乙烯基酯樹脂玻璃鱗片材料在高爐煤氣管道中的防腐蝕應(yīng)用

乙烯基酯樹脂玻璃鱗片材料在高爐煤氣管道中的防腐蝕應(yīng)用

（上海富晨化工有限公司,上海 200235）

摘 要：本文介紹了乙烯基酯樹脂玻璃鱗片材料(VEGF)的特點(diǎn)，以及目前國(guó)內(nèi)高爐煤氣管道內(nèi)壁的腐蝕及防護(hù)情況，通過詳細(xì)討論VEGF材料不同的防腐結(jié)構(gòu)及施工工藝，為VEGF材料更好的應(yīng)用于高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐蝕提供重要參考。

關(guān)鍵詞：VEGF材料；乙烯基樹脂；高爐煤氣；管道；防腐蝕

The Application of VEGF Compounds in Gas Pipeline of Blast Furnace

Zeng Shao etal

（Shanghai Fuchen Chemical Co.,Ltd.,Shanghai 200235）

Abstrcact  This article describes the characteristics of the vinyl ester resin glass flake (VEGF) compounds, as well as the corrosion state and anti-corrosion in gas pipeline inwall of domestic blast furnace. Through proposing the different anti-corrosion structure and construction of technology ,for VEGF material in the application in gas pipeline inwall anti-corrosion of blast furnace provide important reference.

.

Keywords  VEGF compounds；blast furnace gas；pipeline inwall anti-corrosion

1 前言

    近幾年，在大型高爐上高爐煤氣干法袋式除塵技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)濕法除塵相比，干法袋式除塵具有節(jié)水、節(jié)電且投資少等優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)干法除塵的高爐煤氣對(duì)管道內(nèi)部的腐蝕嚴(yán)重，干法除塵時(shí)噴淋塔前管道冷凝水掛片的腐蝕速率比濕法除塵的腐蝕速率高兩個(gè)數(shù)量級(jí)（大約是50倍），因此普通的防腐形式（如環(huán)氧煤瀝青等）已起不到根本作用^[1,2]，需要針對(duì)使用介質(zhì)特點(diǎn)和腐蝕原因分析尋找一種可靠、長(zhǎng)效的重防腐材料。乙烯基酯樹脂玻璃鱗片材料（vinyl ester resin glass flaked compouns,簡(jiǎn)稱：VEGF材料）做為重防腐蝕材料的重要首選，在經(jīng)過多個(gè)高爐煤氣管道防腐工程的驗(yàn)證之后，已被確立為目前高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐的最佳選擇。

2 高爐煤氣管道內(nèi)壁腐蝕特點(diǎn)及防護(hù)材料比較

2.1 高爐煤氣內(nèi)壁腐蝕特點(diǎn)

干法除塵的高爐煤氣管道發(fā)生腐蝕的部位主要是管道和設(shè)備的底部，波紋管下部的波峰上，而且腐蝕均由內(nèi)部發(fā)展到外部的點(diǎn)腐蝕^[2]。這主要是由于濕法除塵可以通過文氏管或洗滌塔將煤氣中的腐蝕性成分（如SO₂、SO₃、Cl₂、H₂S等）通過溶解或反應(yīng)去除，而干法除塵的腐蝕性成分只能隨煤氣的流動(dòng)進(jìn)入下道工序，并可以伴隨著煤氣的降溫、水份的析出而進(jìn)入冷凝水，形成高腐蝕性的酸^[3]，大量的留存著的煤氣冷凝水在局部有時(shí)能達(dá)到煤氣管道的四分之一高度。對(duì)于高爐煤氣冷凝水的化學(xué)分析結(jié)果見表1（取自某鋼廠煤氣管道后半段軋鋼區(qū)）。

表1 高爐煤氣管系中冷凝水成分^[4]

從表1的分析結(jié)果可以看出，冷凝水的總含鹽量很高，PH值為2~3，其中Cl^-的含量高達(dá)6 548mg/L。而一般的高爐煤氣冷凝水PH值為6~7，接近中性，Cl^-的含量約為361mg/L^[3]。

氯離子具有較強(qiáng)的滲透能力，一定濃度下就連316L不銹鋼也無法抵御其腐蝕，因而需要一種抗?jié)B透能力很好的材料作為其防腐蝕材料，而常規(guī)的溶劑型防腐蝕涂料等很難適合其使用工況條件。

2.2 高爐煤氣管道內(nèi)壁采用的防腐蝕材料選擇^[5]

早在2007年，鋼鐵研究總院就對(duì)從眾多耐腐蝕材料中篩選出來的四種材料進(jìn)行了試驗(yàn)：

    ①乙烯基樹脂玻璃鱗片材料(以下簡(jiǎn)稱“VEGF材料”,上海富晨化工有限公司)；

②改性厚漿環(huán)氧防腐涂料(以下簡(jiǎn)稱“環(huán)氧涂料”,廈門雙瑞船舶涂料有限公司)；

③聚脲涂料（北京中冶和坤防腐工程有限公司）；

④環(huán)氧鱗片膠泥（佐敦涂料有限公司）。

試驗(yàn)結(jié)果如表2。其中浸泡溶液為Cl^-為208g/L，SO₄^2-為0.2g/L,PH=1。

表2 腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

上述實(shí)驗(yàn)表明，各種材料選擇比較的結(jié)果是：VEGF材料最適合高爐煤氣管道的內(nèi)壁防腐。

3 VEGF材料特點(diǎn)及應(yīng)用介紹

3.1 VEGF材料的特點(diǎn)^[6]

VEGF材料是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10%-40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的。由于材料中含有的玻璃鱗片，在材料施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長(zhǎng)，相當(dāng)于有效地增加了防腐蝕層的厚度。VEGF材料的主要粘結(jié)材料為乙烯基酯樹脂，目前在國(guó)外已經(jīng)很少采用環(huán)氧樹脂用于防腐蝕工程制作了，一般情況下會(huì)采用環(huán)氧樹脂改性的乙烯基酯樹脂，乙烯基樹脂正逐漸成為防腐蝕材料的首選材料。環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環(huán)加成化學(xué)反應(yīng)而制得。它保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段，又具有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能，而這些特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了乙烯基樹脂較環(huán)氧樹脂更好的工藝特性、耐腐蝕性和耐候性。由于乙烯基樹脂不含有惰性溶劑，所以乙烯基酯樹脂在固化后不較環(huán)氧樹脂體系具有更好的抗?jié)B性比環(huán)氧樹脂。

總結(jié)針對(duì)高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐的VEGF材料，具有以下特點(diǎn)：

⑴  耐腐蝕性能好。采用耐高溫、耐酸堿、耐含氯等化學(xué)介質(zhì)的乙烯基酯樹脂。

⑵  較低的滲透率。鱗片涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15倍。

⑶  涂層具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度、附著力和抗沖擊強(qiáng)度，涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離。

⑷  耐溫（熱沖擊）性能較好。鱗片涂層的線膨脹約為11.5×10^-6m/ m·℃,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12.0×10^-6 m/ m·℃，兩者之間比較相近。這種性能可以有效保證高爐煤氣管道在北方冬季嚴(yán)寒等惡劣天氣下可靠使用。

⑸  耐磨性好、具有一定韌性。鱗片涂層在固化后的硬度較高，且有韌性，管道在有限的變形情況下也不會(huì)破壞涂層。

⑹  工藝性較好。具有當(dāng)場(chǎng)配制和室溫下固化的特點(diǎn)，解決低溫氣候的固化問題和施工間隔時(shí)間的問題；另具有修補(bǔ)性好的特點(diǎn)，在VEGF材料涂層使用幾年后，若出現(xiàn)遭損壞的情況，只需在該處作簡(jiǎn)單的處理即可進(jìn)行修復(fù)，并可繼續(xù)使用而不影響使用性能。

3.2 VEGF材料涂層成型工藝

VEGF材料根據(jù)施工工藝的不同主要分為兩種，即VEGF膠泥和VEGF涂料。其中的VEGF膠泥主要適合抹涂(鏝刮)工藝，其特點(diǎn)是一次性成膜厚；而VEGF涂料則可適用噴涂工藝和刷（滾）涂工藝。這幾種材料的涂層成型工藝參數(shù)對(duì)比見表3.

表3  VEGF膠泥（涂料）的工藝參數(shù)比較

3.3 VEGF材料在高爐煤氣管道防腐中的應(yīng)用形式

3.3.1 基本情況

在高爐煤氣管道實(shí)際應(yīng)用時(shí)，結(jié)合考慮防腐成本，防腐厚度及結(jié)構(gòu)一般按如下處理：

表4  高爐煤氣管道內(nèi)壁各部位防腐結(jié)構(gòu)表

3.3.2 具體結(jié)構(gòu)

根據(jù)VEGF材料的工藝性能不同，主要存在三種不同的成型工藝：抹涂、滾涂和噴涂，因而在高爐煤氣管道防腐實(shí)際應(yīng)用時(shí)就又三種對(duì)應(yīng)的不同標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

3.3.2.1 VEGF膠泥2mm結(jié)構(gòu)

    該結(jié)構(gòu)主材采用VEGF膠泥，使用鏝刮工藝，結(jié)構(gòu)為1底2中1面，如圖1：

SHAPE \* MERGEFORMAT

涂層厚度

0.20 mm

VEGF膠泥層（第二層）

0.80 mm

VEGF膠泥層（第一層）

0.80 mm

底涂層

0.20 mm

圖1 VEGF膠泥襯里（約2.0mm）

該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：施工方便，對(duì)工人操作要求稍低，涂層厚度可以做到較厚；缺點(diǎn)是：用人工多，涂層厚度難以保證均勻，外觀欠缺美觀。

3.3.2.2 VEGF涂料1.5mm結(jié)構(gòu)（滾涂）

該結(jié)構(gòu)主材采用適用滾涂工藝的VEGF涂料，結(jié)構(gòu)為1底4中1面，如圖2：

SHAPE \* MERGEFORMAT

涂層厚度

0.25 mm

VEGF涂料層（第四層）

0.25 mm

VEGF涂料層（第三層）

0.25 mm

VEGF涂料層（第二層）

0.25 mm

VEGF涂料層（第一層）

0.25 mm

底涂層

0.20 mm

圖2 VEGF涂料襯里（約1.5mm）

該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：施工方便，對(duì)工人操作要求低，涂層比較均勻，比較美觀；缺點(diǎn)是：用人工多，涂層次數(shù)多，因由涂裝間隔要求而工期耗時(shí)多。

3.3.2.3 VEGF涂料1.5mm結(jié)構(gòu)（噴涂）

該結(jié)構(gòu)主材采用適用噴涂工藝的VEGF涂料，結(jié)構(gòu)為1底2中1面，如圖3：

圖3 VEGF涂料襯里（約2.0mm）

該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：施工方便，涂層均勻、美觀；缺點(diǎn)是：設(shè)備投資多、對(duì)工人操作要求高。

3.3.2.4 VEGF材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)

圖4 VEGF-FRP增強(qiáng)襯里（約3.0mm）

該結(jié)構(gòu)用于管道的變徑處、迎風(fēng)面以及接口和法蘭等需防磨、加強(qiáng)處理部位。

4 VEGF材料的實(shí)際應(yīng)用

   首鋼遷鋼2#高爐，爐容2500 m3，高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐蝕主材料采用VEGF材料（VEGF涂料），運(yùn)行半年后從管道外觀看無腐蝕漏水、漏氣現(xiàn)象，進(jìn)入管道內(nèi)檢查確認(rèn)管道內(nèi)壁防腐涂料完整，無鼓泡玻璃現(xiàn)象，運(yùn)行狀況良好^[7]。

    首鋼京唐鋼鐵廠特大高爐，爐容5500 m3，高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐蝕主材料采用VEGF材料。其做法為：對(duì)管道內(nèi)壁經(jīng)過相應(yīng)金屬處理后，采用VEGF底涂，80~100μm，中間涂料為VEGF膠泥，厚度為800~1000μm，VEGF面涂，厚度為80~100μm。對(duì)煤氣溫度120℃以下管道，涂層厚度為300μm。該工程與2009年5月22日正式投產(chǎn)， 2010年1月進(jìn)入管道內(nèi)壁檢查，涂層表面完整，沒有起層現(xiàn)象，管道外壁也未見腐蝕穿孔滴水現(xiàn)象，保護(hù)效果顯著^[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)和實(shí)踐證明，VEGF材料應(yīng)用于高爐煤氣管道內(nèi)壁防腐是可靠、有效的，值得大力推廣。具體到VEGF材料因由三種不同的成型工藝：鏝刮、滾涂、噴涂，這三種工藝和結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到作業(yè)面窄、作業(yè)量大以及對(duì)涂層性能的較高等要求，推薦使用噴涂（高壓無氣）的工藝和結(jié)構(gòu)。

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