新的体系以适应这一挑战。据大金氟涂料(上海)有限公司的王宏德先生介绍,传统的海上风机塔筒外表面一般采用60μm环氧富锌底漆+200μm环氧厚浆中涂+60μm聚氨酯面漆,在实际使用中会出现一定问题,如耐候性不足,5~8a涂膜即出现失光、粉化、老化等不同程度破坏,另外维护成本昂贵。该公司推荐采用耐候性和耐腐蚀性更好的氟碳面漆替代聚氨酯面漆,新体系能以较少的膜厚达到更优秀的性能(底漆和中涂的膜厚可降低一半),同时由于减少了涂料的用量,能降低溶剂的排放,有利于环境保护。

而3M中国有限公司的朱平先生则结合在龙源电力位于福建莆田南日岛风场的实际应用经验,提出了一种新的风电叶片保护方案[5],采用叶片保护膜配合涂层保护,有效增强了风机叶片前缘复合材料及其表面涂层的磨蚀。

    4·海洋涂料向“绿色”方向进军

    “绿色船舶”的概念最早出现于20世纪90年代中期,核心内容是在其全寿命周期中(包括设计、制造、营运、报废拆解),通过采用先进技术,能经济地满足用户功能和使用性能的要求,并节省资源和能源,减少或消除环境污染,且对劳动者(生产者和使用者)具有良好保护的船舶。据中国船级社高级验船师、中国船舶涂层检查员资格认证委员会副秘书长龚晅威先生介绍,“绿色船舶”在制造中应采用绿色制造工艺,即从技术入手,尽量采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线,其中就包括绿色涂装工艺,即通过合理选择涂料,减少涂料品种,简化工序,提高工时效率,采用移动式涂装系统和环保型分段涂装房,实现环保型涂装作业的目标,生产企业应向着“绿色船舶”的要求看齐,尽快调整产品体系和施工工艺,以适应这一发展趋势。

    水性涂料体系已在集装箱生产领域获得成功应用。据中国集装箱行业协会副理事长、赫普(中国)有限公司集装箱漆总经理杨剑平先生介绍,赫普公司研制的水性锌粉底漆+水性双组分环氧涂料+水性丙烯酸面漆产品体系已用于近10家集装箱客户的约3600个集装箱全自动喷涂流水线施工,每个工位停留时间仅为3~4min。水性集装箱涂料体系能提供约15a的防腐蚀能力,具有稳定的内、外面漆的保色性和一定的光泽度,而柔韧性和耐化学侵蚀性等与溶剂型类似甚至更好,能降低VOC排放,减少涂料的毒性和气味,避免火灾和爆炸等施工风险,改善工作环境。此外,由于可用水清洗,节约溶剂使用,从而能降低成本和更有利于环境。

    5·油气装备防腐涂料市场方兴未艾

    中国石油和化学工业协会(现中国石油和化学工业联合会)2010年3月的数据显示,中国已形成13个千万吨级炼油基地,国内炼油能力年1000万t以上的炼油厂原油加工能力已占总加工能力的近50%。目前已有燕山、上海、扬子、齐鲁、茂名、独山子、天津等多个百万吨级乙烯基地,而正在规划和建设中的石油炼化的规模将更大更集中。据PPG涂料昆山有限公司刘新先生介绍[6],石油炼化中心的大气腐蚀,按ISO12944-2应划分为C5-I,而现在更大规模的炼化中心都处在海滨,如广西钦州、广东大亚湾等,受海洋大气腐蚀因素的影响,加上炼化厂本身的腐蚀特点,其腐蚀等级将大于ISO12944中规定的最高腐蚀等级C5,因此以往是每2~3a要重新涂装,现在是7~10a,而对于新建钢结构更是提出了15a以上的重防腐要求。因此,无论是大气腐蚀环境钢结构、工艺管线及高温设备,还是原油罐、中间产品罐、成品罐等,对防腐涂料质量的要求都越来越高。此外,好的涂层还是要有好的管理,特别是施工质量控制方面,国内涂料企业尚需进一步加强。

    由于产能无法满足需求,我国目前每年尚需进口大量原油,而国外原油,特别是中东和拉美委内瑞拉的原油,其最大的特点是高硫、高酸,这对炼化设备造成了很大的腐蚀影响,并对原油储罐内壁涂料提出了更高要求。对此,中国石油集团工程设计有限责任公司西南公分司上官昌淮先生特别对10种不同涂层进行了高温耐硫性能测试,筛选出了适合的含硫原油储罐内壁防腐涂层。

    利用埋地管道对油气资源进行长距离的输送被认为是现代社会里一种经济可靠的运输方式,作为第五种运输方式,具有汽车、火车、船运等方式不可比拟的优点。而为了保证埋地管道的长期安全运行,利用涂层与阴极保护技术对其进行防护是一种必要且可行的方案。从管道涂层的发展历史来看,先后经历过石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯缠带、熔结环氧粉末(FBE)和三层聚乙烯(PE)为主的防腐涂层结构。其中的熔结环氧粉末和三层聚乙烯涂层成为新世纪以来应用最为广泛的长距离埋地管道防腐涂层。而我国自西气东输工程以来,三层结构逐渐成为长输管道防腐涂层的首选,但近年来国内外已发现了一些三层结构涂层有大面积剥离的现象和补口涂层严重剥离而完全失效的案例,而且失效涂层的强电绝缘性屏蔽了管道阴极保护电流,因此引起了严重的管道腐蚀。对此,北京碧海舟腐蚀防护工业股份有限公司技术总监刘小平先生提出,聚脲涂料与环氧粉末涂料、三层聚乙烯结构管道涂料在机械物理性能、电性能、抗化学平性方面差别不大,主要是耐高温长期阴极剥离指标方面存在改进之处,可采用环氧粉末涂料底层+聚脲涂料面层的管道涂层结构。

    6·政策法规引领防腐涂料环保和安全趋势

    “十一五”期间,我国进行了《涂料低污染化国家标准体系》的研究和建设工作,目前已陆续修订或新颁布实施了GB8771—2007《铅笔涂层中可溶性元素最大限量》、GB5369—2008《船用饮水舱涂料通用技术条件》、GB18582—2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》、GB18581—2009《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》、GB24408—2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》、GB24410—2009《室内装饰装修材料水性木器涂料中有害物质限量》、GB24409《汽车涂料中有害物质限量》、GB24613《玩具用涂料中有害物质限量》等涂料中有害物质限量产品强制性国家标准,这些标准的实施在保障人体健康,保护环境,规范建筑涂料市场方面发挥了重要作用。随着我国经济的快速发展,钢结构在建筑物上应用越来越多,广泛应用于住宅、办公大楼、医院、学校、体育场馆等,建筑钢结构用涂料也随之进入了高速发展阶段,已经成为建筑用涂料中重要的产品种类。但据全国涂料和颜料标准化技术委员会基础分会秘书长、国家涂料质量监督检验中心仪器分析室主任黄宁女士介绍,目前国内建筑钢结构用涂料还没有对有害物质进行限量的标准,市场中产品良莠不齐,部分含有铅、铬等有害重金属、高VOC含量的高污染涂料产品仍在使用,为了更好地保护人体健康、生态环境,推动建筑涂料向低污染方向发展,迫切需要对建筑钢结构用涂料产品中的有害物质进行限定,而制定《建筑钢结构用涂料中有害物质限量》强制性质量安全标准已成为全国涂料和颜料标准化技术委员会近阶段的工作重点之一。

    自2008年部分涂料产品开始实施工业产品生产许可证制度以来,我国工业涂料行业已有约800家企业获得了生产许可证。国家质督总局于2011年1月19日公布了新的《危险化学品生产许可证实施细则(涂料产品部分)》代替了2008年2月29日公布的《危险化学品涂料产品生产许可证实施细则》,并于2011年1月19日起实施,新的细则最大的变化是将原来由全国工业产品生产许可证办公室发证的方式改为由省级质量技术监督局受理、发证、管理。据全国涂料和颜料标准化技术委员会钢结构防腐体系分会秘书长、国家涂料质量监督检验中心高工苏春海先生介绍[7],新细则中对所涉及的产品执行的标准未作变动,但自2011年8月1日起,危险化学品涂料生产许可证所涉及的其中12个涂料产品开始实施新的国家产品标准,由此实施细则的修订势在必行。

危化品涂料产品实施许可证制度2012年将满5年,按规定第一批领证企业将面临复审换证工作,企业应密切注意许可证实施细则和产品标准的新变化。

    2006年1月1日起,国家环境保护总局(现环保部)开始实施HJ/T201—2005《环境标志产品技术要求水性涂料》环境标准,2006年10月24日,财政部、国家环保总局联合印发《关于环境标志产品政府采购实施的意见》(财库[2006]90号),要求从2007年1月1日起在中央和省级(含计划单列市)预算单位首先推行政府绿色采购,其中就包括按照HJ/T201—2005取得环境标志认证的水性涂料产品。2008年1月1日起,绿色政府采购覆盖到了全国。5年多以来,这一政策在推动水性涂料应用普及方面起到了至关重要的作用,2010年,共有387批次水性涂料产品系列通过了环境标志产品认证。而据赫普(中国)有限公司市场部高级顾问李荣俊总工介绍,修订后HJ/T201标准即将于2012年颁布,其中对部分指标进行了进一步严格规定,水性涂料行业又将由此迎来新一轮洗牌。

    7·结语

    防腐涂料是涂料行业消费量仅次于建筑涂料的一大品种,按市场价值计算更是最大的涂料消费品种,其品种多、所涉及的应用领域广,企业在面漆等技术上追求高端体系无可厚非,但注重研究底材和底漆才是保障涂层防腐效果的最重要一环。对此,中海油常州涂料化工研究院总工钱伯容先生认为,研究防腐涂料必须首先从研究底材的结构及形貌着手,如研究钢铁表面形态、钢铁镀锌表面形态、磷化膜等的表面形态,接着要考虑涂料和涂装在底漆设计中如何结合——可采用物理方法,使涂料尽量渗入表面微孔中,如尽可能提高底材粗糙度、尽可能降低涂料黏度、涂料中溶剂的挥发不能太快(可使用高沸点溶剂调节)、涂料的固化速度不能太快(如使用仲胺代替伯胺固化剂)、树脂的相对分子质量低一些等;也可采用化学方法,如在涂料树脂结构上提供可与底材结合的锚定基团,包括醚基、酯基、羟基、羧基或可以形成氢键的基团(NH2)等;此外还可采用高压无气喷涂工艺等。总之,涂料是一种中间产品,要使其充分发挥作用就必须切实了解被涂物体的表面结构,不同的涂装工件和表面处理,对涂料的性能要求不同,涂料工程师要向涂装工程师学习,涂装工程师要学习涂料知识,只有涂料和涂装合在一起,才能是满分!

    参考文献

    [1]竺玉书,魏仁华,刘泽曦,等.涂料工业行业年度报告(2010)[R].:全国涂料工业信息中心,2011.

    [2]China’santi-corrosioncoating industry continues fast development

    [J].CoatingsWorld,2011(8),22-23.

    [3]萧以德.海洋环境下金属腐蚀与防护[C]//2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会论文集.常州:全国涂料工业信息中心,2011:13-22.

    [4]钱洪飞.管中管式海底石油管道的防腐保温施工[C]//2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会论文集.常州:全国涂料工业信息中心,

2011:137-139.

    [5]朱平,王建国,史秋生.解决风电叶片前缘磨蚀的一种方案——风电叶片保护膜[C]//2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会论文集[C].常州:全国涂料工业信息中心,2011:146-149.

    [6]刘新。石油炼化重防腐新发展[C]//2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会论文集。常州:全国涂料工业信息中心,2011:61-63。

    [7]苏春海。危险化学品生产许可证涂料产品新标准[C]//2011防腐蚀涂料年会暨第28次全国涂料工业信息中心年会论文集。常州:全国涂料工业信息中心,2011:162-166。

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