漆酚環(huán)氧和聚脲兩種防腐材料在發(fā)電廠鋼制水箱內(nèi)壁中的應(yīng)用比選

引言

水是火力發(fā)電廠的主要工質(zhì),在火力發(fā)電廠的海水淡化、鍋爐補(bǔ)給水處理、工業(yè)廢水處理等系統(tǒng)中均設(shè)置有多級(jí)水箱用于儲(chǔ)存不同水質(zhì)的水,包括水質(zhì)潔凈度高的除鹽水和潔凈度低、腐蝕性高的濃海水。火力發(fā)電廠內(nèi)存儲(chǔ)容量≥500m3的水箱一般采用不銹鋼材質(zhì)的鋼板作為拼裝材料:存儲(chǔ)容量>500m3的水箱通常采用0235B材質(zhì)的鋼板作為拼裝材料,并在水箱內(nèi)壁設(shè)置防腐層。近些年,隨著防腐涂料行業(yè)的發(fā)展,性能良好、經(jīng)濟(jì)性合理的防腐材料,如漆酚環(huán)氧和聚脲等在火力發(fā)電廠各類鋼制水箱內(nèi)壁防腐中均有一定的應(yīng)用。

1電酚環(huán)氧和聚脲的組成與主要應(yīng)用范圍

漆酚環(huán)氧防腐漆由生漆中提取的漆酚與環(huán)氧合成的漆酚環(huán)氧樹脂、助劑、有機(jī)溶劑及體質(zhì)顏料制成,能保持天然生漆的耐久性和優(yōu)良的耐腐蝕特性,人體對(duì)其無過敏反應(yīng):具有優(yōu)異的附著力和耐沖擊性能,同時(shí)具有良好的耐熱、耐油、耐水和耐溶劑性能,也能耐酸、堿、鹽等介質(zhì)的腐蝕。

漆酚環(huán)氧防腐材料主要用于石油開采設(shè)備及管道、鋼煙囪、船舶油艙、制酒設(shè)備、食用油貯罐、飲水艙的內(nèi)壁和化工/化肥設(shè)備、城市供熱供水設(shè)施、煤氣柜、污水處理設(shè)備等的防腐。

聚脲防水涂料:以異氰酸酯類化合物為甲組分,胺類化合物為乙組分,采用噴涂施工工藝使兩組分混合、反應(yīng)生成彈性體防水涂料。其中甲組分是異氰酸酯單體、聚合體、衍生物、預(yù)聚物或半預(yù)聚物,乙組分是由端氨基樹脂和氨基擴(kuò)鏈劑等組成的胺類化合物時(shí),通常稱為噴涂（純)聚脲防水涂料。

聚脲彈性體（SPUA)主要用于防水、防腐、防沖刷和表面裝飾四大領(lǐng)域,在石油、石化等行業(yè)的化工設(shè)備及附屬設(shè)施,如大型化工儲(chǔ)罐、原油罐、酸洗槽、電鍍槽、炭化塔、鹽水罐、蒸發(fā)池以及艦船甲板和艙室地面、海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋、各類混凝土儲(chǔ)罐中均有應(yīng)用。其中,管道防腐是聚脲技術(shù)進(jìn)入最早、工程應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。

2兩種防腐材料技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較

2.1技術(shù)性能對(duì)比

漆酚環(huán)氧的詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)如表1所示,聚脲的詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2.2涂層在不同介質(zhì)、溫度下的表現(xiàn)

漆酚環(huán)氧防腐材料形成的涂層在30%H2S04、10%HC1、10%HN03、30%Na0H、飽和鹽水、自來水等介質(zhì)中,煮沸情況下腐蝕試驗(yàn)漆膜完好。

聚脲彈性體在醋酸(10%)、鹽酸(20%)、氨水(25%)、飽和鹽水、硫酸(20%)、氫氧化鈉(50%)、氫氧化鉀(10%)、磷酸(10%)、檸檬酸等腐蝕介質(zhì)中長(zhǎng)期浸泡后結(jié)果均為良好。

2.3漆膜厚度

漆酚環(huán)氧防腐涂料總厚度不小于280μm:聚脲防腐干膜總厚度為1000~1200μm,用在海水淡化系統(tǒng)中的反滲透濃水箱、超濾水箱內(nèi)壁時(shí),聚脲防腐干膜總厚度為2000μm。

2.4水箱內(nèi)壁除銹處理要求及噴涂方式

兩種防腐材料對(duì)水箱內(nèi)壁除銹處理要求相當(dāng),水箱內(nèi)壁鋼板表面噴砂處理要達(dá)到以下要求:"底板和壁板大面積平整表面應(yīng)采用噴射清理,滿足Sa21/2級(jí)要求,即在不放大的情況下觀察時(shí),表面應(yīng)無可見的油、脂和污物,并且沒有氧化皮、鐵銹、涂層和外來雜質(zhì),任何污染物的殘留痕跡應(yīng)僅呈現(xiàn)點(diǎn)狀或條紋狀的輕微色斑:接管座及箱頂內(nèi)壁等部位噴射不及之處應(yīng)采用手工或動(dòng)力工具清理,滿足St3級(jí)要求,即在不放大的情況下觀察,表面應(yīng)無可見的油、脂和污物,并且應(yīng)無氧化皮、鐵銹、涂層和外來雜質(zhì),該表面應(yīng)具有均勻的金屬光澤。"

水箱防腐施工應(yīng)在確認(rèn)水箱焊接等動(dòng)火作業(yè)全部完畢后進(jìn)行,水箱內(nèi)防腐的順序?yàn)?(1)箱頂內(nèi)壁:(2)箱體內(nèi)墻板:(3)墻體底板內(nèi)壁。

漆酚環(huán)氧的施工主要采用無氣分層噴涂,小面積可采用手工刷涂或銀涂,待兩道底漆實(shí)干后,進(jìn)行三道面漆的噴涂,實(shí)干后進(jìn)行兩道清漆的噴涂。

聚脲的施工主要采用專用噴槍,大規(guī)模噴涂之前有以下注意事項(xiàng):

(1)確定所有機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常,確保甲組分料內(nèi)不得有空氣進(jìn)入,乙組分料需攪拌均勻:

(2)噴涂前先在1m2左右面積上進(jìn)行試噴,根據(jù)試噴效果調(diào)整噴槍參數(shù),噴涂時(shí)也應(yīng)遵循先箱體內(nèi)壁板、后箱體內(nèi)底板的噴涂工序,一道噴涂時(shí)要覆蓋上一道噴涂寬度的50%(俗稱"壓槍"),保證厚度大致均勻:

(3)合理調(diào)節(jié)噴槍的噴射角度和槍與基面的距離,可使表面光滑如"鏡面",增強(qiáng)美觀性。

聚脲噴涂施工時(shí),除注意壓槍和噴涂方向外,還要及時(shí)清理底材上未處理干凈的殘?jiān)约皣娡窟^程中落到底材上的雜物。當(dāng)兩次噴涂間隔大于6h時(shí),首次底涂應(yīng)留出20~25cm的距離,以便與第二次底涂進(jìn)行搭接,底涂(膩?zhàn)?施工縫搭接面操作時(shí)應(yīng)先將搭接面清理干凈,涂刷專用的搭接劑后方可進(jìn)行施工。

2.5施工作業(yè)環(huán)境要求

作業(yè)前應(yīng)排查焊接作業(yè)已全部完成,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備濕度表、溫度表,并在每日涂刷施工前對(duì)水箱內(nèi)溫度、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和確認(rèn)。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采取通風(fēng)、防火、防靜電措施,并配備滅火器和消防水,嚴(yán)禁攜帶火種:施工過程中應(yīng)全程佩戴好防護(hù)口罩,避免將漆霧或氣體吸入體內(nèi),同時(shí)要避免眼睛、皮膚等直接接觸油漆。

漆酚環(huán)氧防腐材料應(yīng)在溫度5℃以上、相對(duì)濕度(RH)80%以下的環(huán)境中涂刷,如空氣濕度過大,需配備除濕機(jī)進(jìn)行除濕,符合濕度要求后方可施工。

噴涂聚脲作業(yè)應(yīng)在環(huán)境溫度大于5℃、相對(duì)濕度(RH)小于85%,且基層表面溫度比露點(diǎn)溫度至少高3℃的條件下進(jìn)行。

3應(yīng)用實(shí)例

在浙江省沿海地區(qū)有嘉興電廠三期、舟山煤電電廠、臺(tái)州第二發(fā)電廠、紹興濱海熱電、寧波鎮(zhèn)海電廠遷建項(xiàng)目等發(fā)電工程項(xiàng)目,至今均已發(fā)電投產(chǎn)一年以上。

寧波鎮(zhèn)海電廠搬遷改造、寧波鎮(zhèn)海燃?xì)鉄犭妰蓚€(gè)項(xiàng)目的水箱均采用O235B鋼板,內(nèi)壁涂刷T09-17漆酚環(huán)氧防腐材料,在基建期和后續(xù)長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行過程中,水箱內(nèi)防腐層性能穩(wěn)定,無鼓包、水質(zhì)劣化等質(zhì)量問題,防腐施工過程嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),未出現(xiàn)一例返工返修情況。寧波鎮(zhèn)海兩個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的鋼制水箱內(nèi)壁防腐工藝如下:漆酚環(huán)氧防腐底漆采用兩道725-H06-21環(huán)氧富鋅(總厚度不小于80μm),面漆采用三道725-H53-81環(huán)氧云鐵(總厚度不小于120μm),清漆采用兩道725-J3-5氯化橡膠清漆(總厚度不小于60μm)。

聚脲防腐工藝在嘉興電廠三期、舟山煤電電廠、臺(tái)州第二發(fā)電廠、紹興濱海熱電等項(xiàng)目的各類化學(xué)水箱中有多處應(yīng)用實(shí)例。其中臺(tái)州第二發(fā)電廠項(xiàng)目超濾水箱、紹興濱海熱電項(xiàng)目二期的反滲透濃水箱施工過程中均出現(xiàn)不同程度的鼓包現(xiàn)象,主要是在冬季低溫或雨雪天氣條件下施工,作業(yè)人員技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不足的原因所致。后經(jīng)返修,驗(yàn)收合格,能夠滿足機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行使用要求。上述4個(gè)項(xiàng)目均采用進(jìn)口陶氏聚脲作為水箱內(nèi)壁防腐層,其聚脲施工工藝采用了STAR-I型多功能專用底漆和VoraStar*HA/6269/HB6626純聚脲。

4比選結(jié)果

(1)漆酚環(huán)氧防腐材料在水箱防腐中無須特殊的施工機(jī)具,無須專門的噴涂操作人員,有施工技術(shù)門檻低的優(yōu)勢(shì),不易出現(xiàn)防腐層鼓包的質(zhì)量問題。在后期使用過程中如出現(xiàn)少量破損或者缺陷,維護(hù)修理方便:聚脲防腐的部位,如遇防腐層鼓包或脫落情況,須采用特種聚脲進(jìn)行手工修補(bǔ),價(jià)格昂貴。

(2)漆酚環(huán)氧防腐涂料相比聚脲防腐涂料(陶氏進(jìn)口)而言,耗用人工較多,施工速度較慢,在施工后、使用前涂料養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng):而聚脲能快速固化,聚脲彈性體涂層連續(xù)、致密,無針孔、無接縫、美觀。

(3)漆酚環(huán)氧防腐材料施工過程中,對(duì)作業(yè)溫度和環(huán)境濕度要求相對(duì)較低:雙組分聚脲彈性體防腐涂料在溫度低、濕度大的環(huán)境施工中易出現(xiàn)鼓包、脫落情況,尤其是甲組分對(duì)潮氣非常敏感,不適合在沿海臺(tái)風(fēng)季節(jié)和梅雨季節(jié)施工。

(4)漆酚環(huán)氧防腐材料在水箱內(nèi)壁防腐層總厚度不小于280μm,而雙組分聚脲彈性體防腐層厚度為1000~1200μm,在存儲(chǔ)高鹽分的濃海水時(shí),水箱內(nèi)壁防腐層厚度不小于2000μm。在單位面積防腐耗用量上,聚脲的耗用量(體積)是漆酚環(huán)氧的3~4倍。初步估算,相同面積下,聚脲防腐的單位面積工程造價(jià)是漆酚環(huán)氧防腐的2.5~3.5倍,因此,漆酚環(huán)氧防腐工藝在工程造價(jià)上有著顯著優(yōu)勢(shì)。

(5)漆酚環(huán)氧防腐材料無須從國(guó)外進(jìn)口,供貨周期短,有著供貨可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

(6)聚脲彈性體用作電廠除鹽水箱、凝結(jié)水箱內(nèi)壁防腐材料時(shí),其溶出物對(duì)電廠初期除鹽水水質(zhì)會(huì)有輕微影響,隨著系統(tǒng)的沖洗和浸泡以及運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),各水質(zhì)指標(biāo)在3~4個(gè)月后可轉(zhuǎn)為正常。采用漆氛環(huán)氧防腐涂料施工的水箱通常不會(huì)出現(xiàn)上述情況。

5結(jié)語

在目前發(fā)電廠項(xiàng)目投資控制日趨收緊,設(shè)備及材料國(guó)產(chǎn)化率提高,基建一線人工工資、大宗商品材料大幅上漲的嚴(yán)峻背景下,漆酚環(huán)氧防腐涂料有著材料供貨周期更可控、施工環(huán)境要求低、施工技術(shù)門檻低、單位面積造價(jià)低、后期維護(hù)/修補(bǔ)成本低等顯著優(yōu)勢(shì),因而在火力發(fā)電廠鋼制水箱防腐領(lǐng)域有著更加廣闊的應(yīng)用前景。