淺談防酸堿涂料施工的質(zhì)量控制

鄭元培

南京揚子石化工程有限責(zé)任公司 江蘇南京 210048

30 萬t/ a 烷基化裝置是揚子石化汽油質(zhì)量升級項目的主體裝置，采用國際先進(jìn)的杜邦Stratco 硫酸法工藝。烷基化反應(yīng)的原理是異丁烷和丁烯進(jìn)料、裝置循環(huán)異丁烷及冷劑共同進(jìn)入反應(yīng)器，在硫酸催化劑的作用下，生成烷基化油。硫酸是烷基化裝置的主要腐蝕劑，生產(chǎn)過程中的流出物如果處理不當(dāng)，會對裝置內(nèi)的設(shè)備基礎(chǔ)、框架平臺和地面造成嚴(yán)重腐蝕[1]。因此，對烷基化裝置中易腐蝕區(qū)域進(jìn)行有效防護(hù)，是現(xiàn)場施工的重要控制點之一。

1 現(xiàn)場概況

30 萬t/ a 烷基化項目防酸堿區(qū)域原設(shè)計面積為土建部分4103m2，鋼結(jié)構(gòu)部分731m2，合計4834m2。參考天津烷基化、齊魯烷基化防酸堿區(qū)域的使用情況，結(jié)合揚子烷基化現(xiàn)場實際情況，業(yè)主要求針對活性炭反應(yīng)器、廢酸罐、稀酸罐、冷凝器、轉(zhuǎn)化器及涉酸管道等易產(chǎn)生酸性介質(zhì)泄漏區(qū)域的平臺及鋼結(jié)構(gòu)，增加防酸堿處理面積2830m2，共計7664m2。

根據(jù)中國石化工程建設(shè)有限公司（以下簡稱設(shè)計單位） 提供的防酸堿腐蝕技術(shù)規(guī)定（文件號：16000CVDP01- 0005），防酸層技術(shù)要求共分四個部分，見表1。由表可見，烷基化裝置硫酸濃度高達(dá)98%，溫度集中在60～80℃之間。市面上使用的普通防腐涂料，使用溫度一般在100℃以下，基本不耐酸堿，防護(hù)期一般為1～2 年,在烷基化裝置高腐蝕環(huán)境中無法起到防腐作用。

表1 防酸層技術(shù)要求

經(jīng)過與天津烷基化、齊魯烷基化的多次交流，項目組發(fā)現(xiàn)設(shè)計單位提供的設(shè)計文件與裝置內(nèi)實際情況不完全一致，例如188 單元高溫酸處理區(qū)域短時溫度高達(dá)185℃，在實際使用過程中如果涂料耐熱性能不達(dá)標(biāo)，會導(dǎo)致涂層起泡、脫落，直接影響整體防酸堿層的使用壽命。因此，為保障烷基化項目防酸堿施工質(zhì)量，原材控制和工序控制缺一不可。

2 供應(yīng)商比選

根據(jù)揚子石化物資采購管理規(guī)定，該批防腐涂料屬于甲供材料。在收到材料計劃后2 月內(nèi)，物資采購中心著手組織防腐漆框架供應(yīng)商進(jìn)行詢價，先后有兩家供應(yīng)商參與，按照設(shè)計要求提供相關(guān)資料并取樣送檢。與此同時，考慮到該批涂料的特殊性，為保障產(chǎn)品質(zhì)量、推進(jìn)現(xiàn)場進(jìn)度、降低施工成本，項目組提前介入，與設(shè)計單位推薦的廠家北京天和眾智科技有限公司取得聯(lián)系。經(jīng)了解，中石化已完、在建的烷基化項目防酸堿涂料均由該廠家提供，其在烷基化項目防酸堿領(lǐng)域有著豐富的實際應(yīng)用經(jīng)驗。

2.1 產(chǎn)品性能

南京祥晟涂料有限公司、江蘇金陵特種涂料有限公司和北京天和眾智科技有限公司（前兩者為框架供應(yīng)商）分別提供以下涂料，酚醛環(huán)氧防腐涂料、酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片和QFSJ 耐腐蝕砂漿。通過廠家提供的產(chǎn)品資料及文獻(xiàn)查閱，將三種涂料性能進(jìn)行了匯總。

2.1.1 酚醛環(huán)氧防腐涂料

酚醛環(huán)氧防腐涂料廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)施中，有著附著力強、收縮率低、綜合防腐性能好的優(yōu)點。但是其耐酸性較差，如果長期處于酸性腐蝕介質(zhì)中，防腐涂層容易脫落。其產(chǎn)品可耐180℃高溫，耐20%硫酸溶液，附著力為12.7MPa[2]。

2.1.2 酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片以酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂為主要成膜物質(zhì)，添加耐熱填料與玻璃鱗片。乙烯基樹脂本身具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，而玻璃鱗片的添加使這一防腐襯層形成由連續(xù)的片層填料構(gòu)成的迷宮型密封體結(jié)構(gòu)，有效延長了腐蝕介質(zhì)滲透的途徑，廣泛應(yīng)用于煙道防腐施工，例如熱電廠燃煤鍋爐增設(shè)脫硫裝置項目曾使用類似涂料。當(dāng)溫度為100℃時，其耐80%硫酸溶液；溫度160℃時，耐70%硫酸溶液；溫度180℃時，耐60%硫酸溶液。附著力為7.8MPa[3]。

2.1.3 QFSJ 耐腐蝕砂漿

QFSJ 耐腐蝕砂漿為高分子樹脂活性涂料，采用脂環(huán)胺作為固化劑，利用活性增韌劑實現(xiàn)無溶化，具有強度大，防腐蝕性能好，耐高溫，無環(huán)境污染等諸多優(yōu)點，先后應(yīng)用于石家莊、天津、齊魯、安慶、鎮(zhèn)海等地烷基化項目防酸堿施工。其耐235℃高溫，耐98%硫酸溶液，附著力為8MPa[4]。

江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心提供的檢測報告顯示，在溫度為21℃～25℃，濕度為45%～55%的實驗室環(huán)境里，QFSJ 耐腐蝕砂漿的產(chǎn)品性能滿足設(shè)計要求。

上述三種涂料產(chǎn)品性能總結(jié)：

（1）酚醛環(huán)氧防腐涂料耐酸性能不滿足設(shè)計要求；

（2）QFSJ 耐腐蝕砂漿各項性能均滿足設(shè)計要求；

（3）酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片耐酸性能與設(shè)計要求有一定差距，但參考熱電廠燃煤鍋爐增設(shè)脫硫裝置項目，如施工過程中采用玻璃纖維布（FRP）加強，該涂料將對98%的濃硫酸產(chǎn)生優(yōu)異的耐受性。為此，將對后兩種涂料做進(jìn)一步比選。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工工序

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片：面層噴砂除銹+ 涂刷兩道底涂+ 刮涂酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片+ 貼襯玻璃纖維布+ 涂刷兩道面涂。

QFSJ 耐腐蝕砂漿：基層鑿毛+ 清洗找平+ 涂刷錨固涂料+ 涂刷QFSJ 耐腐蝕砂漿（內(nèi)含防滲層）+ 涂刷面層，其結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 QFSJ 耐腐蝕砂漿結(jié)構(gòu)圖

由此可見，酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片和QFSJ 耐腐蝕砂漿均有完善的施工工序，施工機具僅需配備真空攪拌機、砂輪機、角磨機、軸流風(fēng)機和常用檢測設(shè)備，工種僅需配備電工、噴砂工和油漆工，作業(yè)人員手工即可完成涂刷。

2.2.2 成品質(zhì)量

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片屬于溶劑型涂料，固含量為55%～60%，在催化反應(yīng)時會有部分未揮發(fā)溶劑殘留在防酸結(jié)構(gòu)層里，產(chǎn)生氣泡和針孔。而在施工過程中一旦發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，需采用砂輪機打磨至底表面，并形成夾角小于15°的坡形過渡；隨后用溶劑清洗，基層表面干燥后重新進(jìn)行底涂和玻璃鱗片施工。出現(xiàn)這種狀況既會影響施工質(zhì)量，又會增加施工成本。

QFSJ 耐腐蝕砂漿屬于無溶劑涂料，固含量高達(dá)97.1%，涂刷時對底材濕潤性好，流平性及豐滿度佳，不易產(chǎn)生氣泡和針孔。該涂料固化后收縮率低，經(jīng)過錨固層粘結(jié)，附著力高達(dá)8MPa。并且填料加入特種砂粒，耐磨性能、抗沖擊強度均優(yōu)于市面一般防腐涂料[5]。

綜上述，QFSJ 耐腐蝕砂漿在成品質(zhì)量方面優(yōu)于酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片。

2.3 施工效率

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片在25℃下表干時間為4h，實干時間為72h。結(jié)合熱電廠項目施工經(jīng)驗，一套完整的工藝需耗時124h，具體耗時情況見圖2。

圖2 酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片施工時間

QFSJ 耐腐蝕砂漿使用脂環(huán)胺作為固化劑，在25℃下表干時間為1h，實干時間為5h。結(jié)合天津、齊魯烷基化現(xiàn)場施工情況，一套完整的工藝需耗時53h，遠(yuǎn)低于前者，具體耗時情況見圖3。

圖3 QFSJ 耐腐蝕砂漿施工時間

由此可見，QFSJ 耐腐蝕砂漿具有較好的固化性，可以有效提高施工效率，縮短施工工期。

2.4 施工成本

根據(jù)30 萬t/ a 烷基化項目概算內(nèi)容，防酸堿處理單價為500 元/ m2（包含人工費、材料費和機械費，下同），處理區(qū)域為10800m2，總費用為540 萬元。

參考熱電廠燃煤鍋爐增設(shè)脫硫裝置項目，原概算單價為600 元/ m2。在施工過程中，為確保材料性能滿足生產(chǎn)要求，采用比原設(shè)計性能更佳的玻璃鱗片+ 玻璃纖維布材料，實際成本為1400 元/ m2。如果將類似材料運用于烷基化裝置，項目將面臨超概風(fēng)險。

參考鎮(zhèn)海、九江和齊魯烷基化項目，QFSJ 耐腐蝕砂漿綜合單價為530.71～585 元/ m2，以實際工作面積7664m2測算，總費用不超過450 萬元，符合概算指標(biāo)。

由此可見,QFSJ 耐腐蝕砂漿費用較低，滿足烷基化項目成本需求。

2.5 安全環(huán)保

2.5.1 安全性能

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片屬于易燃易爆品，作業(yè)區(qū)域需采取全封閉式隔離措施，并在隔離防護(hù)墻四周懸掛嚴(yán)禁動火的標(biāo)志。同時，出入口需設(shè)置安保，確保入場作業(yè)人員佩戴合格的防護(hù)用品，嚴(yán)禁穿化纖衣物、攜帶非防爆機具進(jìn)入作業(yè)區(qū)。

QFSJ 耐腐蝕砂漿不含揮發(fā)性及易燃性的危險溶劑，即使在密閉環(huán)境或通風(fēng)不良處亦可安全地操作，只需在作業(yè)區(qū)域5m 范圍內(nèi)禁止動火作業(yè)便可確保安全。由此可見，QFSJ 耐腐蝕砂漿不需投入過高的安全防護(hù)成本，在作業(yè)點密集的烷基化裝置內(nèi)具有良好的適用性。

2.5.2 環(huán)保性能

酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片屬于溶劑型涂料，含有大量的有機溶劑，揮發(fā)物包括甲苯、二甲苯、混合芳烴和乙二醇丁醚等，直接影響作業(yè)人員的身體健康，并對大氣造成污染。因此，在中和池等密閉空間使用時，需對可燃性氣體濃度和有毒氣體濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，并設(shè)置換氣風(fēng)機，防止因揮發(fā)物濃度過高，引起施工人員中毒。同時，在涂刷作業(yè)前需對全體作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，嚴(yán)禁患有慢性皮膚病或有過敏反應(yīng)者參加。

QFSJ 耐腐蝕砂漿屬于無溶劑涂料，在固化成膜過程中不會向大氣排放揮發(fā)性有機化合物（VOCs），對人體基本無害，屬于環(huán)境友好型涂料[6]。

由此可見，QFSJ 耐腐蝕砂漿對人體和環(huán)境危害較小，符合涂料“綠色化”的發(fā)展趨勢和中石化環(huán)保要求。

2.6 廠家選定

結(jié)合上述內(nèi)容，由北京天和眾智科技有限公司提供的QFSJ 耐腐蝕砂漿具有優(yōu)秀的產(chǎn)品性能和成熟的施工工藝，并在工期、成本、安全、環(huán)保等方面顯現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。

最終經(jīng)過各方共同確定，采用QFSJ 耐腐蝕砂漿作為烷基化防酸堿施工涂料，并按規(guī)定辦理甲供材料轉(zhuǎn)乙供材料審批手續(xù)，通過施工總承包單位實施獨家采購。

3 工序控制

QFSJ 耐腐蝕砂漿屬于專利產(chǎn)品，北京天和眾智科技有限公司提出，為保障現(xiàn)場防酸堿施工質(zhì)量，需由其提供專業(yè)的施工隊伍負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工。經(jīng)過業(yè)主、項目組、監(jiān)理組三方審查，該單位施工資質(zhì)和技術(shù)力量滿足現(xiàn)場需求。參考該單位提供的施工方案和以往防腐涂料施工經(jīng)驗，特將烷基化防酸堿施工質(zhì)量控制點進(jìn)行總結(jié)。

3.1 基層處理

為增加基層附著力，現(xiàn)場以2m×2m 按塊劃分，使用角磨機從左至右依次打磨，剔除劈裂的混凝土塊、夾雜物和空鼓等，確?；炷帘砻娲蚰テ秸驁A滑過渡。同時，鋼結(jié)構(gòu)表面焊瘤、焊渣、飛濺物均需打磨平整，并用目測法對表面進(jìn)行檢驗。

待基層打磨平整后，使用板刷清理混凝土、鋼結(jié)構(gòu)表面殘留的浮塵、油污等雜物，并使用毛刷或輥刷配合專用清洗劑對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行搭接清洗。如清洗過后的基層表面仍存在高低不平、坑洞密集的現(xiàn)象，應(yīng)采用涂刷膩子的方式進(jìn)行找平。

3.2 分層涂刷

首先進(jìn)行錨固材料（專利產(chǎn)品）涂刷，厚度約0.2mm。該涂層可使耐腐蝕砂漿附著力增加2～3MPa。涂刷時應(yīng)確保厚薄均勻，一次成型，該處不設(shè)置停檢點。

12h 后進(jìn)行兩道防滲層+ 耐腐蝕砂漿層涂刷，以2m×2m 按塊劃分，依次用抹刀單向均勻地將耐腐蝕砂漿涂抹在錨固層上。施工縫處采取搭接方式，搭接寬度大于100mm。每道涂料涂刷的時間間隔為5h，涂刷方向相互垂直。兩道涂料涂刷完成24h 后，由項目組、監(jiān)理組共同進(jìn)行外觀檢查，保證成品質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

最后進(jìn)行兩道面層涂刷，每道間隔時間為12h，要求厚薄均勻，防止產(chǎn)生面料堆積、流淌現(xiàn)象，對整體視覺效果造成影響。待完全干燥后由業(yè)主、項目組、監(jiān)理組三方共同驗收，包含外觀檢查、厚度檢查和回粘測試等。

3.3 其他措施

（1）施工環(huán)境溫度應(yīng)控制在5℃以上，空氣濕度在35%～85%之間。如現(xiàn)場延續(xù)至冬季施工，應(yīng)增加空氣加熱設(shè)備，使作業(yè)區(qū)域溫度升至10℃以上方可作業(yè)。

（2）涂層在未完全干燥和固化前，應(yīng)采取隔離覆蓋措施，防止表面污染和人員踩踏。

（3）為防止地基不均勻沉降，應(yīng)在已完成的防酸堿區(qū)域切割伸縮縫，并涂刷黃色伸縮料，增加伸縮度，提升視覺美感。

4 結(jié)語

綜上所述，烷基化項目防酸堿施工方案經(jīng)過多方比選，采用QFSJ 耐腐蝕砂漿作為防酸堿涂料，滿足項目質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本和環(huán)保方面要求。并在施工過程中依據(jù)產(chǎn)品特性，嚴(yán)格把控每道工序，成功控制了防酸堿施工質(zhì)量，為烷基化裝置的平穩(wěn)運行提供了有力的保障。