ICS87.040 G50 中华人民共和国国家标准 GB/T7791—2014 代替GB/T7791—1987 防 防污漆降阻性能试验方法 Testmethodforperformanceofreducingfrictionalresistanceofantifouling coatings 2014-07-08发布 2014-12-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T7791—1987《自抛光防污漆降阻性能试验方法 圆盘转矩法》。本标准与 GB/T7791—1987相比主要技术变化如下: ———增加了规范性引用文件,明确规定了试验过程中涉及的相关标准(见第2章); ———采用圆筒试验方法代替了原标准中的圆盘试验方法(见第7章,1987版第2章); ———阻力测试试样安装方式为垂直插入式,取代原标准的水平插入式(见8.4,1987版第4章); ———增加了航行模拟试验步骤,以旋转海水冲刷取代了原标准中的海水简单浸泡(见6.3,1987版 第2章); ———增加了海水恒温度控制,通以循环海水温控系统对试验水槽和航行模拟箱进行温度控制 (见8.3); ———增加了对扭矩传感器的校准步骤(见第10章); ———增加了对试样涂层厚度、表面粗糙度的测量(见8.1、8.2)。 本标准由中国石油与化学工业联合会提出。 本标准由全国涂料和颜料标准化技术委员会(SAC/TC5)归口。 本标准起草单位:中国船舶重工集团公司第七二五研究所、中国船舶重工集团公司第七零二研究 所、中海油常州涂料化工研究院。 本标准主要起草人:姚敬华、金晓鸿、高丽谨、任润桃、叶章基、魏以迈、苏春海。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T7791—1987。 ⅠGB/T7791—2014 防污漆降阻性能试验方法 1 范围 本标准规定了在实验室测试防污漆降阻性能的试验原理、扭矩计算公式、试验装置、圆筒试样规格、 试验程序、数据处理、扭矩传感器的校准和试验报告。 本标准适用于磨蚀型、自抛光型以及污底易脱型(FRC)防污漆的降阻性能测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T3186 色漆、清漆和色漆与清漆用原材料 取样 GB/T7790—2008 色漆和清漆 暴露在海水中的涂层耐阴极剥离性能的测定 GB/T8923.2—2008 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第2部分:已涂覆过 的钢材表面局部清除原有涂层后的处理等级 GB/T13288.3—2009 涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理后的钢材表面粗糙度特性 第3部 分:ISO表面粗糙度比较样块的校准和表面粗糙度的测定方法 显微镜调焦法 GB/T13452.2 色漆和清漆 漆膜厚度的测定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 降阻性能 thecapabilityofreducingfrictionalresistance 降低涂层表面与海水之间摩擦阻力的能力。 3.2 降阻率 theratioofreducingfrictionalresistance 防污涂层在海水冲刷作用一段时间后的摩擦阻力和防污涂层与海水初始摩擦阻力相比较,摩擦阻 力降低的百分数。 4 原理 本方法通过测定涂装有防污涂层的圆筒试样在海水湍流状态下的某一速度旋转时的扭矩,得出某 一速度下防污涂层与海水界面的阻力,同时结合航行模拟试验,对比海水冲刷前后涂层在相同速度下阻 力的变化,即可测定和评价防污漆的降阻性能和降阻率。 5 扭矩(阻力)的计算 圆筒试样转矩大小与圆筒试样半径﹑高度、旋转速度﹑海水密度有关,可用式(1)表示: 1GB/T7791—2014 T=CT·1 2ρv2S·R=CT·1 2ρω2R3S=CT·1 2ρ(2πn)2R3S………………(1) 式中: T———圆筒试样转矩,单位为牛米(N·m); CT———阻力系数; ρ———海水密度,单位为千克每立方米(kg/m3); R———圆筒试样半径,单位为米(m); S———圆筒试样湿表面积,单位为平方米(m2); ω———圆筒试样角速度,单位为弧度每秒(rad/s); n———圆筒试样转速,单位为转每秒(r/s); v———圆筒试样线速度,v=ωR,单位为米每秒(m/s)。 在海水密度ρ、圆筒试样转速n、圆筒试样半径R、湿表面积不变的条件下,式(1)可简化为: T=CT·K …………………………(2) 式中: K=1 2ρ(2πn)2R3S,为常数,单位为牛米(N·m)。 6 试验装置 6.1 降阻性能试验装置:示意图见图1。 说明: 1———旋转电机; 2———试验装置支架; 3———转轴连接器; 4———负载轴承; 5———主试验箱; 6———圆筒试样; 7———试验装置操作平台; 8———扭矩传感器。 图1 试验装置示意图 2GB/T7791—2014 6.2 阻力测试试验槽:使用惰性材料(如聚碳酸酯等)制造。试验槽为圆柱形,直径1000mm,高度 800mm,顶部有一定厚度的活动盖板,盖板中央钻直径80mm圆孔用于通过转轴。试验箱应设置过滤 装置,并与循环控温系统相连接,水温控制范围在15℃~30℃,控温精度为±2℃;循环水的出口与入 口应设置在适当的位置,试验箱中的海水容量可通过阀门控制。 6.3 航行模拟试验箱:使用惰性材料(如聚碳酸酯等)制造,可同时满足6~10个试样进行试验。各样 品之间的试验槽应保持相对独立,试验过程中,箱体尺寸与圆筒试样尺寸容积比设计应能满足旋转试样 的水动力设计要求,当圆筒试样旋转速度大于300r/min,流动状态为海水流体为湍流状态要求。试验 箱应设置过滤装置,并与循环控温系统相连接,控制水温在15℃~30℃,控温精度为±2℃,试验槽之 间有阀门可相互连通,满足海水循环的要求;循环水的出口与入口应设置在适当的位置,试验箱中的海 水容量可通过阀门控制,保持每6h~8h更换海水一次。 6.4 扭矩传感器:量程范围0N·m~10N·m,最高精度±0.1%,具备数据记录、输出功能。 6.5 精密数控电机:最大功率1500W,转速范围为0r/min~1500r/min。 6.6 粗糙度仪:光学测量模式,测量范围-100μm≤Ra≤300μm,测量精度±10μm。 7 圆筒试样规格 7.1 试样基材:钢基材或其他强度符合要求的复合材料,如聚碳酸酯等。 7.2 试样规格:圆柱形试样,直径为200mm,高度为200mm,上下面封闭,上顶面中央开M50螺纹孔, 用于与转轴连接。试验时,圆筒试样通过转轴放置于阻力测试试验槽中央,上下底面距离水面和试验槽 底面相应距离,见图2。 说明: R1———试验槽半径; R2———圆筒试样半径; h———圆筒试样底面与阻力测试试验槽底面的距离。 图2 试验圆筒试样示意图 8 试验程序 8.1 试样制备 8.1.1 基材处理:涂装防污漆样品前,对钢基材表面按GB/T8923.2—2008进行处理,喷砂至Sa21 2级;对 复合材料表面采用砂纸打磨、溶剂清洁处理。处理后参考GB/T13288.3—2009方法,采用光学模式的 3GB/T7791—2014 粗糙度仪对基材表面粗糙度进行检测,基材表面粗糙度应不大于50μm。处理过程中应注意保持圆筒 试样基材的平整。 8.1.2 涂装:按GB/T3186要求对试验用防污漆进行取样,并依照产品涂装要求进行试样的制备,钢基 材试样需涂装防腐/防污配套体系,复合材料基材可直接涂装防污漆。采用喷涂方式进行涂装,涂装区 域包括圆筒试样的环形外围和上下底面,应保持涂层表面平整、光滑。每种样品需制备3个平行样。 8.1.3 除另有规定外,圆筒试验涂层总厚度控制在(200±20)μm范围内。 8.1.4 空白试样:采用聚四氟乙烯材料制备空白试样,用于校准扭矩传感器。 8.2 试样状态调节及厚度测量 8.2.1 除特殊要求外,试样制备完后,在温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%的室温环境下干燥7天。 8.2.2 钢基材圆筒试样防污涂层干燥后,按GB/T13452.2采用磁性测厚仪环绕试样外围进行涂层厚 度测量,记录涂层的平均厚度。 8.3 试验条件 8.3.1 除另有规定外,试验溶液介质为(23±2)℃的天然海水或按照GB/T7790—2008中5.1的要求 配置的人造海水。 8.3.2 进行阻力测试时,圆筒试样应尽量保持中心轴线与阻力测试试验槽的轴线重合,试样底面距离 试验槽底面的高度为200mm,试验槽中海水应淹没过圆筒试样上顶面不小于300mm。 8.3.3 圆筒试样旋转速度推荐为1000r/min、1200r/min或1500r/min;或在满足湍流状态的条件 下,另行商定旋转速度。 8.4 试验步骤 8.4.1 试验前及试验过程中,参考GB/T13288.3—2009方法,采用具有光学测量模式的粗糙度仪测量 涂层的粗糙度。 8.4.2 将涂装防污漆的圆筒试样安装到阻力测试试验箱的转动轴上,以选定的速度旋转至扭矩传感器 测得相对稳定的扭矩值,或旋转2h后停止,期间在相对稳定的状态下,扭矩传感器测量次数应不少于 5次,取平均值,得到扭矩传感器测得的初始扭矩平均值dT0。 8.4.3 将完成阻力测试的圆筒试样取下,放入航行模拟试验箱中,以与阻力测试时相同的旋转速度进 行海水对涂层磨蚀抛光的航