我厂尿素造粒塔是1972年投产使用的。建塔时采用的是从日本进口的聚氨酯涂料,至1978年造粒塔已腐蚀相当严重,塔外渗出了尿液,局部露出了钢筋。重新防腐时,我们吸取了国内外的经验教训,根据我们的具体情况,制订了一套独特的技术方案和严格的施工程序,确保了防腐质量。从1978年至今,防腐层依然完好无损,其寿命为国内之最,堪称“国内第一塔”。近十几年来,我们结合这个塔的经验,经过不断探索,改进原有技术,已成功地处理了我厂及兄弟厂家十几处尿素系统砼构筑物的腐蚀问题。本文拟对造粒塔的腐蚀与防护作一简述,以期对尿素厂家有所裨益。
1 造粒塔的腐蚀
尿素对砼的腐蚀是一个物理过程:尿素极易溶于水,潮解或冲塔时溶解的尿素溶液以很强的
渗透性渗到砼表层,干燥后形成结晶,尿素结晶后其体积可达尿液体积的1.67~1.93倍,在砼表层孔隙中形成很大的膨胀力,随着尿素溶解—渗入—干燥结晶(膨胀)过程的反复进行,渗入砼的尿素越来越多,结晶所形成的膨胀力越来越大,当这个力超过了砼的强度极限时,砼表层就会发生裂纹、疏松、剥落等破坏现象。随着时间的推移,砼会被逐层剥落。我们曾看到好几个厂家的造粒塔使用不到5年,内壁腐蚀已相当严重,其立柱、圈梁的腐蚀坑已达100~150 mm(立柱、圈梁处的腐蚀最为严重,因为这里是常温,空气湿度大时,尿素潮解严重。而不是象有些人认为的那样,高温区腐蚀严重)。当砼腐蚀到一定深度时,尿素会渗到钢筋处,对钢筋造成腐蚀,其结果是双重破坏作用:一是铁的氧化物的膨胀作用加速砼的剥落;二是钢筋的腐蚀变细,强度大大降低。至此,腐蚀已对造粒塔的安全生产构成了严重威胁。除了尿素的作用外,造粒塔内腐蚀因素还有nh3、co2等,但其作用较小,在此不作赘述。
2 防腐层的破坏
影响造粒塔内防腐层寿命的因素虽然很多,但有三个因素是主要的,我们简称为防腐层的三要素:附着力,耐蚀性,抗粘塔能力。
2.1 附着力
造粒塔防腐层脱落的原因,对于新塔来讲,主要危害是砼凝固过程中生成的碱ca(oh)2,对于老塔来讲,主要危害是渗入砼的尿素。我们测过浇罐一个月后的砼表面,其ph值大于13,这样强的碱,如不处理就防腐,不但不能获得较好的附着力,而且还会腐蚀防腐涂层。因此新塔防腐前必须除碱。可是,到目前为止,国内基本上没人注意到这个问题。总以为防腐前钢铁要除锈,砼表面则不需要处理,即便处理,也不过是抹抹坑,除除灰。对于已被尿素腐蚀了的老塔来讲,防腐前不但要除去已腐蚀疏松的表层,根本问题是要除尽已渗入砼表层的尿素,不留后患。根据我们的调查,一般厂家在施工时只注意了前一个问题,忽视了或者说解决不了后一个问题。
2.2 耐蚀性
防腐层的耐蚀性主要是耐腐蚀性、耐温性及抗渗性。造粒塔内,高温区塔壁表面温度也不过70~80℃,目前常用的防腐涂料在这个温度下都能长期使用。这个温度下,尿素也不会对防腐层形成明显的腐蚀。造粒塔内主要的问题是抗渗性,若防腐层的抗渗性不好,尿液就会渗到防腐层背面的砼里,结果是尿素结晶腐蚀砼,把防腐层从背后拱掉了。造粒塔单刷涂料一般寿命都较短,主要原因是涂层有很多微孔,容易渗进尿液,尤其是一些成膜较薄的涂料(如氯磺化聚乙烯涂料)。有一些塔虽然是贴的玻璃钢(环氧玻璃钢、氯磺化玻璃钢等),但因施工质量问题,防腐层很薄,微孔很多,寿命也比较短。因此,造粒塔内防腐层必须具有优异的抗渗性。
2.3 抗粘塔能力
大多数厂家的造粒塔粘塔都很厉害,一粘就是几吨甚至几十吨,掉下来时常会把防腐层撕掉。防腐层的抗粘塔能力,就是要求防腐层:一要附着力好;二是整体性强,抗撕裂;三要强度高,韧
性好。
3 选材与施工
我厂造粒塔内防腐层材料选用改性环氧玻璃钢,施工方案为:基层处理→刷底漆一道→抹腻子二道(厚约3 mm)→贴布二层→刷面漆二道。这里有以下几个技术关键:
(1)基层处理
对于旧塔,我们的处理方案是:喷砂(压力0.2~0.3 mpa)除去旧防腐层和疏松的砼表层→水洗2~3遍(每次间隔12~24 h)→喷灯烤(二干二湿)。用喷灯烤尿素这是许多厂家都用的方法,可是烤到什么程度为彻底都不清楚,我们的“二干二湿”法能确保将砼表层的尿素除尽,不留后患。对于新塔务必把碱除尽,方法主要是酸碱中和。如果用盐酸、硫酸等强酸,过量与用量不够都不行,用量不够,碱除不尽,过量则腐蚀砼表面,造成砼表面疏松,影响防腐层附着力。我们采用一种独特的技术,用这种技术除碱,不但碱能除尽,而且绝对不会腐蚀砼。绝对不会有酸
过量的问题。
(2)配腻子
刮腻子的作用一是找平基层易于贴布;二是增强防腐层厚度,提高抗渗透力;三是为砼和玻璃钢间的热胀系数不一致提供缓冲。有资料显示,因为砼和环氧玻璃钢的热胀系数差别大而造成玻璃钢脱壳、开裂的现象为数不少。我们配的腻子不但致密性好,韧性好,而且热胀系数介于砼和玻璃钢之间,能很好地起到热胀缓冲作用。
(3)环氧树脂的增韧
环氧树脂需要增韧是众所周知的,但必须使增韧恰到好处,既要考虑到硬度,又要考虑到脆性与热胀系数,还要考虑到施工气温与基层的热胀系数。这要靠长期的经验积累,根据具体情况选择合适的增韧剂、固化剂以及恰当的用量。
(4)贴布
很多厂家贴的环氧玻璃钢有收缩开裂现象,这除了环氧树脂的配料很关键外,贴布的操作也是一个关键环节。一般人认为贴布松了易起泡,由此贴布时就使劲拉紧,结果固化收缩时就易开裂,正确的操作应尽量让布放松至不起皱为宜。我们的方案很好地解决了上述三要素存在的
问题。附着力:环氧树脂的附着力是所有防腐胶中最好的(环氧树脂刷到砼上能渗入表层0.1~0.3mm,其粘结强度>2.0 mpa),基层除好了碱,附着力就不用担心了。耐蚀性:关键是抗渗性,我们这一底二腻子二布二面在稀盐酸环境下用了15年都未出现问题,在造粒塔这个环境下就更没有问题了。抗粘塔:环氧玻璃钢的抗拉强度>100 mpa,又具有优异的附着力,且表面光洁如镜,抗粘塔能力就可想而知了。在这里特别要强调施工质量问题,防腐界有句行话叫做“三分材料七分施工”,可见施工质量之重要。前述三要素都受施工质量制约,目前国内造粒塔腐蚀问题这么严重,有相当程度是施工质量问题。如有的为了省胶泥,不刮腻子而是抹水泥,有的二层玻璃钢还有肉眼可见的针孔,有的贴玻璃钢用的布就是保温用的普通玻璃布,且还不脱蜡,更不用说大家都未注意到的除碱问题了。
4 结 论
(1)尿素造粒塔的腐蚀主要是尿素结晶腐蚀;
(2)目前国内对尿素造粒塔防腐前的基层处理认识不够。
(3)目前国内尿素造粒塔防腐层寿命短有技术和选材问题,但主要是施工问题;
(4)改性环氧玻璃钢用于尿素造粒塔防腐是成功的。
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