新型高分子材料在堿液儲(chǔ)罐內(nèi)襯防腐中的應(yīng)用

吳國(guó)鋒 許軍 羅玉湘

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1 堿液罐介紹

堿液（NaOH）儲(chǔ)罐通常由碳鋼制作，為了保持堿液的溫度，儲(chǔ)罐一般設(shè)有夾套，用于通入加熱介質(zhì)。在一定溫度下，碳鋼在堿溶液中發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，即堿脆現(xiàn)象[1]，碳鋼在熱堿液中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂通常發(fā)生在碳鋼容器的焊縫處，碳鋼與熱堿液的反應(yīng)式如下：

濃度在2%以上氫氧化鈉的熱溶液與碳鋼接觸都可能發(fā)生堿脆現(xiàn)象，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，隨著濃度的上升，碳鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂溫度相應(yīng)下降[2]。為了防止堿液儲(chǔ)罐發(fā)生堿脆現(xiàn)象產(chǎn)生腐蝕開(kāi)裂，目前多采用環(huán)氧玻璃鋼襯里進(jìn)行防腐[3，4]，但是環(huán)氧玻璃鋼襯里使用一段時(shí)間之后發(fā)生如圖1所示的涂層剝落現(xiàn)象，玻璃鋼襯里碎片隨介質(zhì)流入堿液泵入口，在泵入口過(guò)濾器處形成堵塞，影響泵上量；部分破損襯里帶到后路后，發(fā)生影響流量計(jì)測(cè)量等問(wèn)題[5]。

圖1 堿液儲(chǔ)罐環(huán)氧玻璃鋼襯里脫落現(xiàn)象

2 新型高分子材料

新型高分子材料是以特殊改性的環(huán)氧樹(shù)脂為基料、復(fù)配多種陶瓷微粉為骨材而制成高性能高強(qiáng)度聚合陶瓷防腐材料，新型高分子材料技術(shù)目前已成功應(yīng)用于石油、化工、火電、核電、海洋等多類防腐領(lǐng)域，并編寫入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。新型高分子材料產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中未添加任何溶劑、施工過(guò)程中亦無(wú)需使用溶劑稀釋，無(wú)VOC排放，同時(shí)經(jīng)過(guò)特殊改性，對(duì)紫外線具有極其優(yōu)異的耐受性，可完全避免因長(zhǎng)久使用而造成的涂層開(kāi)裂、老化等現(xiàn)象。該技術(shù)與傳統(tǒng)的類似腐蝕防護(hù)技術(shù)相比較而言，除使用壽命更加長(zhǎng)久外，還具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）多樣性，顏色可調(diào)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)色標(biāo)管理要求調(diào)整；（2）安全性，施工過(guò)程中，無(wú)易燃易爆溶劑揮發(fā)，消除了火災(zāi)隱患；（3）環(huán)保性，固化過(guò)程中，無(wú)溶劑釋放，降低大氣污染；（4）可靠性，與碳鋼的粘接強(qiáng)度＞18MPa，自身固化后強(qiáng)度高；（5）致密性，無(wú)溶揮發(fā)，體積收縮率＜0.2%，防腐性能更佳；（6）防腐性，在100℃、40%NaOH中，涂層無(wú)開(kāi)裂，耐多種有機(jī)溶劑腐蝕；（7）耐候性，具有優(yōu)異的耐候性，耐紫外老化試驗(yàn)可達(dá)10000小時(shí)。

2.1 新型高分子材料性能指標(biāo)

新型高分子材料固化后具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度大于100MPa，拉伸強(qiáng)度大于65MPa，剪切強(qiáng)度大于28MPa，體積收縮率小于0.2%，可以在零下50～150℃下正常使用。新型高分子材料固化后具有良好的耐化學(xué)溶劑性能，不同溶劑下測(cè)試結(jié)果如圖2所示，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑中浸泡30天，強(qiáng)度基本不衰減。

圖2 不同介質(zhì)中浸泡30天高分子材料抗壓強(qiáng)度變化

圖3 堿液儲(chǔ)罐中涂施工

圖4 堿液儲(chǔ)罐面涂施工

3 堿液儲(chǔ)罐防腐施工工藝

3.1 表面預(yù)處理

根據(jù)堿液儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇水噴砂法和手工法進(jìn)行除銹，將堿液儲(chǔ)罐內(nèi)表面處理徹底，除銹質(zhì)量達(dá)到等級(jí)按照GB 8923～88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》Sa2.5級(jí)，除銹質(zhì)量則達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Sa2.5級(jí)，對(duì)殘余銹蝕及雜物采用手工進(jìn)行進(jìn)一步清除處理。

3.2 底涂施工

取高分子材料的底涂產(chǎn)品，將B組分倒入A組分中，攪拌3min以上，攪拌至顏色均勻一致時(shí)使用。用滾刷將堿液儲(chǔ)罐內(nèi)表面滾涂一道底涂，在第一道底涂初固后的2h內(nèi)再次滾刷第二次。滾筒涂刷，涂刷時(shí)一次蘸料不可過(guò)多，涂刷時(shí)應(yīng)要求用力均勻，縱橫交錯(cuò)進(jìn)行，縱橫各刷一次為一遍。涂刷完畢后工具應(yīng)及時(shí)用稀料清洗，一切工具和容器禁止與水接觸。施工后涂層干燥厚度為0.2mm。底圖施工要求：（1）配料準(zhǔn)確，攪拌均勻；（2）涂膜無(wú)流掛；（3）防腐過(guò)程中用濕膜測(cè)厚儀進(jìn)行厚度控制；（5）涂層表面無(wú)針孔；（6）厚度0.2mm。

3.3 中涂施工

取一套高分子材料產(chǎn)品，將B組分加入A組分中，用電動(dòng)攪拌器攪拌3min以上，至顏色均勻一致。攪拌完成后應(yīng)盡快將高分子材料分裝到小桶內(nèi)使用。用抹灰刀單向均勻地將施工料涂抹在涂好底涂的基礎(chǔ)上，每道施工厚度（初凝后）為0.8mm或1.6mm，在第一道中涂完成且未固化之前，鋪展大孔纖維網(wǎng)格布，然后刮涂第二道中涂，在施工過(guò)程中，施工面應(yīng)保持潔凈，如有凸起物或施工滴料應(yīng)處理平整。

3.4 質(zhì)量中控

中涂施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)需采用電火花檢漏儀，用4kV的電壓，對(duì)所有部位進(jìn)行測(cè)試。采用磁性測(cè)厚儀，抽檢涂層厚度，每平米不少于1個(gè)點(diǎn)。對(duì)檢查不合格的部位進(jìn)行二次修補(bǔ)，修補(bǔ)方式如下：經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)針孔、雜物時(shí)，應(yīng)用合適的清理方法將其打磨清除，對(duì)針孔或貫通襯層的缺陷應(yīng)打磨至底表面，并成坡形過(guò)渡，坡面與基體的夾角＜15°，用溶劑清洗并干燥后，應(yīng)重新涂抹底涂和中層施工料。如質(zhì)量中控過(guò)程經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有漏涂或局部襯層厚度不足等缺陷，應(yīng)將該區(qū)域表面用溶劑清洗干凈，干燥后再次涂抹施工料達(dá)到規(guī)定厚度。

3.5 面涂施工

應(yīng)在完成質(zhì)量中控及修補(bǔ)后，再涂刷面涂。取一套高分子材料面涂產(chǎn)品，將B組分倒入A組分中，攪拌3min以上，攪拌均勻至顏色一致時(shí)使用。攪拌完成后應(yīng)盡快將高分子材料分裝到小桶內(nèi)使用。用滾刷將堿液儲(chǔ)罐內(nèi)表表面滾涂一道面涂，在第一道面涂初固后的2h內(nèi)再次滾刷一次。滾筒涂刷，涂刷時(shí)一次蘸料不可過(guò)多，涂刷時(shí)應(yīng)要求用力均勻，縱橫交錯(cuò)進(jìn)行，縱橫各刷一次為一遍。涂刷完畢后工具應(yīng)及時(shí)用稀料清洗，一切工具和容器禁止與水接觸。施工后涂層干燥厚度為0.2mm。

3.6 養(yǎng)護(hù)

堿液儲(chǔ)罐高分子材料防腐內(nèi)襯施工完成后，一般情況下，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為夏季24小時(shí)以上、冬季7天以上。但若環(huán)境較差，如溫度低于5℃或濕度大于85%，則應(yīng)酌情延長(zhǎng)。

4 堿液儲(chǔ)罐防腐質(zhì)量檢查

4.1 表面預(yù)處理質(zhì)量檢驗(yàn)

表面預(yù)處理應(yīng)進(jìn)行宏觀檢查和局部抽樣檢查，規(guī)定如下：

（1）宏觀檢查主要檢查被除銹表面是否有漏除銹部位，并應(yīng)注意檢查轉(zhuǎn)角部位除銹質(zhì)量和表面油污浮塵的清除。

（2）局部抽樣檢查應(yīng)將除銹表面與GB8923—88中相應(yīng)的照片或標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行目視比較，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（3）表面處理檢查中發(fā)現(xiàn)有不符合表面除銹質(zhì)量等級(jí)要求時(shí)，應(yīng)重新處理，直到合格為止。如不具備噴射除銹條件，也可用動(dòng)力工具除銹處理至St3級(jí)，焊縫處的焊渣、毛刺等應(yīng)清除干凈。

4.2 高分子防腐涂層的質(zhì)量要求及檢查

在高分子防腐涂層施工過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查高分子涂層數(shù)及涂刷質(zhì)量。高分子防腐蝕涂層應(yīng)在表面固化后，方可進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，并應(yīng)按表1的要求檢查項(xiàng)目檢查。

表1 除銹、內(nèi)襯涂層質(zhì)量檢查項(xiàng)目

5 結(jié)束語(yǔ)

新型高分子材料在堿液儲(chǔ)罐內(nèi)襯防腐中具有明顯優(yōu)勢(shì)，其與金屬粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通防腐樹(shù)脂等材料，可防止長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中高分子材料內(nèi)襯的脫落問(wèn)題。新型高分子材料具有優(yōu)良的耐堿液腐蝕性能，可避免與堿液接觸過(guò)程中發(fā)生的堿腐蝕，延長(zhǎng)堿液儲(chǔ)罐的使用壽命，避免儲(chǔ)罐中的金屬離子對(duì)堿液造成污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量。