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    火電廠重防腐涂料如何選材?
    時間:2019-08-29 14:17:22
    我國是一個能源結構以燃煤為主的國家,能源結構特點導致了較多嚴重腐蝕情況,形成了酸雨等污染情況。燃煤火電引起的大氣污染相當嚴重,屬煤煙型污染,粉塵、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是大氣中的主要污染。
        火電廠是一個復雜的腐蝕環境,除了由于燃煤引起的嚴重大氣腐蝕外,它還涉及到各類儲罐內壁腐蝕,循環水管外壁和內壁、高溫絕熱部位等,以及腐蝕環境最為惡劣的煙氣脫硫系統(FGD)。
    大氣腐蝕環境下鋼結構
     
        火力發電站使用的燃料有重油和煤炭等,在運行過程中,會釋放出大量硫化物等腐蝕性氣體,與空氣中的水汽或雨水相結合形成酸性溶液。煤灰在鋼結構上面的沉積,會形成電解質,加速鋼結構的電化學腐蝕。因此,火力發電站的防腐蝕問題就成為了生產與維護的重要內容之一。
     
        火電廠中,處于大氣腐蝕環境下的鋼結構主要涉及到:
     
        (1)  鍋爐鋼結構
     
        (2)  主廠房鋼結構
     
        (3)  輸煤系統:卸煤機、堆取料機、吊機和輸煤棧橋
     
        (4)  管道外壁
     
        (5)  儲罐外壁
     
        這些大氣環境下的腐蝕等級,由于處于火電廠的腐蝕環境中,根據國際標準“鋼結構的防腐蝕涂料系統的腐蝕保護”ISO12944-2,可以確定為高等級的環境C4級別,按照長效防腐15年以上的要求,可以采用的長效防腐蝕涂料系統。
     
        水性重防腐涂料系統,近年來已經在技術上得到了很好的發展,相應的涂料系統通過了相當苛刻的耐腐蝕試驗測試外,也在實踐中得到了滿意的效果,因此,這里除了介紹溶劑型涂料系統,還同時介紹了相應的水性重防腐涂料系統。
     
        溶劑型涂料系統的底漆可以采用環氧富鋅底漆和無機富鋅底漆兩類。相比較之下,采用環氧富鋅底漆時,施工性能要更好一些;采用無機富鋅底漆時,要注意干膜厚度不能超過一定的范圍(通常為150微米左右),否則會造成漆膜開裂;另外無機富鋅底漆表面呈多孔狀結構,覆涂后道中間漆時,需要采用霧噴/統噴的技巧,否則溶易出現針孔氣泡;溶劑性無機富鋅底漆的固化要求較高的相對濕度,R.H.65%以上,在23℃時,涂覆后道漆的時間要16個小時以上;環氧富鋅底漆依靠固化劑固化,在23℃時,只要2個小時左右即可涂覆中間漆。
        水性重防腐涂料系統除了對環保和施工人員健康有益外,在鋼結構加工制作過程中,無須回避周邊的火工作業,并且漆膜干燥相當快,這就意味著可以加快涂覆過程,通常在一天之內可以完成三道涂料系統,這就為鋼結構加工制作單位加快了制作過程,節省了大量的時間和金錢。
     
    儲罐內壁
     
        火電廠的儲罐防腐蝕涂料系統,涉及到外壁和內壁兩部分。儲罐外壁的涂料系統可以參考大氣環境下的防腐蝕涂料系統。電廠的儲罐比較復雜,主要涉及有飲用水罐、消防水罐、消防過濾水罐、冷凝水、去離子水罐、燃油、去離子水補給系統罐等。其中冷凝水罐由不銹鋼制成。
     
        火電廠儲罐沒有特別的腐蝕介質,可以采用的涂料系統有純環氧樹脂涂料和酚醛環氧涂料。用于飲用水罐內壁的涂料要求達到飲用水質的衛生標準。去離子水罐的涂料不能含有任何離子,以減少水對鍋爐水冷壁以及蒸汽輪機的腐蝕。燃油儲罐內壁,如果設計要求采用抗靜電涂料,則必須按要求采用相應的抗靜電涂料系統,無機富鋅涂料由于鋅粉為導電顏料,也可以作為燃油儲罐內壁涂層使用。
     
    循環水管
     
        火電廠的循環水管也是嚴重的腐蝕部位,防腐蝕要求達到20年。除了采用高性能防腐蝕涂料外,還結合了陰極保護措施。為了節約淡水資源,在濱?;痣姀S都采用海水作為冷卻水使用。根據ISO 12944-2,循環水管外壁屬于Im3埋地腐蝕環境,內壁屬于Im1淡水或Im2海水腐蝕環境。循環水管中的防腐蝕涂料漆膜要求在海水中有優異的附著力,并且在長期管道通海水的情況下,漆膜保持其優良性能不脫落。漆膜具有極強的耐磨性能,以便能抵抗管道回填過程中所產生的摩擦和刮傷,漆膜良好的柔韌性能抵御施工過程中的沖擊和碰撞,保證漆膜的完好。涂料系統要與陰極保護系統有良好的相容性。
        傳統上管道上采用的都是環氧煤瀝青涂料,根據國內外對于大口徑水管方面的防腐蝕經驗,環氧煤瀝青涂料有著諸多的缺點,比如漆膜為黑色,有著“偷光”作用,不利于施工質量的控制和維修,更不利于日后的管道檢修作業。瀝青還有著致癌作用,在歐美國家已經開始限制其使用。三峽水利樞紐一期工程中壓力水管采用的是環氧煤瀝青漆,在三期工程時,經過嚴格的測試論證,改用了不含瀝青的改性環氧涂料和無溶劑環氧涂料。由于無溶劑涂料的施工對于噴漆設備和施工人員都有著非常高的要求,因此高固體份改性環氧涂料是較為合適的涂料產品,可以用按照常規的施工方法和程序進行施工。高固體份改性環氧涂料在國外很多大型水電站的壓力水管和火電廠的循環水管中有著成功的使用記錄。
     
    高溫和隔熱部位
     
        火電廠的碳鋼管道會涉及到高溫部位,需要使用耐高溫涂料進行防護。新建火電廠的碳鋼管道可能會涉及到不同的溫度范圍,因此不同溫度范圍的管道可能會選用相應的耐高溫涂料。
     
        化學固化類涂料,如環氧樹脂涂料和聚氨酯涂料產品,最大可以耐120℃的高溫,因此,在120℃以下溫度范圍,可以采用通常的防腐蝕涂料系統,需要注意的是丙烯酸聚氨酯面漆在100℃以上,淺色的漆膜會發黃,不過這并不影響其防腐蝕性能。
     
        醇酸鋁粉耐熱漆以及有機硅酸改性的醇酸樹脂漆可以耐200℃的高溫。
     
        保溫隔熱層內的涂料系統必須考慮這種情況,需要注意到一旦隔熱層破損,里面就會積聚水汽,呈酸性的冷凝水是主要的腐蝕因素,采用耐熱達230℃的酚醛環氧樹脂涂料,無機硅酸鋅涂料可以耐400℃的高溫,因此,只要管道溫度在400℃以內,完全可以把無機硅酸鋅底漆作為通用的防銹底漆,這樣可以減少涂料品種的應用,這樣除了設計方面的簡便之外,更可以減輕實際加工和噴漆過程中的麻煩。因為大量的管道堆放在現場,在施工初期要很好地區分開不同介質不同溫度范圍,是很復雜的,施工人員同時要頻繁地更換涂料品種和施工器具,實際作業比較麻煩。如果僅使用一種底漆,就可以大大簡化工作程序和工作量。
     
        根據NACE的研究,在氯化鈉溶液中(70~80℃),鋅會發生極性逆轉,這種情況下采用無機富鋅底漆,反過來鋼鐵成了陽極去保護鋅粉了。并且鋅粉在酸性或堿性環境中,易于溶于溫水環境,鋅粉消耗了,也就失去了保護作用。為了避免這種情況發生,可以在無機富鋅底漆表面罩一道有機硅鋁粉漆。
     
        在500~600℃的高溫環境下,可以使用有機硅鋁粉耐熱涂料。漆膜厚度通常只有20~30微米厚,可以涂兩道,但是不能涂的太厚,以免影響熱傳導性。
     
    煙氣脫硫系統
     
        火力發電廠中使用的煤含有硫,在生產過程中產生二氧化硫,嚴重影響大氣環境。迫于環境保護的壓力,煙氣脫硫(Fuel Gas Desulfurization 簡稱“FGD”)已經是火電廠二氧化硫控制的主要手段。因此FGD煙氣脫硫裝置在很多電廠中成為了必不可少的配套項目,建設時沒有的,現在也開始上煙氣脫硫裝置。
     
        火力發電廠的煙氣脫硫技術中,最主要的工藝是濕法石灰石膏法。在該工藝中,含有SO2的煙氣經除塵后進入換熱器降溫,再進入吸收塔與石灰石漿液接觸脫硫后升溫排放。在整個工藝流程中煙氣脫硫裝置,由于煙氣中存在著大量SO2和其它腐蝕介質,煙氣脫硫裝置時時承受著多種化學介質的侵蝕。而煙氣脫硫裝置系統龐大,維修困難。為了保證煙氣脫硫裝置的長期正常運行,采用的防腐蝕材料有不銹鋼,高合金復合鋼板,橡膠以及玻璃鱗片襯層涂料等。
     
        氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠襯里技術是煙氣脫硫系統防腐蝕的主要技術之一,它的突出優點是與鋼鐵的結合力強,襯層致密,抗滲透性強,而且具有一定的彈性和耐磨性。采用橡膠襯里的缺陷是襯里質量受黏結操作的影響較大,鼓泡脫層等是常見的問題。
     
        采用涂料進行煙氣脫硫裝置的防腐蝕也是切實有效的方法。一般情況下,防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到侵蝕,基體樹脂首先產生失重、變色等情況,之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況,最后導致防腐蝕層失效,尤其后者,由于滲透等因素,加速了具有腐蝕性的化學介質滲入到防護層的內部。因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時,應采取有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質或水蒸汽的滲透作用。一般的涂料通常都不能耐高溫強酸的煙氣脫硫嚴酷的腐蝕環境,最好的涂料是使用耐化學性強,又具有耐溫性能的乙烯酯玻璃鱗片涂料。乙烯酯樹脂,特別諾伏勒克乙烯酯樹脂,有著超強的耐化學品和耐滲透性,可長期耐180℃。
     
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