煙囪耐高溫防腐涂料使用分析

 志盛威華周工

     煙囪煙道是電力、熱力、燃?xì)獾刃袠I(yè)不可少的建筑，為達(dá)到長期安全運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)的耐久性就占有相當(dāng)重要的地位，無論磚混結(jié)構(gòu)還是鋼結(jié)構(gòu)大多采用耐高溫內(nèi)襯+耐防腐層，國內(nèi)采用最多的是玻璃鱗片膠泥防腐，玻璃鱗片材料固話后呈脆性，耐溫特性和耐溫沖擊特性較差，極易造成鱗片襯里在高溫和高低溫?zé)釠_擊下，發(fā)生開裂、脫層現(xiàn)場，通過本文介紹國內(nèi)煙囪煙道防腐方案介紹和對(duì)比，以及ZS-1041如何解決高溫下煙氣腐蝕問題。   

 

一、  國內(nèi)煙囪、煙道防腐現(xiàn)狀分析

煙道防腐，煙囪防腐，如果是僅僅濕熱酸腐蝕的話，這個(gè)在國內(nèi)已經(jīng)得到很好的解決了，經(jīng)歷了2000至今的發(fā)展，目前基本以玻璃鱗片膠泥方案為主，當(dāng)然也存在KPI、磚板內(nèi)襯等方案，但在中低溫以及一般的高溫時(shí)，玻璃鱗片膠泥的方案已經(jīng)被大家所認(rèn)同，盡管不一定是最完美的解決方案，但從性價(jià)比，使用壽命等各方面綜合來看，玻璃鱗片膠泥內(nèi)襯的方案確實(shí)是好的選擇。
      國內(nèi)做防腐的工程公司正在越來越多得遇到一些更加棘手的問題：電廠原煙道、煙囪、鍋爐原煙道、煙囪高溫防腐，特別是特高溫，瞬間高溫達(dá)200度以上，長期溫度也接近180度，并且基材有鋼質(zhì)的，也有混泥土基材的，在實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)時(shí)常出現(xiàn)溫度時(shí)高時(shí)低，運(yùn)行環(huán)境的溫度驟變很厲害。
      目前國內(nèi)做這一行的工程公司很多，材料商也很多，提出來的方案五花八門，但是真正經(jīng)歷了五年以上的實(shí)際環(huán)境運(yùn)行的成功案例，幾乎沒有。下面就目前國內(nèi)防腐行業(yè)在高溫?zé)焽璺栏I(lǐng)域所提出來的方案一一分析其優(yōu)缺點(diǎn)，供所參考。

                                               

二、防腐方案介紹和分析
     特高溫?zé)煹罒焽璧姆栏桨福壳爸髁鞯挠校阂蚁┗渲?/span>VER）玻璃鱗片膠泥、VER膠泥玻璃鋼復(fù)合、VER膠泥勾縫磚板內(nèi)襯（賓高德?；u、耐酸磚、耐酸陶瓷等）、耐酸KPI膠泥、KPI膠泥勾縫磚板內(nèi)襯、OM涂料、鈦合金哈氏合金等等合金方案。
     特高溫?zé)煹罒焽璧姆栏桨冈O(shè)計(jì)，關(guān)鍵考慮點(diǎn)：防腐、抗?jié)B、防脫落。防腐由材料本身材質(zhì)的耐酸性，尤其是高溫下的耐酸性決定的；抗?jié)B主要由防腐涂層的厚度，有機(jī)/無機(jī)成份的固化物的致密性決定的；防脫落主要是由施工質(zhì)量、基材的處理好壞、防腐材料本身的耐溫驟變性能高低以及防腐涂層的耐應(yīng)力變化優(yōu)劣決定的。

三、腐蝕工況分析

煙氣溫度一般在70℃--500℃左右,部分工況煙氣溫度會(huì)達(dá)到1000℃，煙氣流速一般都在5米/秒以上，粉塵顆粒物粒徑大小在0.3毫米以上，粉塵濃度在10%以上，相對(duì)濕度為3-10%,含有灰分及各種腐蝕性成分,如SO2、HCl、NO2及鹽霧等，甚至有的煙氣中含有HF強(qiáng)腐蝕氣體存在，有酸堿腐蝕，低溫?zé)煔膺€會(huì)有冷凝水腐蝕，而且在脫硫過程中,又具有酸堿介質(zhì)交替的情況發(fā)生,因此設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,防腐條件要求比較苛刻。需要重點(diǎn)指出煙囪本體的腐蝕主要是防腐內(nèi)襯損壞，酸液滲透到煙囪本體或者是通過牛腿滲透到煙囪本體。水平煙道和積灰平臺(tái)如沒有良好的防腐和疏水裝置，對(duì)水平煙道及煙囪積灰平臺(tái)會(huì)造成很大的腐蝕。

煙囪防腐內(nèi)襯損壞原因包括施工中漆膜厚度薄，煙囪表面不平整，形成積液，腐蝕加重；煙氣粉塵沖刷嚴(yán)重部位沒有進(jìn)行加厚處理；材料的線膨脹系數(shù)過小，表面形成裂紋、龜裂等缺陷，施工中的缺陷問題需要施工方規(guī)范施工來解決，避免減小人為影響。

四、ZS-1041煙氣防腐涂料

4.1產(chǎn)品背景

近年來，在煙囪煙道腐蝕涂層研發(fā)和實(shí)踐中，志盛威華工程師通過對(duì)上百家煙囪煙道成功與失敗的防腐案例進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析總結(jié)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，經(jīng)過廣泛學(xué)習(xí)交流，采用新技術(shù)新方法，不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，推出1041煙氣防腐涂料。

1041煙氣防腐涂料的推出，避免玻璃鱗片膠泥不耐高溫偏脆和APC抗?jié)B弱基材要求高成本貴的不足，同時(shí)綜合兩種方案的優(yōu)點(diǎn)。

4.2產(chǎn)品介紹及參數(shù)

涂料的成膜物質(zhì)以無機(jī)聚合物為主的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物作為成膜物質(zhì)，溶液中含硅無機(jī)聚合物作為主鏈，高溫嫁接有機(jī)聚合物改性樹脂，得到交替排列組成的多嵌段嫁接無機(jī)—有機(jī)螯合聚合物，通過PIN對(duì)樹脂改進(jìn)，既能發(fā)揮有機(jī)樹脂軟段柔韌性，提高基材粘接力，同時(shí)又發(fā)揮無機(jī)聚合物耐高溫作用，從而涂料成膜性好，附著力高，涂層光滑自潔，耐溫高，成膜致密降低介質(zhì)損耗率的特點(diǎn)。

磚、水泥的線膨脹系數(shù)為10-14×10^-6/℃，鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12-18×10^-6/℃，而玻璃鱗片類的線膨脹系數(shù)大約為1.15×10^-6/℃，與基材相差了一個(gè)數(shù)量級(jí)，在溫度變化時(shí)，容易出現(xiàn)溫差應(yīng)力，導(dǎo)致涂層應(yīng)力開裂（幾油幾布的涂刷主要就是防裂），由于該材料涂層較厚，熱傳遞會(huì)因此受到一定影響，煙道內(nèi)壁溫度與涂層表面溫度會(huì)存在相對(duì)較大的差異，應(yīng)力開裂的風(fēng)險(xiǎn)因此而加大。雖玻璃鱗片通過幾油幾布的工藝可以預(yù)防短期應(yīng)用內(nèi)的應(yīng)力開裂，但如特殊工況出現(xiàn)得較為頻繁時(shí)，涂層及防裂布會(huì)因多次變形而產(chǎn)生疲勞，最終出現(xiàn)裂紋。

      ZS-1041煙氣防腐涂料的線膨脹系數(shù)為16-23×10^-6/℃，與煙道用的基材線膨脹系數(shù)處于同一數(shù)量級(jí)，兩者相差不大，因該涂層為薄涂即可，導(dǎo)熱速度較快，能很快與基材達(dá)成溫度平衡，在遇到急冷急熱狀況時(shí)形變幾乎與基材保持一致，不易產(chǎn)生溫差應(yīng)力造成漆膜的損壞。

一個(gè)良好的線膨脹系數(shù)，是由無機(jī)填料體現(xiàn)出來，涂料采用無機(jī)抗腐蝕耐磨材料，如納米硅微粉、碳化硅、氮化硼、石墨、超細(xì)金屬氧化物等涂料固體顏料,在高溫下形成耐磨陶瓷功能，使涂層具有高硬度，高耐磨，防蝕性，耐高溫、抗沖擊性和好的延展性。涂料并且使用無機(jī)陶瓷纖維，增加涂層內(nèi)聯(lián)交強(qiáng)性，進(jìn)一步增強(qiáng)涂層的抗沖擊性。

涂層線膨脹系數(shù)與基材接近，在遇到溫變大時(shí)，形變與基材保持一致，煙氣溫度越高溫變越大，煙氣一般溫度在70-500℃，對(duì)于有脫硫裝置的煙囪，煙氣溫度一般會(huì)低于100℃，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的250℃耐溫極限能滿足大多工況，但不能滿足某些特殊工況，包括事故狀態(tài)。

ZS-1041煙氣防腐涂料耐溫幅度可達(dá)750℃，可長期在600℃正常使用，這一性能使得煙道防腐蝕更為可靠，減少因特殊工況帶來的防腐蝕涂層破壞，通過提高耐溫度數(shù)和與基材良好的線性膨脹系數(shù)，使涂膜擁有好的耐高溫溫變性能。

耐水防滲

由于煙氣中含水，如果加裝了濕法脫硫裝置，煙氣中的含水量會(huì)更高，此項(xiàng)雖是在檢測吸水率但實(shí)際考究的是涂料的致密性、抗?jié)B透性，致密抗?jié)B無溶脹是防腐蝕涂料必備的特性。普通防腐蝕涂料如玻璃鱗片膠泥采用的是片狀玻璃鱗片，直徑大概在0.2mm左右，在涂層成膜時(shí)玻璃鱗片呈魚鱗狀搭接從而具有極好的防滲性。但具有0.2mm直徑的玻璃鱗片尺寸偏大，加之玻璃鱗片密度較大在工作液中的分散會(huì)存在不均一性，存在鱗片搭接不均的情況，加之在施工時(shí)由于粘度、溫度、施工方法等原因，可能會(huì)架空搭接出現(xiàn)空鼓，防滲性能下降。

耐水性

之前提到煙氣中含有水分，在煙囪煙道部分區(qū)域會(huì)有冷凝水腐蝕，冷凝水的腐蝕相對(duì)于煙氣腐蝕嚴(yán)重程度更高，基材表面未找平位置會(huì)出現(xiàn)積液，積液腐蝕性更高，也是容易出現(xiàn)壞點(diǎn)部位，施工中需要增加厚度來增強(qiáng)防腐性能。ZS-1041煙氣防腐涂料可長期耐酸浸泡、堿浸泡以及NaCl溶液浸泡，具備全面的抗?jié)B耐腐蝕性能，可針對(duì)煙道有可能出現(xiàn)的各種腐蝕。該項(xiàng)性能的測試，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)酸液為Liu酸，但實(shí)際上煙氣中的腐蝕介質(zhì)卻遠(yuǎn)不止硫化物，特別是有脫硫裝置的煙道脫硫后煙氣中僅含微量硫化物，煙氣的主要腐蝕介質(zhì)為CL-，對(duì)于濕法脫硫，煙氣中可能還會(huì)存在堿性物質(zhì)，因此在考慮酸腐蝕（硫化物）的同時(shí)還應(yīng)考慮CL-腐蝕、堿腐蝕。

好的解決方案和適合的產(chǎn)品，需要通過精準(zhǔn)的售前溝通分析，對(duì)腐蝕原因分析、實(shí)際工況總結(jié)和產(chǎn)品性能掌握等各種前期技術(shù)交流，前期工作信息了解離不開志盛威華工程師深厚的防腐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用的積累，能夠切中時(shí)弊的解決防腐難題。

在施工完設(shè)備使用過程中，及時(shí)跟蹤使用效果，收集使用數(shù)據(jù)，做到涂層工況匯總，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，編寫應(yīng)用報(bào)告。

 

六、作者介紹

    周工    北京志盛威華化工有限公司涂料工程師

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    主要涉及高溫防腐、高溫抗氧化、隔熱保溫等復(fù)雜工程問題分析及解決預(yù)案，主要涉及防腐領(lǐng)域包括電力、燃?xì)?、海工、化工等行業(yè)設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)；在水泥回轉(zhuǎn)窯、設(shè)備及管道的隔熱保溫方案，有豐富經(jīng)驗(yàn)；堅(jiān)持以問題為導(dǎo)向，對(duì)客戶遇到的“偏難怪”難點(diǎn)問題，提供適合的技術(shù)解決方案。