一、非標(biāo)壓力容器雙層低溫液氮儲(chǔ)罐內(nèi)部涂層材料選擇

綜合考慮上述性能指標(biāo)要求，經(jīng)過(guò)多輪材料篩選和性能測(cè)試，推薦選用改性聚酰亞胺涂層材料作為真空多層絕熱低溫液氮儲(chǔ)罐的內(nèi)部涂層材料，具體理由如下：

（一）良好的隔熱性能

改性聚酰亞胺材料本身具有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)，在 - 196℃低溫環(huán)境下，其熱傳導(dǎo)系數(shù)可低至 0.025W/(m?K)，能夠有效減少熱量傳入，降低液氮蒸發(fā)損失。同時(shí)，該材料在固化后形成致密的涂層結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步阻止熱量的傳遞，提升儲(chǔ)罐的保冷效果。

（二）良好的低溫穩(wěn)定性

改性聚酰亞胺具有出色的低溫韌性和穩(wěn)定性，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于 - 200℃，在 - 196℃的液氮環(huán)境下不會(huì)發(fā)生脆化。經(jīng)過(guò)多次冷熱循環(huán)測(cè)試后，涂層仍能保持良好的物理性能，無(wú)開裂、脫落等問(wèn)題，滿足儲(chǔ)罐長(zhǎng)期反復(fù)使用的需求。

（三）良好的耐腐蝕性

改性聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)中含有穩(wěn)定的芳環(huán)和酰亞胺鍵，具有非常強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性，能夠有效抵御液氮中可能存在的雜質(zhì)腐蝕。同時(shí)，該涂層固化后形成的致密薄膜可將金屬基材與腐蝕介質(zhì)完全隔離，從根本上防止基材腐蝕，延長(zhǎng)儲(chǔ)罐使用壽命。

（四）較強(qiáng)的附著力

改性聚酰亞胺涂層材料與不銹鋼等金屬基材之間具有良好的界面結(jié)合力，通過(guò)合理的表面預(yù)處理工藝（如噴砂、磷化等），可使涂層的附著力達(dá)到 6MPa 以上，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求的 5MPa，確保涂層在低溫環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定附著。

（五）高度的化學(xué)惰性

改性聚酰亞胺在常溫及低溫環(huán)境下均具有高度的化學(xué)惰性，不與液氮、水、二氧化碳等常見物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不會(huì)向液氮中釋放任何雜質(zhì)離子或有機(jī)物質(zhì)，能夠有效保障液氮的純度，滿足高純度液氮儲(chǔ)存的要求。

二、非標(biāo)壓力容器雙層低溫液氮儲(chǔ)罐內(nèi)部涂層施工工藝

（一）表面預(yù)處理

脫脂處理：采用丙酮或乙醇對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部金屬表面進(jìn)行擦拭，徹底清除表面的油污、灰塵等雜質(zhì)。必要時(shí)，可采用超聲波清洗技術(shù)，確保表面清潔度達(dá)到 Sa3 級(jí)（GB/T 8923.1-2011 標(biāo)準(zhǔn)）。

噴砂處理：使用石英砂或氧化鋁砂對(duì)脫脂后的金屬表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂壓力控制在 0.5-0.8MPa，噴砂距離保持在 100-150mm。通過(guò)噴砂，使金屬表面形成均勻的粗糙表面（表面粗糙度 Ra 達(dá)到 5-8μm），增加涂層與基材的接觸面積，提高附著力。

磷化處理：將噴砂后的儲(chǔ)罐內(nèi)部放入磷化槽中進(jìn)行磷化處理，磷化液采用鋅系磷化液，磷化溫度控制在 50-60℃，磷化時(shí)間為 15-20 分鐘。磷化處理后，金屬表面形成一層致密的磷化膜（膜厚約 5-8μm），可進(jìn)一步提高涂層的附著力和耐腐蝕性。處理完成后，用去離子水將表面沖洗干凈，并在 80-100℃的溫度下烘干，確保表面無(wú)水分殘留。

（二）涂層噴涂

涂料調(diào)配：按照涂料說(shuō)明書的要求，將改性聚酰亞胺樹脂、固化劑和稀釋劑按一定比例（通常為樹脂：固化劑：稀釋劑 = 100:10:20，具體比例需根據(jù)產(chǎn)品型號(hào)調(diào)整）進(jìn)行混合攪拌。攪拌過(guò)程中采用電動(dòng)攪拌器，攪拌速度控制在 500-800r/min，攪拌時(shí)間為 15-20 分鐘，確保涂料混合均勻，無(wú)沉淀、結(jié)塊現(xiàn)象。調(diào)配好的涂料需在 2 小時(shí)內(nèi)使用完畢，以防涂料固化。

噴涂操作：采用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行涂層噴涂，噴涂壓力控制在 15-20MPa，噴嘴直徑選擇 0.8-1.2mm，噴涂距離保持在 200-300mm。采用縱橫交叉的噴涂方式，確保涂層均勻覆蓋儲(chǔ)罐內(nèi)部表面，避免出現(xiàn)漏噴、流掛等缺陷。單次噴涂厚度控制在 30-50μm，如需達(dá)到設(shè)計(jì)厚度（通常為 100-150μm），需進(jìn)行多次噴涂，每次噴涂間隔時(shí)間為 2-4 小時(shí)（具體間隔時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度和濕度調(diào)整），直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

（三）固化處理

涂層噴涂完成后，需進(jìn)行固化處理以確保涂層性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。固化過(guò)程分為兩個(gè)階段：

預(yù)固化階段：將噴涂好涂層的儲(chǔ)罐放入固化爐中，在 80-100℃的溫度下保溫 2 小時(shí)，使涂層中的稀釋劑充分揮發(fā)，避免在后續(xù)高溫固化過(guò)程中因稀釋劑揮發(fā)過(guò)快而導(dǎo)致涂層出現(xiàn)氣泡、針孔等缺陷。

完全固化階段：預(yù)固化完成后，將固化爐溫度逐步升高至 200-220℃，升溫速率控制在 5-10℃/min，避免因溫度驟升導(dǎo)致涂層開裂。在 200-220℃的溫度下保溫 4-6 小時(shí)，使涂層中的樹脂與固化劑充分反應(yīng)，形成致密、穩(wěn)定的涂層結(jié)構(gòu)。固化完成后，關(guān)閉固化爐，讓儲(chǔ)罐在爐內(nèi)自然冷卻至常溫，避免因快速冷卻而影響涂層性能。

三、非標(biāo)壓力容器雙層低溫液氮儲(chǔ)罐內(nèi)部涂層質(zhì)量控制與檢測(cè)

（一）原材料質(zhì)量控制

在涂層材料采購(gòu)過(guò)程中，需對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格篩選，選擇具有良好信譽(yù)和生產(chǎn)資質(zhì)的廠家。每批次采購(gòu)的改性聚酰亞胺樹脂、固化劑和稀釋劑均需提供產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣檢測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目包括材料的外觀、固含量、粘度、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等，確保原材料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。如發(fā)現(xiàn)原材料質(zhì)量不合格，應(yīng)立即停止使用，并與供應(yīng)商協(xié)商處理。

（二）施工過(guò)程質(zhì)量控制

表面預(yù)處理質(zhì)量檢測(cè)：在表面預(yù)處理完成后，采用表面粗糙度儀對(duì)金屬表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)，確保 Ra 達(dá)到 5-8μm；同時(shí)，采用白布擦拭法檢查表面脫脂效果，白布上無(wú)油污、灰塵等雜質(zhì)即為合格。對(duì)于磷化處理后的表面，采用劃格法檢查磷化膜的附著力，并通過(guò)鹽霧測(cè)試（測(cè)試時(shí)間為 24 小時(shí)）檢驗(yàn)磷化膜的耐腐蝕性，確保磷化處理質(zhì)量符合要求。

涂層噴涂質(zhì)量檢測(cè)：在涂層噴涂過(guò)程中，定期采用濕膜測(cè)厚儀檢測(cè)涂層的濕膜厚度，確保單次噴涂厚度控制在 30-50μm。同時(shí)，觀察涂層表面外觀，如發(fā)現(xiàn)漏噴、流掛、針孔等缺陷，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理。每噴涂一道涂層后，需進(jìn)行附著力測(cè)試（采用劃格法），確保涂層附著力符合要求。

固化過(guò)程質(zhì)量控制：在固化過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控固化爐內(nèi)的溫度變化，確保溫度按照預(yù)設(shè)的固化曲線進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)溫度偏差。同時(shí)，記錄固化過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)（如升溫速率、保溫溫度、保溫時(shí)間等），形成固化過(guò)程記錄文件，以便后續(xù)追溯。

（三）成品質(zhì)量檢測(cè)

外觀檢測(cè)：涂層固化完成后，采用目視法對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部涂層表面進(jìn)行外觀檢測(cè)，涂層表面應(yīng)平整、光滑，無(wú)開裂、脫落、流掛、針孔、氣泡等缺陷，顏色均勻一致，符合設(shè)計(jì)要求。

厚度檢測(cè)：采用干膜測(cè)厚儀對(duì)涂層厚度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在儲(chǔ)罐內(nèi)部表面（每平方米至少設(shè)置 3 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)），涂層厚度應(yīng)在 100-150μm 范圍內(nèi)，且厚度偏差不超過(guò) ±10%，即為合格。

附著力檢測(cè)：按照 GB/T 9286-1998 標(biāo)準(zhǔn)，采用劃格法對(duì)涂層附著力進(jìn)行檢測(cè)，劃格刀的切口深度應(yīng)達(dá)到基材表面，觀察切口邊緣的涂層脫落情況，附著力等級(jí)達(dá)到 0 級(jí)即為合格。

耐腐蝕性檢測(cè)：采用中性鹽霧測(cè)試（GB/T 10125-2021 標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)涂層的耐腐蝕性進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試溫度為 35℃，鹽霧濃度為 5% 氯化鈉溶液，測(cè)試時(shí)間為 1000 小時(shí)。測(cè)試完成后，觀察涂層表面無(wú)銹蝕、起泡、剝落等腐蝕現(xiàn)象，即為合格。

隔熱性能檢測(cè)：將儲(chǔ)罐抽真空至設(shè)計(jì)真空度（通常為 1×10?³Pa 以下），然后充裝液氮至額定容積，在常溫環(huán)境下（25℃）放置 24 小時(shí)，測(cè)量液氮的蒸發(fā)量，計(jì)算日蒸發(fā)率。日蒸發(fā)率應(yīng)低于 0.5%（額定容積），即為合格。

化學(xué)惰性檢測(cè)：采集儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存 72 小時(shí)后的液氮樣品，按照 GB/T 14599-2021 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)液氮的純度進(jìn)行檢測(cè)，包括氧含量、水含量、二氧化碳含量、總烴含量等指標(biāo)。各項(xiàng)指標(biāo)均需符合高純氮的要求，確保涂層無(wú)有害物質(zhì)釋放，不影響液氮純度。