發(fā)電廠凝汽器管板及水室防腐處理新技術的應用

焦占付，嚴 輝，沈 杰

（1.石家莊高新區(qū)海怡防腐科技有限公司，石家莊 050035；2.邯鄲熱電廠，河北 邯鄲 056004）

1 概述

凝汽器是發(fā)電廠的一個重要設備。由于凝汽器水側循環(huán)水補水通常采用江、河、湖水甚至城市污水等，氯離子含量高，腐蝕環(huán)境嚴重；在運行時凝汽器水側循環(huán)水溫度在40～50 ℃。在經(jīng)過一個階段的運行后，凝汽器管板和水室腐蝕嚴重，特別是凝汽器管板和銅管或不銹鋼管的接觸處，由于鋼鐵材料、銅或不銹鋼的腐蝕電位的不同，在循環(huán)水的強腐蝕環(huán)境下，往往產(chǎn)生異金屬電偶腐蝕，造成循環(huán)水向汽側凝結水的滲漏，影響凝汽器汽側真空度，并使得鍋爐迅速結垢，嚴重威脅機組安全運行。在循環(huán)水的腐蝕環(huán)境下，在長期運行后，凝汽器水室和管板還會產(chǎn)生均勻腐蝕，引起鋼板厚度減薄，對機組的安全運行形成潛在威脅［1］。

傳統(tǒng)凝汽器管板及水室的防腐工藝是：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂底漆→涂面漆。

在傳統(tǒng)防腐施工中造成涂層失效的主要原因是鋼鐵表面預處理不達標，如除銹程度不夠，鋼鐵表面存在油污，噴砂后的鋼鐵表面沒有及時涂底漆，鋼鐵表面二次生銹。據(jù)資料介紹，由于鋼鐵表面處理不達標造成的涂層失效占涂層失效事故的60%～70%。因而，加強防腐處理前鋼鐵表面的預處理，對于整個防腐處理涂層的質量至關重要［2］。

傳統(tǒng)凝汽器管板及水室防腐施工中涂料的選擇通常選擇環(huán)氧樹脂涂料。環(huán)氧樹脂涂料在避光環(huán)境中具有耐酸堿，與基體結合力牢固，可在60 ℃以下長期工作，價格較為低廉。但環(huán)氧樹脂的韌性不好，特別是在銅管（或不銹鋼管）與管板接觸處和水室角落處，由于熱脹冷縮和應力的作用，使得脆性環(huán)氧樹脂涂層脫落或鼓泡，造成涂層失效。據(jù)統(tǒng)計，由于涂料選擇不當或涂料本身原因，造成的涂層失效占失效事故的30%～40%。

采用傳統(tǒng)防腐處理工藝，涂層在使用2年以內(nèi)即出現(xiàn)鼓泡、脫落的現(xiàn)象，使得防腐涂層體系失效。

2 凝汽器管板及水室防腐新工藝

2.1 工藝流程

通過仔細研究凝汽器管板及水室的腐蝕環(huán)境，防腐涂層失效原因，經(jīng)過大量試驗，在噴砂后刷涂一遍銹轉化劑，提高了涂層與基體的結合力；通過對環(huán)氧樹脂的改良，提高了環(huán)氧樹脂的韌性，達到了一個大修期內(nèi)（6年）管板及水室基本沒有腐蝕的目的。

凝汽器管板及水室的防腐新工藝是：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂銹轉化劑→干燥→涂底漆→涂面漆→固化。

在凝汽器管板及水室的防腐新工藝中，更加重視防腐施工前的預處理，通過噴砂后在鋼鐵表面涂刷銹轉化劑，使得鋼鐵表面活性降低，生成的磷酸鐵鹽屬于鈍態(tài)物質，增加了鋼鐵基體和環(huán)氧樹脂的結合力。改性環(huán)氧樹脂的使用，使得環(huán)氧樹脂具有更高的韌性，可以抵抗凝汽器在運行期間在涂層中產(chǎn)生的應力，提高涂層在使用期間的完整性，延長凝汽器安全運行壽命。

2.2 試驗方法

試驗分3組進行，第1組是常規(guī)涂裝工藝，即噴砂后的冷軋板直接涂普通環(huán)氧樹脂；第2組是考察環(huán)氧樹脂改性后對涂層性能的影響；第3組是檢驗噴砂后冷軋板在空氣中放置一個階段，鋼鐵表面出現(xiàn)微銹后，但還沒有產(chǎn)生嚴重銹蝕前的狀態(tài)下，涂刷銹轉化劑后對涂層與基體結合力的影響［3］。試驗過程如下。

2.2.1 銹轉化劑的配制

復配材料：有機磷酸（HEDP）0.5%～2%，單寧酸0.2%～1%，緩蝕劑0.2%，助劑適量，其余水。

復配過程：在400～600r／min的攪拌下，首先將有機磷酸溶于水，然后加入單寧酸，緩蝕劑，助劑，攪拌均勻，過濾備用。

2.2.2 環(huán)氧樹脂改性

材料：E－44環(huán)氧樹脂，聚酰胺樹脂，鄰苯二甲酸二辛脂、丙酮等；改性過程：在200～400r／min的攪拌下，開通冷卻水，依次加入丙酮、聚酰胺樹脂，鄰苯二甲酸二辛脂，環(huán)氧樹脂，攪拌均勻，過濾備用。

2.2.3 試驗過程

鋼板：取厚3mm，長10cm，寬5cm 表面沒有缺陷的冷軋鋼板，備用；噴砂：石英砂粒子尺寸0.6～1.2mm，沙粒噴射速度大于75m／s，壓縮空氣大于0.6MPa，噴砂過程中噴嘴與鋼鐵表面保持垂直，噴砂后鋼鐵表面的除銹等級大于Sa2.5以上，表面粗糙度Rz為60～80μm；將噴砂后鋼板用酒精擦洗后放置4h，備用；涂漆：1號直接涂E－44環(huán)氧樹脂，2號涂改性后環(huán)氧樹脂，3號先涂銹轉化劑，然后干燥2h，最后涂改性環(huán)氧樹脂。每個樣板分別涂2遍環(huán)氧樹脂底漆，3遍環(huán)氧樹脂面漆，下一遍與上一遍垂直涂刷。每一遍漆膜厚度要求大于100μm 以上，總厚度要求大于500μm 以上。所有涂層室溫固化168h以上，然后進行性能測試。

2.2.4 性能測試依據(jù)

測試依據(jù)GB／T 1720－1989《涂膜附著力測定法》；GB／T 1731－1993《漆膜柔韌性測定法》；GB／T 1763－1989《漆膜耐化學試劑性測定法》。

2.3 試驗結果及討論

2.3.1 銹轉化劑試驗結果

外觀：淡紅色透明液體、無沉淀；pH 值：1～2；總酸度（點）：460±30；游離酸度（點）：220±20；密度：1.12±0.02。

使用上述配置的銹轉化劑，涂刷于微銹的鋼鐵表面，0.5h 以后，鋼鐵表面由微黃色轉變?yōu)楹诤稚?。沖擊試驗和劃格試驗表明轉化層與鋼鐵基體的結合牢固。結果見表1。

表1 漆膜性能測試結果

2.3.2 漆膜試驗結果

將涂好漆膜的1號、2號、3號樣板，固化168h以上，按2.2.4中國標測定漆膜性能，具體性能參數(shù)如下。

2.3.3 試驗結果討論

通過試驗結果可以看出，在鋼鐵表面噴砂之后，由于需要清理廢石英砂等，鋼鐵表面一般放置4h以后才能涂底漆。由于鋼鐵表面的高活性和空氣中濕度及氧的作用，鋼鐵表面會生成一層氧化亞鐵膜層，直接涂漆就會影響漆膜與基體的結合力。涂刷一層銹轉化劑后，鋼鐵表面的氧化亞鐵膜會和單寧酸、有機磷酸反應，生成不溶于水的單寧酸鐵絡合物，增加了漆膜與基體的結合力，從而提高了漆膜的耐腐蝕性能。在鋼鐵表面生成的銹轉化層，在凝汽器的環(huán)境中可以保證48h內(nèi)不生銹，保證了防腐施工的順利進行，也給高質量的防腐涂層創(chuàng)造了條件。

通過環(huán)氧樹脂改性，特別是添加增韌劑和聚酰胺樹脂后，環(huán)氧樹脂和基體的結合力進一步得到提高，柔韌性更好，初固化時間和完全固化時間進一步縮短，保證了凝汽器在運行條件下端部及水室不發(fā)生腐蝕，從以上試驗結果可以看出，環(huán)氧樹脂涂層具有極好的耐水性、耐酸性和耐堿性。這是由于環(huán)氧樹脂固化后，具有特別好的密實性和基體的結合力。這些特性，適合運用于凝汽器水室及端部防腐使用。

通過對傳統(tǒng)的防腐工藝改良，采用如下防腐新工藝：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂銹轉化劑→涂底漆→涂面漆。

3 應用情況及效果

采用防腐新工藝后，在邯鄲電廠11號、12號和13號機組經(jīng)過6年的運行，漆膜基本沒有出現(xiàn)鼓泡、脫落現(xiàn)象，保證了機組的安全運行。圖1是傳統(tǒng)防腐工藝運行6年后，采用新防腐施工工藝前的圖片，原有防腐涂層脫落嚴重。圖2是采用新防腐施工工藝涂漆后的圖片。圖3是采用新防腐施工工藝后機組運行6年后的圖片，從圖2、3可以看出，經(jīng)6年運行后，涂層基本完整，沒有出現(xiàn)脫落、鼓泡現(xiàn)象。

圖1 防腐施工前

4 結束語

圖2 防腐施工后

圖3 運行6年后

通過噴砂后，在涂漆之前，首先刷涂銹轉化劑，保護了噴砂后活性鋼鐵表面不被迅速氧化，提高了漆膜與基體的結合力；通過環(huán)氧樹脂改性，進一步提高漆膜的柔韌性和與基體的結合力，大大提高了漆膜的耐腐蝕性能。機組運行證明，凝汽器端部和水室采用新的施工工藝，完全滿足了機組的防腐要求。

［1］竇照英.電力工業(yè)的腐蝕與防護［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1995.

［2］虞兆年.防腐蝕涂料和涂裝［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1999.

［3］中化化工標準化研究所.化學工業(yè)標準匯編 涂料與顏料（上）［M］.北京：中國標準出版社，2003.