低温环境下玻璃鳞片衬里施工研究对策

石健

中国电建集团核电工程有限公司   

【摘要】本文重点介绍玻璃鳞片低温环境下通过其化学组分的调配与平衡满足低温环境下固化的对策。由于玻璃鳞片胶泥的涂装对环境温度有一定的要求，使其在我国北方地区冬季施工受限，为突破此类材料低温环境下的涂装施工技术难点，通过改进原材料组分配合比，采取措施提升施工区域的环境温度，从而满足烟道内壁的玻璃鳞片胶泥施工能够确保性能与质量稳定，目前国内烟道的防腐大部分采用玻璃鳞片胶泥材料进行烟道内壁的防腐。

【关键词】脱硫烟道；乙烯基玻璃鳞片、低温环境；配合比；初凝、固化。

1 引言

鳞片衬里是以耐酸树脂为主要基料，以薄片状填料为骨料，与添加剂混配成胶泥状或涂料状防腐材料， 再经专用设备或人工按一定施工规程涂覆在被防护基体表面而形成的防腐蚀保护层。由于玻璃鳞片涂料具有耐蚀，抗渗透性好，涂膜收缩率低，热膨胀系数小，固化残余应力少，耐磨损，施工简便，易于修补，因而玻璃鳞片涂料在化工、火力电厂脱硫、冶金、化纤、电镀、建筑等行业均有大量应用。

玻璃鳞片按照其使用部位与特点，可分为低温玻璃鳞片、高温玻璃鳞片和耐磨玻璃鳞片等。低温玻璃鳞片一般具有优良耐水汽的渗透性、耐化学性、耐腐蚀性等特点，使用温度一般低于100℃， 是脱硫装置的主要衬里材料，主要应用于吸收塔的低温部分、事故浆罐、净烟气烟道等部分。高温玻璃鳞片一般具有优良的耐高温性能，其长期使用温度可以达到160℃以上。主要应用于烟气换热器与吸收塔之间的原烟气烟道、吸收塔入口处、烟气换热器原烟气区域以及烟气出口挡板门后的烟道部分。

2 脱硫烟道玻璃鳞片衬里的防腐特点

在湿法烟气脱硫过程中，烟气经过吸收塔喷淋降温后，烟气的温度降到水露点温度，成为湿烟气；由于烟气密度增大，烟囱的抽拔力降低，烟囱部分区段出现正压；同时，对下游的烟道、挡板门、膨胀节、烟囱产生腐蚀和破坏；因此出口烟道的内衬防腐成为机组经济高效运行的关键环节。

鳞片防腐之所以具备很高的抗渗透性能，因为单层鳞片是不透性实体，鳞片衬里层有不连续的片状鳞片；在衬层中垂直于介质渗透方向的鳞片成多层有序叠压排列，介质渗透为绕鳞片曲折狭缝扩散过程；玻璃鳞片这种很好的迷宫效果，使渗透介质在不同鳞片层内渗透动力逐渐衰减，介质向纵深渗透趋缓。

鳞片树脂衬里最突出的性能是具有优良的抗腐蚀介质渗透性。有关试验表明：0.5mm 厚的鳞片的抗渗透性略大于2.0mm 的玻璃钢，1.5mm厚的鳞片衬里，就可以达到非常理想的抗渗效果。其理化指标如下：

表1 ： 鳞片树脂性能理化指标

序号	性能指标	单位	乙烯基酯树脂	酚醛乙烯基酯树脂
1	拉伸强度	Mpa	>25	>25
2	延伸率	%	>0.5	>0.5
3	巴氏硬度	%	>35	>35
4	粘接强度	Mpa	>10	>10
5	使用温度	℃	<100	<160
6	水汽渗透率	g.cm/24h.m2.mmHg	<0.0016	<0.0016

3 施工环境温度对鳞片施工的影响

一般玻璃鳞片胶泥在涂装作业时，对施工环境的温度及湿度有一定要求，涂装适宜温度为10～30℃，相对湿度≯85%，玻璃鳞片胶泥待涂基层的表面温度应高于露点3℃以上。

低温条件下施工会残留苯乙烯很难挥发，会影响鳞片胶泥的固化性能。在我国北方地区，冬季进行鳞片防腐施工时很难满足正常环境施工要求，为此我们对玻璃鳞片胶泥施工的被衬设备、烟道外部应预先采用保温材料整体包覆。其次施工时应做好以下几点：

（1）鳞片防腐施工时，当施工环境温度低于5℃时，不可进行喷涂作业。鳞片防腐施工环境温度高于30℃，由于玻璃鳞片胶泥中的的苯乙烯交链剂挥发加快，鳞片防腐施工为了避免出现干喷，当采用无气喷涂时喷枪与待施工表面应保持最佳距离且尽量垂直喷涂。

（2）鳞片防腐施工过程中为使玻璃鳞片胶泥的工作区域环境温度升高应采用空气加热设备，使被衬基材表面升温至10℃以上。

（3）鳞片防腐施工工艺中的湿度控制，设备内部的相对湿度大于80%时，应使用除湿机抽湿，或在涂装工作区进行冷热空气置换、升降工作区域温度等措施。

4 针对低温施工环境对乙烯基玻璃鳞片配合比的改进

由于鳞片涂层的固体成份和添加剂根据需要可调节配比，使涂料能适应多种气候，多种工艺要求。能解决低温气候的固化问题，和每道工艺之间的施工间隙时间的长短。

根据乙烯基树脂的化学分子链组合方程（如下图）：双键在分子链末端，比不饱和聚酯分子链短，不含顺丁烯二酸。

乙烯基树脂的化学分子链

根据其组成结构和最佳性能测试，为使乙烯基树脂固化后性能最佳，主要控制以下几点：

4.1 选择合适的固化系统；

4.2 控制过氧化物的用量（1.5-2%）；

4.3 通过试验调整加速剂配比，加速剂采用高活性的异丙苯过氧化氢，通过分析其组分，两种材料会相融，并能有效取得最佳效果，鳞片表面无气泡，凝胶时间段短，硬化快。

4.4 根据环境温度合理调整材料的施工配合比，可以根据材料常温下的配合比例，经试验调整至1~1.5倍数。

4.5 充分利用鳞片树脂快速固化的特性，选择日温度最高时段施工作业。

4.6 如果具备通暖风条件，也可适当在封闭空间内注入热风，以提升鳞片固化效果。

5 施工过程中控制要点

 5.1  金属基层表面预处理工艺

（1）表面除去灰尘后，使用角磨钢丝轮彻底除去表面浮锈并露出金属光泽；

（2）用铲刀铲除不牢固的锈蚀，不易清理的焊渣，破损的金属表面用砂布打磨金属表面，做到平滑过渡。

（3）底料涂装前如发现基体金属表面被污染或返锈，应重新处理至原级别。

5.2 底料涂装

（1）底料涂装应均匀，不得出现漏刷或流挂等表面缺陷，同时严格按照材料说明要求控制固化养护时间，底料初凝后，将原基层表面有凹陷不平处用环氧腻子刮平。

（2）底料涂装过程中，利用湿膜测厚仪控制涂料涂装厚度，待表干后，再利用触点式测厚仪，检测涂层厚度。同时对涂装表面的涂覆率、平整度等进行观感检查。

（3）待底涂检测合格后，即进行鳞片的涂装作业准备工作。

5.3 乙烯基鳞片胶泥涂层施工

（1）施工配合比控制，严格按照先前在同等施工环境下的试验进行配比，并使用真空搅拌机在真空度不低于0.08Mpa条件下搅拌均匀。按照施工人员的施工手法和速率控制搅拌量；

（2）每道鳞片涂装完毕，在初凝前必须及时用沾有苯乙烯溶剂的羊毛辊滚压，直至表层视觉光滑为止；

（3）单道玻璃鳞片胶泥衬里的施工厚度，在初凝后宜为（1.0±0.2）mm；

（3）施工过程中，施工表面应保持洁净，如有凸起物或施工底料打磨平整处理；

（4）涂层施工过程中，应严格控制基底焊缝、门孔、支撑连接处等有障碍及拐角处的施工质量。此类节点处的施工应做到过渡圆滑，涂覆密实，避免因底部空鼓产生凝露而造成局部或大面积脱离；

（5）鳞片涂装结束后，采用磁性测厚仪进行厚度检测，利用电火花检测仪，进行针孔检测。火花检测仪的检测电压一般不小于3000V/mm；探头移动速度控制在（0.3～0.5）m/s，衬里应无击穿现象。

6 结束语

在玻璃鳞片的生产和研究领域，衬里技术已成为烟气脱硫防腐的首选技术，在发达国家，其材料及施工技术己完全标准化。经考核，其使用性能良好，有的己安全使用100000h以上。我国现行引进的烟气脱硫装置中均有采用此技术。因其具有优良的抗渗透性、结合良好的机械强度、高的耐蚀性能，同时耐高温性能也很好。特别是酚醛类乙烯酯树脂玻璃鳞片涂层，在长时间运行180℃，短时间220℃仍具有良好的性能。

相信今后，随着玻璃鳞片涂料质量的完善和应用推广的深入，其卓越的防锈蚀性能、抗渗透性能和耐蚀性能必将得到进一步发挥。

参考文献：

【1】   《工业设备管道防腐蚀工程技术标准》

【2】 《玻璃鳞片衬里施工条件》HG/T 2640 

【3】 《玻璃鳞片防腐涂料》HG/T4336

[作者简介]

       石 健 （1972 年），男，山东济宁人，大学本科，高级工程师，主要研究电厂设备安装及运行经济指标等。电厂环境改造技术及火力发电厂烟塔改造内壁防腐涂装技术等。