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目前混凝土结构烟囱常用的防腐材料
浏览: 发布日期:2019-01-21

综上, 解决混凝土结构烟囱的防腐问题的关键在于:防腐层除了具备基本的防腐蚀及抗渗性能外, 还必须面对混凝土烟囱内部结构含盐类介质这一现实。正是基于这个现实, 脱硫运行后, 因漏水导致的对烟囱重新进行防腐维修, 防腐涂层与烟囱结构的可靠黏结问题, 成为行业内的一个新的课题, 而这个课题目前还没有引起广泛的关注和普遍的重视。

目前国内的混凝土结构烟囱的防腐蚀, 存在不少误区, 多数方案都是以防腐材料的防腐性能作为重点, 未考虑到混凝土结构烟囱本身的特点、包括盐化, 对防腐层耐久黏结的负面影响。

现今市场上常见的烟囱防腐方案主要有两大类:第1类是防腐层依附在烟囱基体上的, 如杂化类涂料、改性橡胶类涂料、黏贴玻璃砖等等。这类防腐方案多为有机材料或无机改性有机材料;第2类是防腐层是独立于烟囱, 如玻璃钢、复合钛板, 业内称之为“内筒式防腐”。

从多年来的使用情况来看, 各类方案都不同程度存在着一些先天性的缺陷和问题, 难以解决, 从而导致失败的案例很多[14,15,16]。

1 有机涂料类防腐体系

目前市场上的有机涂料或改性涂料的防腐方案主要有:杂化类涂料、改性橡胶类涂料、黏贴玻璃砖类、玻璃鳞片涂料等, 其中以杂化类涂料、改性橡胶类涂料和黏贴玻璃砖这3类材料使用较多。

有机类涂料在混凝土结构烟囱防腐使用中存在的一些先天性的缺陷, 使得有机类涂层在混凝土结构烟囱防腐中, 少有长寿命的成功案例, 其存在的共性问题主要是:

1) 混凝土表面容易返碱, 造成有机防腐材料与之兼容性差, 结合力难以保证, 容易脱落。

2) 为解决返碱问题, 在防腐材料施工前, 都采用封闭底漆对烟囱内表面进行预处理, 其目的在于为后续的防腐层提供可靠的黏结。但封闭底漆是无法封闭所有的孔洞和裂缝, 即使在最理想的情况下, 也只是桥接在了气孔和裂缝上 (通常连桥接都难以做到) , 这些裂缝和气孔会对后序的防腐层造成很大的危害。

3) 对混凝土基层含水率要求高 (一般要求小于6%) , 基层必须彻底干燥, 这对于已经使用多年的旧烟囱防腐维修改造工程是根本无法达到此要求的。

4) 不具备背水面防水抗渗性能, 进入混凝土内部的水会对混凝土内壁有机类涂层产生鼓包、开裂和脱落的压力。

5) 对于烟囱防腐改造工程, 该类防腐体系无法袪除烟囱基体内已存在的盐, 由于盐的结晶破坏, 将会使得防腐层在施工后不久即出现黏结问题, 造成防腐层鼓包, 甚至开裂脱落。

6) 有机材料的耐老化性能和耐高温性能差。当温度变生较大变化或长时间处于高温时, 材料性能呈直线下降。

除以上有机涂料的共性问题外, 还因防腐材料的基材不同, 且存在着其他影响防腐质量的特性:

1) 杂化涂料类。

采用聚酯或树脂, 加入玻璃纤维或碳纤维, 有的还加入不锈钢鳞片。该类材料具有很高的强度, 耐磨性也很好, 由于参入大量纤维, 增加了涂层的抗拉强度, 提高涂层抗裂性能。但该类材料的抗渗透性能却因加入了大量的纤维等物质而大大降低, 因而会出现鼓包问题。

此外, 由于对于混凝土烟囱的基体表面强度远低于杂化涂料本身的强度, 涂层收缩时会产生很大的内应力, 当同温变应力叠加时就会造成涂层和基面的剥离。

2) 改性橡胶类涂料。

该类材料的低温耐酸性能较好, 具有优良的抗胀强度、柔韧性、耐磨性等, 但其不耐高温, 高温时耐酸性能差, 长期高温易老化, 防腐层会变硬、变脆, 特别是在烟囱这种工况特别复杂的环境下使用, 其寿命很短。

3) 黏贴玻璃砖类。

业内也将此类方案归为有机涂料类方案, 同样具有有机涂料材料的共有特性问题。这类防腐体系的核心是防水抗渗, 即防止酸水接触到烟囱混凝土或内衬, 从而避免烟囱被腐蚀破坏。这套体系的抗渗功能主要由黏结剂 (胶) 来承担, 但胶为有机材料 (通常为改性沥青或橡胶类材料) , 耐高温性能差 (在高温下会流淌, 市场上价格最高的胶黏剂, 其耐热温度也不能超过93℃) , 所以为保护胶的使用寿命, 再在其上黏贴玻璃砖来进行隔热保护。在应用于运行工况极为复杂恶劣的烟囱中, 想靠玻璃砖来完全阻隔高温是无法实现的, 且玻璃砖之间还有缝隙存在, 热量还在传递, 老化还将通过玻璃砖之间的胶缝往内持续延伸。

以上混凝土结构的烟囱防腐方案, 都是需将防腐材料施工或黏贴在烟囱基体上。因此, 在防腐施工前还必须对基层进行修补处理。这些方案的提供者自身没有配套的基层处理和修复材料, 大多在市场上采购聚合物砂浆对基层进行修补处理, 因聚合物砂浆与烟囱基层本身就存在黏结问题, 在防腐工作开始之初就给之后的防腐质量埋下了隐患。

2 内筒式防腐体系

内筒式防腐体系的防腐层不依附于烟囱基体上, 独立于烟囱混凝土筒壁, 因此对于烟囱的基体要求较低。主要有金属类防腐层、玻璃钢内筒。

1) 金属类防腐。

目前国内和国际上, 在烟囱防腐方面, 金属类的主要有:挂贴钛板、钛-钢复合板、镍基合金C-276等, 目前国内常用的金属类防腐是钛-钢复合板。

钛-钢复合板目前在国内新建工程中使用较为普遍, 基本未发现大的腐蚀问题, 问题主要集中在焊缝处酸液反渗, 局部腐蚀现象。国内也有部分钛-钢复合板烟囱因氢氟酸而造成大面积腐蚀的情况。

钛-钢复合板的造价高, 施工控制要求严格, 特别是焊接要求极高。其施工周期也是所有防腐方案中最长, 因而在维修改造工程中应用受限。

2) 玻璃钢。

玻璃钢 (FRP) 是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成的兼具结构性和功能性的新型复合材料, 玻璃纤维提供FRP的强度和刚性, 树脂提供FRP的耐化学性和韧性。FRP具有优异的耐腐蚀性能。但FRP的最高使用温度不应超过120℃, 当超过这一温度时, FRP中的碳 (C) 、氢 (H) 会分解蒸发, 即发生氧化分解反应 (有机成分挥发掉) , 造成玻璃钢的强度下降。

此外, 玻璃钢在制造安装过程中, 材料中的溶解剂会大量挥发, 产生有毒气体, 不仅对人体有害, 还易燃易爆, 在国内已发生过多起火灾事故。

内筒式防腐由于也存在着各种各样的劣势, 且施工工期长, 工艺复杂, 在旧烟囱防腐改造中的应用受到了很大限制。