漆酚环氧和聚脲两种防腐材料在发电厂钢制水箱内壁中的应用比选

引言

水是火力发电厂的主要工质,在火力发电厂的海水淡化、锅炉补给水处理、工业废水处理等系统中均设置有多级水箱用于储存不同水质的水,包括水质洁净度高的除盐水和洁净度低、腐蚀性高的浓海水。火力发电厂内存储容量≥500m3的水箱一般采用不锈钢材质的钢板作为拼装材料:存储容量>500m3的水箱通常采用0235B材质的钢板作为拼装材料,并在水箱内壁设置防腐层。近些年,随着防腐涂料行业的发展,性能良好、经济性合理的防腐材料,如漆酚环氧和聚脲等在火力发电厂各类钢制水箱内壁防腐中均有一定的应用。

1电酚环氧和聚脲的组成与主要应用范围

漆酚环氧防腐漆由生漆中提取的漆酚与环氧合成的漆酚环氧树脂、助剂、有机溶剂及体质颜料制成,能保持天然生漆的耐久性和优良的耐腐蚀特性,人体对其无过敏反应:具有优异的附着力和耐冲击性能,同时具有良好的耐热、耐油、耐水和耐溶剂性能,也能耐酸、碱、盐等介质的腐蚀。

漆酚环氧防腐材料主要用于石油开采设备及管道、钢烟囱、船舶油舱、制酒设备、食用油贮罐、饮水舱的内壁和化工/化肥设备、城市供热供水设施、煤气柜、污水处理设备等的防腐。

聚脲防水涂料:以异氰酸酯类化合物为甲组分,胺类化合物为乙组分,采用喷涂施工工艺使两组分混合、反应生成弹性体防水涂料。其中甲组分是异氰酸酯单体、聚合体、衍生物、预聚物或半预聚物,乙组分是由端氨基树脂和氨基扩链剂等组成的胺类化合物时,通常称为喷涂（纯)聚脲防水涂料。

聚脲弹性体（SPUA)主要用于防水、防腐、防冲刷和表面装饰四大领域,在石油、石化等行业的化工设备及附属设施,如大型化工储罐、原油罐、酸洗槽、电镀槽、炭化塔、盐水罐、蒸发池以及舰船甲板和舱室地面、海上钻井平台、跨海大桥、各类混凝土储罐中均有应用。其中,管道防腐是聚脲技术进入最早、工程应用最广泛的领域。

2两种防腐材料技术、经济性比较

2.1技术性能对比

漆酚环氧的详细技术指标如表1所示,聚脲的详细技术指标如表2所示。

2.2涂层在不同介质、温度下的表现

漆酚环氧防腐材料形成的涂层在30%H2S04、10%HC1、10%HN03、30%Na0H、饱和盐水、自来水等介质中,煮沸情况下腐蚀试验漆膜完好。

聚脲弹性体在醋酸(10%)、盐酸(20%)、氨水(25%)、饱和盐水、硫酸(20%)、氢氧化钠(50%)、氢氧化钾(10%)、磷酸(10%)、柠檬酸等腐蚀介质中长期浸泡后结果均为良好。

2.3漆膜厚度

漆酚环氧防腐涂料总厚度不小于280μm:聚脲防腐干膜总厚度为1000~1200μm,用在海水淡化系统中的反渗透浓水箱、超滤水箱内壁时,聚脲防腐干膜总厚度为2000μm。

2.4水箱内壁除锈处理要求及喷涂方式

两种防腐材料对水箱内壁除锈处理要求相当,水箱内壁钢板表面喷砂处理要达到以下要求:"底板和壁板大面积平整表面应采用喷射清理,满足Sa21/2级要求,即在不放大的情况下观察时,表面应无可见的油、脂和污物,并且没有氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质,任何污染物的残留痕迹应仅呈现点状或条纹状的轻微色斑:接管座及箱顶内壁等部位喷射不及之处应采用手工或动力工具清理,满足St3级要求,即在不放大的情况下观察,表面应无可见的油、脂和污物,并且应无氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质,该表面应具有均匀的金属光泽。"

水箱防腐施工应在确认水箱焊接等动火作业全部完毕后进行,水箱内防腐的顺序为:(1)箱顶内壁:(2)箱体内墙板:(3)墙体底板内壁。

漆酚环氧的施工主要采用无气分层喷涂,小面积可采用手工刷涂或银涂,待两道底漆实干后,进行三道面漆的喷涂,实干后进行两道清漆的喷涂。

聚脲的施工主要采用专用喷枪,大规模喷涂之前有以下注意事项:

(1)确定所有机械设备运转正常,确保甲组分料内不得有空气进入,乙组分料需搅拌均匀:

(2)喷涂前先在1m2左右面积上进行试喷,根据试喷效果调整喷枪参数,喷涂时也应遵循先箱体内壁板、后箱体内底板的喷涂工序,一道喷涂时要覆盖上一道喷涂宽度的50%(俗称"压枪"),保证厚度大致均匀:

(3)合理调节喷枪的喷射角度和枪与基面的距离,可使表面光滑如"镜面",增强美观性。

聚脲喷涂施工时,除注意压枪和喷涂方向外,还要及时清理底材上未处理干净的残渣以及喷涂过程中落到底材上的杂物。当两次喷涂间隔大于6h时,首次底涂应留出20~25cm的距离,以便与第二次底涂进行搭接,底涂(腻子)施工缝搭接面操作时应先将搭接面清理干净,涂刷专用的搭接剂后方可进行施工。

2.5施工作业环境要求

作业前应排查焊接作业已全部完成,施工现场应配备湿度表、温度表,并在每日涂刷施工前对水箱内温度、湿度数据进行记录和确认。施工现场应采取通风、防火、防静电措施,并配备灭火器和消防水,严禁携带火种:施工过程中应全程佩戴好防护口罩,避免将漆雾或气体吸入体内,同时要避免眼睛、皮肤等直接接触油漆。

漆酚环氧防腐材料应在温度5℃以上、相对湿度(RH)80%以下的环境中涂刷,如空气湿度过大,需配备除湿机进行除湿,符合湿度要求后方可施工。

喷涂聚脲作业应在环境温度大于5℃、相对湿度(RH)小于85%,且基层表面温度比露点温度至少高3℃的条件下进行。

3应用实例

在浙江省沿海地区有嘉兴电厂三期、舟山煤电电厂、台州第二发电厂、绍兴滨海热电、宁波镇海电厂迁建项目等发电工程项目,至今均已发电投产一年以上。

宁波镇海电厂搬迁改造、宁波镇海燃气热电两个项目的水箱均采用O235B钢板,内壁涂刷T09-17漆酚环氧防腐材料,在基建期和后续长周期连续运行过程中,水箱内防腐层性能稳定,无鼓包、水质劣化等质量问题,防腐施工过程严把质量关,未出现一例返工返修情况。宁波镇海两个发电项目的钢制水箱内壁防腐工艺如下:漆酚环氧防腐底漆采用两道725-H06-21环氧富锌(总厚度不小于80μm),面漆采用三道725-H53-81环氧云铁(总厚度不小于120μm),清漆采用两道725-J3-5氯化橡胶清漆(总厚度不小于60μm)。

聚脲防腐工艺在嘉兴电厂三期、舟山煤电电厂、台州第二发电厂、绍兴滨海热电等项目的各类化学水箱中有多处应用实例。其中台州第二发电厂项目超滤水箱、绍兴滨海热电项目二期的反渗透浓水箱施工过程中均出现不同程度的鼓包现象,主要是在冬季低温或雨雪天气条件下施工,作业人员技术和经验不足的原因所致。后经返修,验收合格,能够满足机组长周期运行使用要求。上述4个项目均采用进口陶氏聚脲作为水箱内壁防腐层,其聚脲施工工艺采用了STAR-I型多功能专用底漆和VoraStar*HA/6269/HB6626纯聚脲。

4比选结果

(1)漆酚环氧防腐材料在水箱防腐中无须特殊的施工机具,无须专门的喷涂操作人员,有施工技术门槛低的优势,不易出现防腐层鼓包的质量问题。在后期使用过程中如出现少量破损或者缺陷,维护修理方便:聚脲防腐的部位,如遇防腐层鼓包或脱落情况,须采用特种聚脲进行手工修补,价格昂贵。

(2)漆酚环氧防腐涂料相比聚脲防腐涂料(陶氏进口)而言,耗用人工较多,施工速度较慢,在施工后、使用前涂料养护周期较长:而聚脲能快速固化,聚脲弹性体涂层连续、致密,无针孔、无接缝、美观。

(3)漆酚环氧防腐材料施工过程中,对作业温度和环境湿度要求相对较低:双组分聚脲弹性体防腐涂料在温度低、湿度大的环境施工中易出现鼓包、脱落情况,尤其是甲组分对潮气非常敏感,不适合在沿海台风季节和梅雨季节施工。

(4)漆酚环氧防腐材料在水箱内壁防腐层总厚度不小于280μm,而双组分聚脲弹性体防腐层厚度为1000~1200μm,在存储高盐分的浓海水时,水箱内壁防腐层厚度不小于2000μm。在单位面积防腐耗用量上,聚脲的耗用量(体积)是漆酚环氧的3~4倍。初步估算,相同面积下,聚脲防腐的单位面积工程造价是漆酚环氧防腐的2.5~3.5倍,因此,漆酚环氧防腐工艺在工程造价上有着显著优势。

(5)漆酚环氧防腐材料无须从国外进口,供货周期短,有着供货可靠性强的优势。

(6)聚脲弹性体用作电厂除盐水箱、凝结水箱内壁防腐材料时,其溶出物对电厂初期除盐水水质会有轻微影响,随着系统的冲洗和浸泡以及运行时间的延长,各水质指标在3~4个月后可转为正常。采用漆氛环氧防腐涂料施工的水箱通常不会出现上述情况。

5结语

在目前发电厂项目投资控制日趋收紧,设备及材料国产化率提高,基建一线人工工资、大宗商品材料大幅上涨的严峻背景下,漆酚环氧防腐涂料有着材料供货周期更可控、施工环境要求低、施工技术门槛低、单位面积造价低、后期维护/修补成本低等显著优势,因而在火力发电厂钢制水箱防腐领域有着更加广阔的应用前景。