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火电厂重防腐涂料如何选材?
时间:2019-08-29 14:17:22
我国是一个能源结构以燃煤为主的国家,能源结构特点导致了较多严重腐蚀情况,形成了酸雨等污染情况。燃煤火电引起的大气污染相当严重,属煤烟型污染,粉尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染。
    火电厂是一个复杂的腐蚀环境,除了由于燃煤引起的严重大气腐蚀外,它还涉及到各类储罐内壁腐蚀,循环水管外壁和内壁、高温绝热部位等,以及腐蚀环境最为恶劣的烟气脱硫系统(FGD)。
大气腐蚀环境下钢结构
 
    火力发电站使用的燃料有重油和煤炭等,在运行过程中,会释放出大量硫化物等腐蚀性气体,与空气中的水汽或雨水相结合形成酸性溶液。煤灰在钢结构上面的沉积,会形成电解质,加速钢结构的电化学腐蚀。因此,火力发电站的防腐蚀问题就成为了生产与维护的重要内容之一。
 
    火电厂中,处于大气腐蚀环境下的钢结构主要涉及到:
 
    (1)  锅炉钢结构
 
    (2)  主厂房钢结构
 
    (3)  输煤系统:卸煤机、堆取料机、吊机和输煤栈桥
 
    (4)  管道外壁
 
    (5)  储罐外壁
 
    这些大气环境下的腐蚀等级,由于处于火电厂的腐蚀环境中,根据国际标准“钢结构的防腐蚀涂料系统的腐蚀保护”ISO12944-2,可以确定为高等级的环境C4级别,按照长效防腐15年以上的要求,可以采用的长效防腐蚀涂料系统。
 
    水性重防腐涂料系统,近年来已经在技术上得到了很好的发展,相应的涂料系统通过了相当苛刻的耐腐蚀试验测试外,也在实践中得到了满意的效果,因此,这里除了介绍溶剂型涂料系统,还同时介绍了相应的水性重防腐涂料系统。
 
    溶剂型涂料系统的底漆可以采用环氧富锌底漆和无机富锌底漆两类。相比较之下,采用环氧富锌底漆时,施工性能要更好一些;采用无机富锌底漆时,要注意干膜厚度不能超过一定的范围(通常为150微米左右),否则会造成漆膜开裂;另外无机富锌底漆表面呈多孔状结构,覆涂后道中间漆时,需要采用雾喷/统喷的技巧,否则溶易出现针孔气泡;溶剂性无机富锌底漆的固化要求较高的相对湿度,R.H.65%以上,在23℃时,涂覆后道漆的时间要16个小时以上;环氧富锌底漆依靠固化剂固化,在23℃时,只要2个小时左右即可涂覆中间漆。
    水性重防腐涂料系统除了对环保和施工人员健康有益外,在钢结构加工制作过程中,无须回避周边的火工作业,并且漆膜干燥相当快,这就意味着可以加快涂覆过程,通常在一天之内可以完成三道涂料系统,这就为钢结构加工制作单位加快了制作过程,节省了大量的时间和金钱。
 
储罐内壁
 
    火电厂的储罐防腐蚀涂料系统,涉及到外壁和内壁两部分。储罐外壁的涂料系统可以参考大气环境下的防腐蚀涂料系统。电厂的储罐比较复杂,主要涉及有饮用水罐、消防水罐、消防过滤水罐、冷凝水、去离子水罐、燃油、去离子水补给系统罐等。其中冷凝水罐由不锈钢制成。
 
    火电厂储罐没有特别的腐蚀介质,可以采用的涂料系统有纯环氧树脂涂料和酚醛环氧涂料。用于饮用水罐内壁的涂料要求达到饮用水质的卫生标准。去离子水罐的涂料不能含有任何离子,以减少水对锅炉水冷壁以及蒸汽轮机的腐蚀。燃油储罐内壁,如果设计要求采用抗静电涂料,则必须按要求采用相应的抗静电涂料系统,无机富锌涂料由于锌粉为导电颜料,也可以作为燃油储罐内壁涂层使用。
 
循环水管
 
    火电厂的循环水管也是严重的腐蚀部位,防腐蚀要求达到20年。除了采用高性能防腐蚀涂料外,还结合了阴极保护措施。为了节约淡水资源,在滨海火电厂都采用海水作为冷却水使用。根据ISO 12944-2,循环水管外壁属于Im3埋地腐蚀环境,内壁属于Im1淡水或Im2海水腐蚀环境。循环水管中的防腐蚀涂料漆膜要求在海水中有优异的附着力,并且在长期管道通海水的情况下,漆膜保持其优良性能不脱落。漆膜具有极强的耐磨性能,以便能抵抗管道回填过程中所产生的摩擦和刮伤,漆膜良好的柔韧性能抵御施工过程中的冲击和碰撞,保证漆膜的完好。涂料系统要与阴极保护系统有良好的相容性。
    传统上管道上采用的都是环氧煤沥青涂料,根据国内外对于大口径水管方面的防腐蚀经验,环氧煤沥青涂料有着诸多的缺点,比如漆膜为黑色,有着“偷光”作用,不利于施工质量的控制和维修,更不利于日后的管道检修作业。沥青还有着致癌作用,在欧美国家已经开始限制其使用。三峡水利枢纽一期工程中压力水管采用的是环氧煤沥青漆,在三期工程时,经过严格的测试论证,改用了不含沥青的改性环氧涂料和无溶剂环氧涂料。由于无溶剂涂料的施工对于喷漆设备和施工人员都有着非常高的要求,因此高固体份改性环氧涂料是较为合适的涂料产品,可以用按照常规的施工方法和程序进行施工。高固体份改性环氧涂料在国外很多大型水电站的压力水管和火电厂的循环水管中有着成功的使用记录。
 
高温和隔热部位
 
    火电厂的碳钢管道会涉及到高温部位,需要使用耐高温涂料进行防护。新建火电厂的碳钢管道可能会涉及到不同的温度范围,因此不同温度范围的管道可能会选用相应的耐高温涂料。
 
    化学固化类涂料,如环氧树脂涂料和聚氨酯涂料产品,最大可以耐120℃的高温,因此,在120℃以下温度范围,可以采用通常的防腐蚀涂料系统,需要注意的是丙烯酸聚氨酯面漆在100℃以上,浅色的漆膜会发黄,不过这并不影响其防腐蚀性能。
 
    醇酸铝粉耐热漆以及有机硅酸改性的醇酸树脂漆可以耐200℃的高温。
 
    保温隔热层内的涂料系统必须考虑这种情况,需要注意到一旦隔热层破损,里面就会积聚水汽,呈酸性的冷凝水是主要的腐蚀因素,采用耐热达230℃的酚醛环氧树脂涂料,无机硅酸锌涂料可以耐400℃的高温,因此,只要管道温度在400℃以内,完全可以把无机硅酸锌底漆作为通用的防锈底漆,这样可以减少涂料品种的应用,这样除了设计方面的简便之外,更可以减轻实际加工和喷漆过程中的麻烦。因为大量的管道堆放在现场,在施工初期要很好地区分开不同介质不同温度范围,是很复杂的,施工人员同时要频繁地更换涂料品种和施工器具,实际作业比较麻烦。如果仅使用一种底漆,就可以大大简化工作程序和工作量。
 
    根据NACE的研究,在氯化钠溶液中(70~80℃),锌会发生极性逆转,这种情况下采用无机富锌底漆,反过来钢铁成了阳极去保护锌粉了。并且锌粉在酸性或碱性环境中,易于溶于温水环境,锌粉消耗了,也就失去了保护作用。为了避免这种情况发生,可以在无机富锌底漆表面罩一道有机硅铝粉漆。
 
    在500~600℃的高温环境下,可以使用有机硅铝粉耐热涂料。漆膜厚度通常只有20~30微米厚,可以涂两道,但是不能涂的太厚,以免影响热传导性。
 
烟气脱硫系统
 
    火力发电厂中使用的煤含有硫,在生产过程中产生二氧化硫,严重影响大气环境。迫于环境保护的压力,烟气脱硫(Fuel Gas Desulfurization 简称“FGD”)已经是火电厂二氧化硫控制的主要手段。因此FGD烟气脱硫装置在很多电厂中成为了必不可少的配套项目,建设时没有的,现在也开始上烟气脱硫装置。
 
    火力发电厂的烟气脱硫技术中,最主要的工艺是湿法石灰石膏法。在该工艺中,含有SO2的烟气经除尘后进入换热器降温,再进入吸收塔与石灰石浆液接触脱硫后升温排放。在整个工艺流程中烟气脱硫装置,由于烟气中存在着大量SO2和其它腐蚀介质,烟气脱硫装置时时承受着多种化学介质的侵蚀。而烟气脱硫装置系统庞大,维修困难。为了保证烟气脱硫装置的长期正常运行,采用的防腐蚀材料有不锈钢,高合金复合钢板,橡胶以及玻璃鳞片衬层涂料等。
 
    氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶衬里技术是烟气脱硫系统防腐蚀的主要技术之一,它的突出优点是与钢铁的结合力强,衬层致密,抗渗透性强,而且具有一定的弹性和耐磨性。采用橡胶衬里的缺陷是衬里质量受黏结操作的影响较大,鼓泡脱层等是常见的问题。
 
    采用涂料进行烟气脱硫装置的防腐蚀也是切实有效的方法。一般情况下,防腐蚀层的防蚀失效主要是树脂基体受到侵蚀,基体树脂首先产生失重、变色等情况,之后引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂等情况,最后导致防腐蚀层失效,尤其后者,由于渗透等因素,加速了具有腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。因此在选择具有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时,应采取有效的措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸汽的渗透作用。一般的涂料通常都不能耐高温强酸的烟气脱硫严酷的腐蚀环境,最好的涂料是使用耐化学性强,又具有耐温性能的乙烯酯玻璃鳞片涂料。乙烯酯树脂,特别诺伏勒克乙烯酯树脂,有着超强的耐化学品和耐渗透性,可长期耐180℃。
 
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