防腐襯里在海水淡化工藝的應(yīng)用實(shí)例及節(jié)材節(jié)能性分析

鄧丁華，楊興濤，尹濤(青島百發(fā)海水淡化有限公司，山東 青島 266510)

0 引言

青島百發(fā)海水淡化廠在應(yīng)用碳鋼襯里防海水腐蝕方面，使用一種有著長(zhǎng)效防腐、承受水錘、低水流損失等諸多優(yōu)點(diǎn)的涂裝工藝——改性SEBF防腐襯里技術(shù)，能夠達(dá)到較好的工藝要求和節(jié)約成本的要求，具體應(yīng)用工藝段有多種，針對(duì)海水淡化各工藝段的特點(diǎn)，以工藝要求為出發(fā)點(diǎn)，以降低成本為方向進(jìn)行一系列試用和改進(jìn)，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益，積累了諸多經(jīng)驗(yàn)。

改性SEBF系列涂層是中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研制的一種新型液體噴涂工藝涂料，可承受海水長(zhǎng)期浸泡，在60 ℃時(shí)的濃鹽水(10%NaCl)環(huán)境下的浸泡防腐試驗(yàn)(1年)無(wú)化學(xué)腐蝕出現(xiàn)，吸水率小于3%，試驗(yàn)結(jié)果判定為優(yōu)，經(jīng)該廠膠州灣處理前海水浸泡試驗(yàn)(2年)，判定為理想狀態(tài)下的防海水腐蝕涂層。

改性SEBF涂料主要由環(huán)氧樹(shù)脂、填料、流平劑、固化劑、偶聯(lián)劑等組成，其中填料是為調(diào)制涂層的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性等而加入的無(wú)機(jī)物，是涂料的主要原料[1]。

1 改性SEBF防腐襯里應(yīng)用在管道中

在海水預(yù)過(guò)濾工藝段的排放管道上，因裝置運(yùn)行需要，排放管道需要承受較大水流沖擊，管道振動(dòng)頻繁而無(wú)規(guī)則(6～10/h)。初始設(shè)計(jì)使用DN200玻璃鋼管道，在運(yùn)行負(fù)載較小的時(shí)間里尚能滿足需要，但隨著產(chǎn)水量的提高，增加了排放管道的負(fù)載，排放含有較多的雜質(zhì)在產(chǎn)生水錘時(shí)對(duì)管道的沖擊也較大，出現(xiàn)過(guò)數(shù)次因過(guò)濾器排放管道破裂，重新選擇管道材質(zhì)成了當(dāng)時(shí)的首要問(wèn)題。該廠結(jié)合SS316L、玻璃鋼、PE等材質(zhì)的性能對(duì)比，以及運(yùn)行耐用性考慮決定選用碳鋼管內(nèi)防腐涂層作為管道更新的方向。管道安裝采用了改性SEBF粉末熱噴涂管道內(nèi)涂層和現(xiàn)場(chǎng)人工涂刷作業(yè)相結(jié)合的形式，即管件、接頭均在涂層車(chē)間完成涂裝，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，部分焊接管件接口部分現(xiàn)場(chǎng)焊接完成后現(xiàn)場(chǎng)涂刷。經(jīng)改造后，解決了長(zhǎng)期困擾運(yùn)行的水錘產(chǎn)生的振動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)1年的使用，內(nèi)壁防腐層光滑無(wú)磨損，頻繁海水雜質(zhì)沖擊下無(wú)內(nèi)壁銹蝕、防腐層脫落，如圖1所示。在該工藝段使用改性SEBF防腐襯里管道之后，生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行得到很好的保證，該工藝段未出現(xiàn)類(lèi)似的管道破裂事故。相關(guān)的管道檢查頻率由3～4次/年減少為1次/年，直接節(jié)約成本2～3萬(wàn)元/年。

圖1 經(jīng)過(guò)2年沖刷、浸泡的海水碳鋼管道內(nèi)壁

該廠在現(xiàn)場(chǎng)涂裝時(shí)，注意與普通防腐蝕油漆的區(qū)別，結(jié)合廠家指導(dǎo)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容，探索更新了部分涂刷工藝，總結(jié)如下：

(1)作業(yè)環(huán)境：除遵守油漆作業(yè)環(huán)境要求外，應(yīng)格外注意避免日曬，盡量通風(fēng)，溫度宜20 ℃以上作業(yè)粘結(jié)效果更好。

(2)基底處理：這是涂裝成敗的關(guān)鍵因素之一，要求工件表面必須無(wú)油、無(wú)水、無(wú)銹、無(wú)污且具有一定的光潔度、粗糙度和活化度?？刹捎脟娚胺ㄟM(jìn)行處理，噴砂后用凈化風(fēng)吹凈基體表面附著的砂粒灰塵，清潔度達(dá)Sa2.5級(jí)，粗糙度達(dá)80～100 μm[2]?；滋幚砟繙y(cè)應(yīng)明顯金屬光澤。

(3)基底處理完畢干燥后，應(yīng)及時(shí)涂刷底漆，底漆在調(diào)配時(shí)宜使用攪拌機(jī)強(qiáng)制攪拌均勻，粘度＞70 S，攪拌時(shí)間宜在15～20 min以上。

(4)在基底刷涂后，應(yīng)觀察涂刷面有無(wú)氣泡、流液等，及時(shí)補(bǔ)刷，遇接縫及法蘭反邊，可多次刷涂，確保密貼。法蘭反邊涂刷位置應(yīng)包括密封水線在內(nèi)，基底涂刷應(yīng)遵循涂刷完畢后無(wú)外露金屬層。

(5)待基底干燥后(干燥時(shí)間＞24 h，如達(dá)不到干燥時(shí)間，可強(qiáng)制通風(fēng)干燥，可節(jié)省10～12 h)，方可涂刷上面層。上面層涂料配合比嚴(yán)格按照廠家配料，施工前需攪拌均勻，且隨拌隨用，涂刷上面層時(shí)還應(yīng)注意：涂刷完畢后表面應(yīng)均勻無(wú)流淌，毛刷宜使用彈性較好的專用毛刷；發(fā)現(xiàn)未密貼處可用毛刷擠壓，宜刷二遍，第一遍和第二遍間隔時(shí)間2～4 h為宜。其初凝時(shí)間可預(yù)先調(diào)制，該廠使用初凝4 h的產(chǎn)品，后期強(qiáng)度和凝固時(shí)間均較理想。

2 SEBF防腐襯里應(yīng)用在大面積格柵中

該廠使用多級(jí)過(guò)濾格柵的方式，設(shè)置兩道靜置格柵濾網(wǎng)，定期取出清理。選用普通碳鋼格柵(100 mm)做一道攔污，另有316不銹鋼(50×50 mm)格柵網(wǎng)組成格柵攔網(wǎng)。以往在廠內(nèi)大修時(shí)，需要把格柵更換，否則格柵和框架銹蝕與軌道連黏，很難再利用軌道取出水面檢查。且取出的格柵多有銹蝕和變形損壞。2019年年中，該廠選擇用改性SEBF粉末熱噴涂技術(shù)對(duì)成品件-碳鋼格柵進(jìn)行改造，以求節(jié)省格柵維修次數(shù)和時(shí)間，進(jìn)而節(jié)約成本。施工方式采用格柵濾網(wǎng)在涂料噴涂車(chē)間加工后整體運(yùn)回現(xiàn)場(chǎng)安裝。經(jīng)周期檢查(1次/年)，涂層格柵無(wú)銹蝕、破損，且外涂裝經(jīng)擦拭后光滑、亮澤，格柵軌道軸部分活動(dòng)靈活，行走順暢，無(wú)卡塞情況，如圖2所示。該項(xiàng)改造為該廠解決了頻繁更換進(jìn)水格柵濾網(wǎng)的問(wèn)題，大大節(jié)省了維修費(fèi)，減少安拆作業(yè)造成寶貴的維修時(shí)間的浪費(fèi)，成為該廠格柵改造的標(biāo)桿性項(xiàng)目。以后，該廠以此為藍(lán)本，成功試驗(yàn)改造了多項(xiàng)針對(duì)海水腐蝕造成的過(guò)濾格柵類(lèi)型維修難點(diǎn)，僅此一項(xiàng)改造降低維修費(fèi)用5萬(wàn)以上。

圖2 在海水中使用2年的過(guò)濾格柵

3 改性SEBF防腐襯里應(yīng)用在海水輸送泵上

因其在海水介質(zhì)的水泵葉輪上的應(yīng)用較普遍，國(guó)內(nèi)案例較多，涂刷設(shè)計(jì)、制作上較為成熟，該廠應(yīng)用雙吸離心泵葉輪(碳鋼)工廠涂裝的工藝(0.8 mm)，在加工精度和動(dòng)平衡的控制中該廠選擇先校準(zhǔn)動(dòng)平衡(出廠動(dòng)平衡允許值在10 g以內(nèi))，后在噴涂車(chē)間整體噴涂的方法，可較好的控制成本和精度，在配合面處理上，如葉輪與口環(huán)間隙較小的葉輪耐磨環(huán)的涂層會(huì)處理的較厚些，一般在120～150 mm之間，這有利于后加工調(diào)整葉輪與口環(huán)的間隙。另外，在使用過(guò)程中，還發(fā)現(xiàn)在葉輪的銳角面不利于抵抗水流沖擊，所以該廠在加工葉輪時(shí)會(huì)在設(shè)計(jì)階段提出鈍角過(guò)度的要求。在使用過(guò)程中耐腐蝕效果較好，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的涂裝葉輪機(jī)械性能保持穩(wěn)定，無(wú)明顯的氣蝕、砂眼、防腐層脫落等情況，在使用2年后涂層表面仍能夠加工切削表面涂層以調(diào)整動(dòng)平衡度。比較更換不銹鋼葉輪的成本降低40%以上，且大水流沖擊作用下有更低的振動(dòng)參數(shù)(相較非涂層葉輪降低1～2 mm/s)。

4 改性SEBF在其他海水淡化工藝段的應(yīng)用

該廠在海水淋撒的支架以及有腐蝕性液體防護(hù)要求的支架上，應(yīng)用此類(lèi)涂料也有較好的使用效果，較一般防腐涂料使用年限長(zhǎng)，經(jīng)1年的使用判斷，幾乎無(wú)表面腐蝕以及內(nèi)部反銹的問(wèn)題，在外表美觀要求高的場(chǎng)合仍可適用，并可長(zhǎng)時(shí)間保持清掃后的美觀，而在類(lèi)似位置刷普通環(huán)氧樹(shù)脂涂料，一般需要每年打磨涂刷一次，以保持整潔。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合該廠在2年的應(yīng)用，改性SEBF涂層工藝在海水中連續(xù)使用較穩(wěn)定，特別適用于海水輸送過(guò)流部件的防腐涂裝較為理想，管道內(nèi)壁水流沖擊影響小，水流損失小，涂層表面在使用2年后仍能保持內(nèi)壁光滑。在格柵、濾網(wǎng)等大面積過(guò)濾部件的應(yīng)用上，改性SEBF涂層工藝性能更勝一籌，能夠較大降低部件的損壞頻率，能夠使海水浸泡部件的正常使用壽命延長(zhǎng)數(shù)倍，實(shí)現(xiàn)了降低成本和保證供水穩(wěn)定性的二者兼顧。在海水浸泡、防腐等表面處理工藝中，長(zhǎng)期無(wú)維修條件的工藝段可優(yōu)先選用此類(lèi)涂料。