引言

 

        以碳鋼和混凝土為主結(jié)構(gòu)的冷卻塔在石油、化工、輕紡、醫(yī)藥、冶金和電力行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。冷卻塔主要供應(yīng)生產(chǎn)裝置用循環(huán)冷卻水，而循環(huán)冷卻水主要使用工業(yè)水并添加水處理藥劑（主要是微生物殺生劑、緩蝕阻垢劑、黏泥剝離劑等）。由于冷卻塔內(nèi)環(huán)境潮濕及冷卻水中氯離子對塔體內(nèi)鋼混結(jié)構(gòu)、鋼質(zhì)布水管腐蝕較快，循環(huán)水冷卻塔填料6~8a需檢修更換1次，同時需對鋼結(jié)構(gòu)、布水管進行防腐維護。過去，冷卻塔的防腐主要采用涂覆瀝青漿或手貼環(huán)氧玻璃鋼的方式進行防護。但瀝青漿容易老化而產(chǎn)生開裂和剝落現(xiàn)象，防腐周期較短（3~5a）。環(huán)氧玻璃鋼是用玻璃纖維增強的環(huán)氧涂層，具有質(zhì)量輕、強度高、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性好、隔音、減震等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼制和混凝土制的各行業(yè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。但環(huán)氧玻璃鋼防腐需要采用“兩布三油”或“三布五油”工藝，不僅造價昂貴，施工環(huán)境條件對干濕度要求高，且維修工序繁復(fù)，特別是塔體結(jié)構(gòu)原防腐層處理方式復(fù)雜等因素，使防腐維修質(zhì)量往往無法得到保證，實際運行發(fā)現(xiàn)，冷卻塔內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)及布水管由于防腐質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)表面腐蝕嚴(yán)重，對冷卻塔的使用周期影響較大。

 

        2010年，上海石化腈綸部循環(huán)水冷卻塔采用了濕面防腐涂料進行冷卻塔布管的維修，取得了很好的效果。濕面防腐涂料是由改性環(huán)氧樹脂、特種固化劑、顏填料及多種添加劑組成的甲組分和特種環(huán)氧固化劑乙組分配制而成的無溶劑底面合一厚漿型涂料，用于海底隧道、礦井、潮汐區(qū)碼頭、橋梁樁基、船舶、海上鉆井平臺水線以下等部位的涂裝防護，也可用于各類冷卻塔、舊濕式煤氣儲罐、管道閥門、水閥、鋼樁、污水處理池、水池、水庫、洞庫的防護維修工程。

 

    本文通過水質(zhì)分析來尋找腐蝕的根源，通過對玻璃鋼和濕面防腐涂料的防腐性、施工方式、成本等進行比較，從而確立了濕面防腐涂料能夠代替環(huán)氧玻璃鋼用于冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)勢。

 

    1·試驗部分

 

    1.1循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)分析

 

    通過對循環(huán)水的水質(zhì)分析（表1），尋找腐蝕的根源，從而為尋找新的防護材料提供依據(jù)。由表1可見：循環(huán)水中的氯離子含量較高。氯離子長期存在于循環(huán)水中，會促進鋼材的腐蝕反應(yīng)，從而加快冷卻塔的損壞。

 

 

 

    1.2DSF22濕面防腐涂料的附著力試驗結(jié)果

 

    DSF22濕面防腐涂料的附著力試驗結(jié)果見表2。

 

 

        由表2可見：隨著濕度增大，DSF22濕面防腐涂料的附著力只是略有降低；在表面有水的情況下，附著力雖有一些下降，但也能滿足要求；在水中施工時，附著力下降較多，但仍能滿足某些場合的需要。

 

    1.3DSF22濕面防腐涂料的技術(shù)指標(biāo)

 

    濕面防腐涂料的技術(shù)指標(biāo)見表3。

 

 

        注：潮濕面施工及水下固化附著力測試方法：

 

       材料：碳鋼板（70mm×150mm，厚1~2mm）；

 

       測試方法：碳鋼板按GB/T9271進行底材處理，放入水中完全潤濕后，立即刷涂已配制好的涂料，涂膜厚度為100~120μm，立即放入裝有自來水的盆中，將盆置于室溫狀態(tài)下，24h后檢查漆膜的固化情況，擦干水后，測試已實干。然后采用美國PosiTestAT拉開法附著力測試儀測定附著力。

2·結(jié)果與討論

 

2.1氯離子對涂層和鋼材的腐蝕性影響

 

        氯離子長期存在于循環(huán)水中，會促進腐蝕反應(yīng)，加快腐蝕速率，加上其有很強的穿透性，極易穿透金屬表面的保護膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，使水冷器在短期內(nèi)報廢，分析主要原因如下：

 

    （1）設(shè)備的內(nèi)應(yīng)力，這是設(shè)備加熱過程中形成的。設(shè)備制作完成后，雖然經(jīng)過熱處理消除應(yīng)力，但仍有殘留應(yīng)力。另外，設(shè)備在安裝過程中，由于溫度、機械等因素也會使設(shè)備產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在這些部位氯離子很容易積聚造成腐蝕。

 

    （2）氯離子的腐蝕首先是點腐蝕縫隙，或腐蝕溝槽上開始，使被破壞的鈍化膜無法修復(fù)。故腐蝕不斷加深，直至金屬呈枝狀裂紋而被破壞。

 

    （3）溫度的誘導(dǎo)作用。眾所周知，溫度是化學(xué)反應(yīng)的重要因素，腐蝕開裂也不例外。在拉應(yīng)力和氯離子都存在的條件下，溫度較低時腐蝕不明顯；溫度升高，則腐蝕開裂加劇。應(yīng)力腐蝕開裂均發(fā)生在水冷器的熱端，即工藝介質(zhì)進口端，冷端不發(fā)生腐蝕。

 

    （4）水流速也是影響腐蝕的重要因素。水流速低不易擴散，利于氯離子富集，加劇氯離子的腐蝕。

2.2樹脂基料涂層結(jié)構(gòu)

 

        該濕面防腐涂料是針對潮濕環(huán)境防腐而設(shè)計的，其采用低相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂和改性樹脂，并采用了鈍化型防銹顏料和片狀顏料、底材潤濕劑等配制成基料，再配以防腐性能優(yōu)異的特種固化劑。該涂料能在濕面和水下施工，而固化劑本身能與底材作用，形成強大的氫鍵，排除底材上的水珠，具有良好的濕態(tài)附著力。由于片狀顏料和鈍化型防銹顏料的配用，交聯(lián)密度高，形成致密的防腐蝕涂膜，涂層硬而堅韌，具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，能把腐蝕性離子及氯離子屏蔽阻隔在外。由于固化劑與樹脂基料的相容性好，可采用輥涂、刷涂等方式涂裝，兩道涂裝即可形成250~300μm的涂層，涂裝間隔時間在12~168h（25℃）。在涂裝過程中基本不會因施工而產(chǎn)生空鼓、縫隙等涂層缺陷。

 

       環(huán)氧玻璃鋼也采用低相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂和固化劑，也能形成交聯(lián)密度很高的涂層，耐化學(xué)品性和防腐蝕性也不錯，但施工工藝較為復(fù)雜。以“三布五油”玻璃鋼為例，其施工過程如下：基層表面處理（打磨、酸洗）→涂覆環(huán)氧樹脂2道（干燥12~24h至不黏手）→刮涂環(huán)氧膩子2mm→涂覆環(huán)氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環(huán)氧樹脂1道→襯第1層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環(huán)氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環(huán)氧樹脂1道→襯第2層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環(huán)氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環(huán)氧樹脂1道→襯第3層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環(huán)氧樹脂2道→養(yǎng)護干燥15d。一旦此過程操作不慎，極易形成空鼓或縫隙，從而導(dǎo)致玻璃鋼涂層的整體性能受到影響。

2.3防腐性比較

 

        將正反兩面涂有DSF22濕面防腐涂料的碳鋼片和環(huán)氧玻璃鋼分別在3%NaCl溶液和自來水中浸泡720h，從浸泡前后樣板的質(zhì)量變化來對比兩種材質(zhì)樣板的防腐性（見表4），質(zhì)量增加越多，防腐性越差；反之，則表示防腐蝕性越好。

 

        由表4可見：DSF22濕面防腐涂料的耐水性和耐鹽水性與環(huán)氧玻璃鋼不相上下，甚至還略勝一籌。

 

 

 

2.4前處理和施工條件比較

 

       濕面防腐涂料和環(huán)氧玻璃鋼的前處理和施工條件比較見表5。由表5可見：DSF22濕面防腐涂料的各項施工條件均優(yōu)于環(huán)氧玻璃鋼。DSF22濕面防腐涂料可以在潮濕環(huán)境下帶水施工，可以在水中固化，這給冷卻塔的維修帶來了方便。

 

 

       2.5成本核算按3層式環(huán)氧玻璃鋼（三布五油），工程單價約為165元/m2；按2道施工，目前DSF22濕面防腐涂料單價為70元/m2，較環(huán)氧玻璃鋼成本降低1倍以上。

 

    3·結(jié)語

 

       針對化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備要求連續(xù)長周期運行的特點，減少維修工期、延長設(shè)備運行周期是企業(yè)降本增效的重要舉措。冷卻塔內(nèi)部環(huán)境潮濕，采用DSF22濕面防腐涂料對塔體結(jié)構(gòu)及布水管進行防腐處理，不僅可有效提高在潮濕環(huán)境條件下的防腐施工質(zhì)量，簡化施工步驟，大幅縮短維修周期（從每次維修停產(chǎn)20~25d降至6~8d），提高了設(shè)備運行效率，同時也大幅降低了維修成本。

 

       綜上所述，采用DSF22濕面防腐涂料能有效解決冷卻塔塔體內(nèi)防腐難的問題，延長冷卻塔使用周期，提高運行效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，值得推廣使用。