本文簡要介紹了確定涂層長期耐久性的各種方法。在介紹之后，介紹了SSPC替代涂層在環(huán)境中的性能(PACE)項(xiàng)目的一些數(shù)據(jù)，比較了幾種工業(yè)維護(hù)涂層系統(tǒng)的鹽霧試驗(yàn)和外部海洋性能。分析集中在依賴鹽霧時可能發(fā)生的兩種類型的錯誤接受差的涂層和拒絕好的涂層。提出了一種早期預(yù)測性能的替代方案。
有幾種方法可以確定長期耐久性，即涂層在長期大氣外部測試中的表現(xiàn)。
外部暴露
首先，人們實(shí)際上可以通過將測試板暴露在侵蝕性區(qū)域中，或者通過將涂層涂覆到化學(xué)品儲罐、橋梁或其他設(shè)施上來進(jìn)行長期測試。外部測試被認(rèn)為是確定長期性能的最可靠的方法，盡管這種方法有明顯的缺點(diǎn)，特別是做出適當(dāng)判斷所需的時間。
加速方法
第二種方法是加速降解，通常用鹽霧試驗(yàn)箱、濕度室和紫外線聚光室來完成。在這里，退化(例如生銹、劃痕底切或起泡)將在更短的時間內(nèi)發(fā)生，因此在大約1000小時而不是5年的時間內(nèi)，就可以觀察到退化。一個重要的問題是這種退化是否反映了外部環(huán)境中產(chǎn)生的退化。
退化的早期檢測
另一種方法是早期檢測退化，而不是等待傳統(tǒng)的退化方式，如生銹和起泡。一個主要的例子是使用電化學(xué)方法來早期檢測降解。還有其他類型的測試，包括透水性或檢測早期降解的其他特征。
退化的早期檢測也可以通過生銹或起泡的定量視覺評估來實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)詳細(xì)檢查表面，而不是將表面與ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。
此外，這三種基本方法，外部暴露、實(shí)驗(yàn)室鹽霧腐蝕加速試驗(yàn)和降解的早期檢測，也可以結(jié)合起來。
在室外暴露中，降解的時間范圍是數(shù)萬小時(圖1)。(一萬小時1年多一點(diǎn)。)降解通常在30000到50000小時之間(3到5年)開始發(fā)生。當(dāng)使用加速測試，例如濕度測試、鹽霧測試時，通常會減少一個數(shù)量級的時間(大約1000-2000小時)。
通過使用加速測試，可以將時間框架減少大約1個數(shù)量級。當(dāng)然，評估的有效性問題仍然必須得到解決。另一種降低輻射強(qiáng)度的方法是利用外部輻射的早期降解。不要看生銹率和起泡等參數(shù)，這些參數(shù)在3到5年內(nèi)可能不明顯，也許有些參數(shù)(如電化學(xué)反應(yīng))會在1000到3000小時的室外暴露中顯現(xiàn)出來(大約幾個月而不是幾年)。
涂層的性能可以用幾種方法進(jìn)行評估和比較。假設(shè)有人有許多涂層系統(tǒng)，并想知道涂層A與涂層B相比如何。
兩種常見的方法是故障時間和給定時間(例如36個月)后的評級。
無故障時間被認(rèn)為是較佳方法。圖2顯示了暴露在海洋環(huán)境中的醇酸樹脂涂層的生銹等級。使用五個重復(fù)。數(shù)據(jù)顯示，重復(fù)之間的性能差異很大，這是很典型的。(見圖3，5個重復(fù)環(huán)氧涂層系統(tǒng)的劃線底切。)最差的是帶三角形的那個；在整個54個月的實(shí)驗(yàn)中，較好的一個是全面的(生銹等級為10)，其他的介于兩者之間。帶三角形的虛線是五次重復(fù)的平均值。
這些數(shù)據(jù)有助于說明平均評級和無故障時間之間的差異。如水平虛線所示，當(dāng)故障被定義為7銹等級時，這是非常典型的，平均故障時間顯示為大約48個月。可以看出，最差的單個面板在大約28個月時失效。該面板代表5個樣本中的1個，或20%的樣本。如果28個月內(nèi)有20%的表面失效，這將比知道36個月后的平均等級是8，或者48個月后的平均等級是6更有意義。
對于選定的涂層組，檢查鹽霧試驗(yàn)和外部暴露之間的相關(guān)性是有意義的。
第一組是應(yīng)用于SSPC-SP 10上的一系列20種無鉛和無鉻的油性和醇酸涂層系統(tǒng)。涂層板在鹽霧(ASTM B 117)中暴露8000小時，并在北卡羅來納州Kure Beach的LaQue Center marine站點(diǎn)(250米長)暴露長達(dá)12年。
評估涂層在鹽霧中的生銹和起泡情況，以及在海上現(xiàn)場的生銹和劃痕底切情況。這里感興趣的參數(shù)是涂層因生銹而失效的時間(即，涂層系統(tǒng)根據(jù)SSPC-維斯2或ASTM D 610退化至7級生銹等級的時間)。
圖4是一組醇酸涂料在鹽霧中的失效時間與在Kure Beach的失效時間的散點(diǎn)圖(即顯示數(shù)據(jù)如何分散的對應(yīng)圖)。X軸是面板暴露在Kure海灘的月數(shù)，從0到140。Y軸是面板在鹽霧試驗(yàn)箱中運(yùn)行的小時數(shù)，從0到8000，圓圈代表基于7級銹蝕的失效時間。有大量的分散，這表明這不是一個很好的相關(guān)性。良好的相關(guān)性將由直線表示。
相關(guān)性的測量值稱為R，0.32.R2為0.10，這表明相關(guān)性僅占約10%的變異。換句話說，總的來說，對于20種無鉛和無鉻醇酸樹脂涂料，在鹽霧中的失效時間和在Kure Beach的失效時間之間的相關(guān)性非常弱。
在PACE計劃的另一項(xiàng)研究(分支C)中，從手工清潔鋼上涂覆的涂層獲得的一些數(shù)據(jù)。在這個分支中，評估了各種水性涂料，包括丙烯酸樹脂、苯乙烯丙烯酸樹脂和水溶性醇酸樹脂。此外，許多油-醇酸樹脂涂料系統(tǒng)被用作對照。這些是1976年的水生產(chǎn)品。其目的不是展示水性涂料與其他涂料相比表現(xiàn)如何，而是展示水性涂料的鹽霧性能如何與其外部暴露相關(guān)聯(lián)。
重要的一點(diǎn)涉及觀察和記錄的退化類型。在外部暴露中，記錄了生銹和咬邊，但沒有起泡，因?yàn)闆]有觀察到起泡。在鹽霧中，記錄了生銹和起泡，因?yàn)橛^察到了兩種失效模式。因此，鹽霧中還有一種額外的失效模式，這種模式在外部暴露中不會出現(xiàn)。
圖5繪制了在鹽霧中的失效時間與在Kure Beach的失效時間之間的關(guān)系，這是一系列應(yīng)用于手工清潔鋼上的丙烯酸水性涂料。R2為0.21，R約為0.46，再次表明相關(guān)性很差。這些數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)說明了為這兩種類型的暴露分配一個加速因子(由斜率表示)的難度。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
