降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁施工技術(shù)的應(yīng)用

肖 宇

中國(guó)化學(xué)工程第十三建設(shè)有限公司 河北滄州 061000

石油化工裝置會(huì)涉及較多的中間產(chǎn)品罐、成品儲(chǔ)罐或者其他儲(chǔ)罐，且因儲(chǔ)存的介質(zhì)大多是精細(xì)化中間產(chǎn)品或者各種成品原料，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)壁的接觸表面提出了更高的防腐蝕及噴涂覆蓋層的要求。儲(chǔ)罐內(nèi)壁的噴涂作業(yè)，按照以往常規(guī)的施工方法，一般是搭設(shè)腳手架進(jìn)行噴砂、噴涂。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率不高、安全系數(shù)差。而降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁施工技術(shù)的應(yīng)用，有效填補(bǔ)了這方面的不足，在儲(chǔ)罐內(nèi)噴涂作業(yè)方面極具推廣價(jià)值。

連云港石化有限公司年產(chǎn)135 萬t PE、219 萬t EOE和26 萬t ACN 聯(lián)合裝置工程項(xiàng)目中的72/ 91 萬t/ a EO/ EG 裝置屬于乙烯的下游裝置，裝置單套體量為目前國(guó)內(nèi)最大，采用的是殼牌公司提供的SHELL MASTER EO/ EG 工藝包。該工藝裝置內(nèi)都設(shè)置了乙二醇產(chǎn)品中間儲(chǔ)罐，儲(chǔ)存介質(zhì)品質(zhì)要求高，罐體內(nèi)必須保證潔凈度，以防止產(chǎn)品遭受污染。降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁施工技術(shù)在本項(xiàng)目的成功應(yīng)用，有效地提高了施工進(jìn)度，節(jié)省搭設(shè)大面積高空腳手架的費(fèi)用投入和相應(yīng)施工工期，提高了施工便利性和噴涂質(zhì)量。

1 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

內(nèi)噴鋁屬于熱噴涂工藝，鋁粉被高溫高速地噴涂到鋼材表面，形成噴鍍層，防腐蝕能力很強(qiáng)。該技術(shù)采用電弧超音速噴涂，為多層復(fù)合噴涂。電弧噴涂屬于一種熱噴涂方法，利用兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲作為自耗電極，在其端部產(chǎn)生電弧作為熱源，用壓縮空氣將熔化了的絲材進(jìn)行霧化，并噴向工作表面而形成一種結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低、表面粗糙度低的噴涂層。

降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁是利用降轉(zhuǎn)裝置，將噴槍、電弧機(jī)及人員同步移動(dòng)至作業(yè)區(qū)域，保持作業(yè)最佳距離，自上之下對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行有效的施工作業(yè)。作業(yè)人員可根據(jù)噴涂效果隨時(shí)自調(diào)整噴涂機(jī)，減少搬運(yùn)周轉(zhuǎn)設(shè)備的步驟和風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)備內(nèi)部控制通風(fēng)置換、噴砂作業(yè)、內(nèi)噴作業(yè)，空氣吹掃多種作業(yè)在降轉(zhuǎn)過程中能更好地銜接和切換。

對(duì)于儲(chǔ)罐類設(shè)備，外部勞動(dòng)保護(hù)完善后，盛水試壓、正負(fù)壓試壓完畢后，具備進(jìn)行內(nèi)防腐的工作條件。具體實(shí)驗(yàn)流程如圖1 所示。

圖1 降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁施工流程示意圖

2 降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁關(guān)鍵技術(shù)

2.1 降轉(zhuǎn)裝置

儲(chǔ)罐內(nèi)壁施工降轉(zhuǎn)裝置是為了滿足石化行業(yè)儲(chǔ)罐、瀝青罐等罐狀設(shè)備的內(nèi)壁檢修、防腐而設(shè)計(jì)的新型作業(yè)平臺(tái)。降轉(zhuǎn)裝置由罐頂安裝、提升機(jī)構(gòu)、作業(yè)平臺(tái)、罐頂固定、垂直立柱和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等部分組成，詳見圖2 和圖3。其額定最大起重量為180～250kg，直徑越大，額定載重量越小。該設(shè)備主要特點(diǎn)如下：

圖2 罐內(nèi)壁降轉(zhuǎn)裝置示意圖

圖3 設(shè)備裝配圖

（1）具有廣泛的適應(yīng)性，任何罐體內(nèi)壁的檢修、防腐，以及不同直徑、高度的施工狀況均可使用；

（2）安裝拆卸方便，所有零部件均根據(jù)儲(chǔ)罐人孔大小進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，將部件搬運(yùn)到罐內(nèi)后進(jìn)行組裝即可；

（3）完全顛覆以往滿堂紅腳手架的搭建方式，安裝搭建時(shí)間可節(jié)省80%，有效節(jié)省人力、物力；

（4）設(shè)備的安全保護(hù)裝置齊全，靈敏可靠，設(shè)有上行程開關(guān)、兩套防墜保護(hù)器、立柱上下端固定裝置和上卷揚(yáng)機(jī)牽引等。

（5）施工平臺(tái)由大臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對(duì)接組成，可根據(jù)儲(chǔ)罐直徑進(jìn)行長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，1 萬m3及以下大臂長(zhǎng)度不可超過28m；

（6）垂直立柱由立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及調(diào)整節(jié)組成，可根據(jù)罐頂高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)罐頂高度不高于20m 時(shí)采用φ48 立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，當(dāng)罐頂高度大于20m 但小于30m 時(shí)采用φ76立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

圖4 為降轉(zhuǎn)裝置及安裝實(shí)景。

圖4 降轉(zhuǎn)裝置及設(shè)備安裝實(shí)景

2.2 金屬表面預(yù)處理

金屬表面處理主要采用噴砂除銹工藝：

（1）儲(chǔ)罐作業(yè)表面噴砂除銹后，粗糙度根據(jù)要求要達(dá)到80～100μm。未達(dá)到粗糙度要求的作業(yè)面，不得進(jìn)行噴涂涂料作業(yè)。噴砂除銹時(shí)壓縮空氣的壓力需達(dá)到0.6MPa，確保噴嘴直徑達(dá)到8～10mm，并要求達(dá)到60°±5°的噴涂角度及（120±10）mm 的噴涂距離。

（2）除銹等級(jí)均需達(dá)到GB8923- 2011 中要求的Sa3級(jí)（圖5），即儲(chǔ)罐板材表面應(yīng)無可見的鐵銹、浮灰、油污、重皮和油漆涂層等附著物。用標(biāo)準(zhǔn)彩圖對(duì)比后，儲(chǔ)罐作業(yè)表面的金屬色澤應(yīng)符合要求。并要將表面的附著物用壓縮空氣吹凈，盡快在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成噴鋁作業(yè)。

圖5 金屬表面除銹驗(yàn)收等級(jí)

（3）不得進(jìn)行噴砂除銹作業(yè)的環(huán)境要求為儲(chǔ)罐作業(yè)表面溫度低于露點(diǎn)溫度3℃或濕度＞85%。

（4）噴砂除銹完成后，儲(chǔ)罐噴涂作業(yè)表面應(yīng)用壓縮空氣吹掃干凈，除去表面的殘留磨料和灰土，使金屬表面保持潔凈。

（5）無法進(jìn)行噴砂處理達(dá)的部位，可配合采用角磨機(jī)除銹，角磨機(jī)除銹等級(jí)也應(yīng)達(dá)到St3 級(jí)。

（6）噴砂使用干燥礦砂，顆粒大小均勻。其粒度組成及標(biāo)準(zhǔn)篩號(hào)：全面通過3.2 篩孔，不通過0.63 篩孔，0.8篩孔篩余量不小于40%；且質(zhì)地堅(jiān)硬有棱角，不得含有鹽、油污和泥土等雜質(zhì)。圖6 為礦砂顆粒照片和噴砂效果圖。

圖6 礦砂顆粒（a）和噴砂效果（b）圖

2.3 降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁

降轉(zhuǎn)內(nèi)噴鋁主要在常規(guī)的噴砂和噴鋁作業(yè)的同時(shí)，采用降轉(zhuǎn)裝置，達(dá)到360°自由作業(yè)。儲(chǔ)罐內(nèi)噴鋁施工應(yīng)按照儲(chǔ)罐上部至下部的順序進(jìn)行，從儲(chǔ)罐頂部開始連續(xù)噴完。每層噴砂完成后先保留500mm 的范圍暫不噴涂，避免下層對(duì)上層噴鋁成品造成不必要的損壞或損傷。待拆除降轉(zhuǎn)裝置移至罐體外部后，在罐底進(jìn)行作業(yè)。儲(chǔ)罐底板與壁板下部1m 范圍內(nèi)可一次完成噴砂及內(nèi)噴鋁的工作（從人孔北側(cè)向人孔方向倒退作業(yè)）。

2.3.1 準(zhǔn)備階段

（1）供氣系統(tǒng)壓力參數(shù)：作業(yè)時(shí)供氣系統(tǒng)的壓縮空氣應(yīng)保證在0.55M ～0.6 MPa 的工作壓力，流量在1.6m3/ min 以上。使用的壓縮空氣壓力盡量低于要求值。壓力提高會(huì)增大金屬顆粒飛行速度，增強(qiáng)金屬顆粒沖擊力，同時(shí)使融化噴涂顆粒霧化程度增大，使噴涂層達(dá)到致密均勻的效果，同時(shí)也會(huì)使噴涂層的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

（2）工作電流與電弧電壓的選擇：根據(jù)絲材成分確定噴涂作業(yè)時(shí)電壓的高低，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)整工作電壓。送絲速度與工作電流關(guān)系密切，通過調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)旋鈕，進(jìn)一步保證工作電流和送絲速度的配合達(dá)到最佳狀態(tài)。在一定的情況下，不同大小的工作電流會(huì)影響噴涂的工作效率。隨著電弧噴槍電壓的提高相應(yīng)增加了電能量，也會(huì)增加噴涂顆粒的溫度，但溫度不宜過高，否則會(huì)造成噴涂顆粒氧化。

（3）噴涂時(shí)噴槍距工作表面距離的確定：電弧噴涂作業(yè)時(shí)，為保證噴涂質(zhì)量符合要求，必須選擇合理的噴涂距離。一般電弧噴槍的噴嘴與被噴涂工作表面的距離為150～200mm。噴涂作業(yè)時(shí)若距離超標(biāo)或不達(dá)到要求，會(huì)導(dǎo)致噴射速度下降，從而影響噴涂的涂層強(qiáng)度，不能保證噴涂效率和噴涂質(zhì)量。

圖7 為電弧噴涂設(shè)備系列配置型式。

圖7 電弧噴涂設(shè)備系列配置型式

2.3.2 操作階段

（1）人員、機(jī)具均已到達(dá)降轉(zhuǎn)平臺(tái)作業(yè)區(qū)，且金屬表面預(yù)處理質(zhì)量驗(yàn)收達(dá)標(biāo)。啟動(dòng)電弧噴涂機(jī)后，將鋁絲由后手管放入噴槍并伸出噴槍嘴約8mm 范圍，保證伸出長(zhǎng)度在12mm 以內(nèi)。將鋁絲擦拭干凈，用壓縮空氣推動(dòng)鋁絲前進(jìn)，使熔融后的鋁絲形成霧狀噴射到作業(yè)表面，進(jìn)一步形成噴涂層。

（2）噴槍的工作速度：為了保證噴涂層達(dá)到均勻的效果，使用噴槍勻速移動(dòng)作業(yè)。先按較慢的速度進(jìn)行第一層的噴涂（第一層的噴涂厚度可按總厚度的40%～50%進(jìn)行）；第二層按比第一層稍慢的速度進(jìn)行噴涂。一般每分鐘噴涂0.3～0.35m。第一層和第二層的噴涂方向應(yīng)相互垂直。

（3）噴束的重疊：為了保證噴涂層質(zhì)量、外觀清潔、厚度均勻，在噴涂的作業(yè)面較大時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況劃分成若干小區(qū)進(jìn)行噴涂。各分區(qū)之間接頭處噴涂時(shí)要均勻重疊。噴距保持在100～120mm，保證4～5cm 的噴束寬度，噴涂時(shí)的噴束重疊量通常為1/ 3。

（4）各層噴鋁作業(yè)間隔時(shí)間的要求：當(dāng)噴涂時(shí)的作業(yè)面積比較大時(shí)，噴涂完畢后，第一層各區(qū)域作業(yè)表面應(yīng)保持潔凈，噴涂完成的構(gòu)件表面要有防止各類物體觸碰的措施。每次噴涂完一層后經(jīng)過10～15min 的間隔時(shí)間再噴涂下一層。

圖8 為設(shè)備內(nèi)部噴鋁前后效果對(duì)比。

圖8 設(shè)備內(nèi)部噴鋁前后效果

3 實(shí)踐結(jié)果

在常規(guī)的化工介質(zhì)儲(chǔ)罐類設(shè)備內(nèi)防腐工藝中，通常采用滿堂紅式手腳、可拆卸移動(dòng)式腳手架等。降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁工藝具有更加可靠、便捷、安全的優(yōu)點(diǎn)，屬于新設(shè)備、新技術(shù)，普遍適用于化工裝置，有極大的推廣價(jià)值。施工過程中極大地縮短了工期，節(jié)省了大量的腳手架搭拆費(fèi)用，使施工成本大幅降低。同時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部作業(yè)人員勞動(dòng)環(huán)境得到保障，人員和機(jī)具轉(zhuǎn)用自由便捷，作業(yè)效率大幅提高。

現(xiàn)階段國(guó)家大力推進(jìn)石化行業(yè)的發(fā)展，加快國(guó)內(nèi)石化產(chǎn)品園區(qū)的建設(shè)。越來越多的石化化工裝置不斷調(diào)高工藝，更新設(shè)備。隨著中間產(chǎn)品的不斷精細(xì)化，以及越來越多的化工生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品的需要儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)，內(nèi)防腐施工必不可少。降轉(zhuǎn)式內(nèi)噴鋁施工技術(shù)在連云港石化EO、EG 裝置乙二醇儲(chǔ)罐內(nèi)噴鋁的成功應(yīng)用，將更好地推動(dòng)化工儲(chǔ)存設(shè)備的內(nèi)防腐工程發(fā)展。