VEGF复合材料在高炉煤气管道防腐中的应用

通信地址 上海市漕溪路 251 号 5 21B 200235 收稿日期 乙烯基酯树脂玻璃鳞片复合材料在高炉煤气管道中的应用 曾 邵 1 王天堂 陆士平 邓名杰 杨华平 上海富晨化工有限公司 上海 200235 摘 要 本文介绍了乙烯基酯树脂玻璃鳞片 VEGF 复合材料的特点 以及目前国内高炉煤气管道内壁的腐蚀 及防护情况 通过提出不同的防腐结构及施工工艺 为VEGF材料应用于高炉煤气管道内壁防腐蚀提供更多选 择 关键词 VEGF 材料 高炉煤气 管道内壁防腐 The Application of VEGF Composite Material 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 composite materials 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 more choices Keywords VEGF material blast furnace gas pipeline inwall anti corrosion 1 前言 近几年 在大型高炉上高炉煤气干法袋式除尘技术得到广泛应用 与传统湿法除尘相比 干法袋式除尘具有节水 节电且投资少等优点 但经干法除尘的高炉煤气对管道内部的腐蚀 严重 干法除尘时喷淋塔前管道冷凝水挂片的腐蚀速率比湿法除尘的腐蚀速率高两个数量级 大约是 50 倍 因此普通的防腐形式 如环氧煤沥青等 已起不到根本作用 1 2 需要针 对使用介质特点和腐蚀原因分析寻找一种可靠 长效的重防腐材料 乙烯基酯树脂玻璃鳞片 vinyl ester resin glass flake 简称 VEGF 复合材料做为重防腐材料的重要首选 在 经过多个高炉煤气管道防腐工程的验证之后 已被确立为目前高炉煤气管道内壁防腐的最佳 选择 2 高炉煤气管道内壁腐蚀特点及防护材料比较 2 1 高炉煤气内壁腐蚀特点 高炉煤气管道发生腐蚀的部位主要是管道和设备的底部 波纹管下部的波峰上 而且腐 蚀均由内部发展到外部的点腐蚀 2 由于湿法除尘可以通过文氏管或洗涤塔将煤气中的腐蚀 性成分 如 SO2 SO 3 Cl 2 H 2S 等 通过溶解或反应去除 而干法除尘的腐蚀性成分只能随 煤气的流动进入下道工序 并可以伴随着煤气的降温 水份的析出而进入冷凝水 形成高腐 蚀性的酸 3 大量的留存着的煤气冷凝水在局部有时能达到煤气管道的四分之一高度 对于 高炉煤气冷凝水的化学分析结果见表 1 取自某钢厂煤气管道后半段轧钢区 表 1 高炉煤气管系中冷凝水成分 4 项目 总含盐量 mg l 1 电导率 us cm 1 总硬度 mg L 1 Cl mg L 1 PH 值 SO4 2 mg L 1 1曾邵 1981 男 湖南人 本科 主要研究方向为高性能复合材料与防腐蚀工程应用 E mail zs 结果 7 623 7 864 3 265 6 548 2 23 11 0 从表 1 的分析结果可以看出 冷凝水的总含盐量很高 PH 值为 2 3 其中 Cl 的含量高 达 6 548mg L 而一般的高炉煤气冷凝水 PH 值为 6 7 接近中性 Cl 的含量约为 361mg L 3 2 2 高炉煤气管道内壁采用的防腐蚀材料选择 5 早在 2007 年 钢铁研究总院就对从众多耐腐蚀材料中筛选出来的四种材料进行了试验 乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥 以下简称 VEGF 胶泥 上海富晨化工有限公司 改性厚浆环氧防腐涂料 以下简称 环氧涂料 厦门双瑞船舶涂料有限公司 聚脲涂料 北京中冶和坤防腐工程有限公司 环氧鳞片胶泥 佐敦涂料有限公司 试验结果如表 2 其中浸泡溶液为 Cl 为 208g L SO 42 为 0 2g L PH 1 表 2 腐蚀试验结果 试验条件 涂层体系 常压浸泡 一 60 360h 常压浸泡 二 60 360h 1 02 沸腾 408h 高温高压浸泡 180 饱和蒸汽压 24h 120h 高压釜浸泡 60 360h 102 沸腾 408h 102 饱和 蒸汽压 12h VEGF 胶泥 涂层完好 涂层完好 24h 120h 试样表面均红褐色 有白色和 褐色斑点 为外来物附着 涂层本身完 好 无起泡 无裂纹 无破损脱落 涂层完好 环氧涂料 涂层完好 涂层完好 24h 试样表面稍有变色 涂层鼓泡 冷却 后鼓泡缩小 局部破裂脱落 120 试样表 面红褐色 涂层已鼓泡 粉化 破裂脱 落 涂层完好 环氧胶泥 涂层完好 涂层完好 24h 试样表面红褐色 涂层在两次涂装层 间裂开 未脱落 未起泡 120h 试样表 面红褐色 在两次涂装层间裂开 局部 脱落 未起泡 涂层表面有多条 纵向裂纹 无起 泡 无脱落 聚脲 涂层完好 表面灰褐色 涂层起泡 溶解 部分脱 落 24h 试样表面灰褐色 涂层起泡 溶解 大部分已脱落 总结 高 低温实验结果表明 涂层耐蚀顺序为 VEGF 胶泥 环氧胶泥 环氧涂料 聚脲 其中 VEGF 胶泥性能最佳 3 VEGF 复合材料特点及应用介绍 3 1 VEGF 复合材料的特点 6 常规的 VEGF 复合材料为 VEGF 鳞片胶泥 涂料 其中 VEGF 是乙烯基酯树脂玻璃鳞片 的英文 vinyl ester resin glass flake 的缩写 是以乙烯基酯树脂材料为主材加入 10 40 片径 不等玻璃鳞片等材料配制而成的 VEGF 鳞片胶泥或涂料含有的玻璃鳞片 在其施工完毕后 扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列 从而形成致密的防渗层结构 腐蚀介质 在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径 因此在一定厚度的耐腐蚀层中 腐蚀 渗透的距离大大的延长 相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度 所以 针对高炉煤气管道内壁防腐的 VEGF 材料具有以下特点 1 耐腐蚀性能好 采用耐高温 耐含氯等化学介质的酚醛环氧乙烯基酯树脂 2 较低的渗透率 鳞片涂层的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高 6 15 倍 3 涂层具有较强的粘结强度 附着力和抗冲击强度 涂层不易产生龟裂 分层或剥离 4 耐温 热冲击 性能较好 鳞片涂层的线膨胀约为 11 5 10 6m m 钢铁的线膨胀 系数为 12 0 10 6 m m 两者之间比较相近 5 耐磨性好 鳞片涂层在固化后的硬度较高 且有韧性 6 工艺性较好 具有当场配制和室温下固化的特点 解决低温气候的固化问题和施工间 隔时间的问题 另具有修补性好的特点 在 VEGF 材料涂层使用几年后 若出现遭损 坏的情况 只需在该处作简单的处理即可进行修复 并可继续使用而不影响使用性能 3 2 VEGF 复合材料涂层成型工艺 常规的 VEGF 复合材料根据粘度的不同主要分为两种 即 VEGF 鳞片胶泥和 VEGF 鳞片 涂料 其中的 VEGF 鳞片胶泥成泥状 主要适合抹涂 镘刮 工艺 其特点是一次性成膜厚 而 VEGF 鳞片涂料则比较稀 根据工艺的区别又可分为喷涂型和刷 滚 涂型 这几种材料 的涂层成型工艺参数对比见表 3 表 3 VEGF 鳞片胶泥 涂料 的工艺参数比较 项目 成型工艺 用量 kg m2 道 成膜厚度 mm 遍 比重 备注 VEGF 胶泥 抹涂 镘刮 1 5 1 7 0 8 1 0 约 1 35 底涂 面涂配套 VEGF 涂料 滚涂型 滚涂 刷涂 0 3 0 35 0 1 0 3 1 15 1 30 底涂 面涂配套 VEGF 涂料 喷涂型 喷涂 1 0 1 5 0 60 1 0 1 15 1 30 底涂 面涂配套 3 3 VEGF 复合材料在高炉煤气管道防腐中的常用结构形式 根据 VEGF 材料的工艺性能不同 主要存在三种不同的成型工艺 抹涂 滚涂和喷涂 因而在高炉煤气管道防腐实际应用时就又三种对应的不同结构 3 3 1 VEGF 鳞片胶泥 2mm 结构 该结构主材采用 VEGF 高温玻璃鳞片胶泥 使用镘刮工艺 结构为 1 底 2 中 1 面 如图 1 面涂 涂 层 厚 度 0 20 mm VEGF 胶泥层 第二层 0 80 mm VEGF 胶泥层 第一层 0 80 mm 底涂层 0 20 mm 图 1 高温玻璃鳞片胶泥衬里 约 2 0mm 该结构的优点是 施工方便 对工人操作要求稍低 涂层厚度可以做到较厚 缺点是 用人工多 涂层厚度难以保证均匀 外观欠缺美观 在高炉煤气管道实际应用时 管道或设备内壁的近底部 1 3 采取的是标准的 2mm 结构 即中间层做两层 其他部位的中间层只做一层 厚度约为 1 1 2mm 管道的变径处 迎风面 以及接口和法兰处均采取 FRP 玻璃钢 防磨 加强处理 3 3 2 VEGF 鳞片涂料 1 5mm 结构 滚涂 该结构主材采用适用滚涂工艺的 VEGF 高温玻璃鳞片涂料 结构为 1 底 4 中 1 面 如图 2 VEGF 涂料层 面层 涂 层 厚 度 0 25 mm VEGF 涂料层 第四层 0 25 mm VEGF 涂料层 第三层 0 25 mm VEGF 涂料层 第二层 0 25 mm VEGF 涂料层 第一层 0 25 mm 底涂层 0 20 mm 图 2 高温玻璃鳞片涂料衬里 约 1 5mm 该结构的优点是 施工方便 对工人操作要求低 涂层比较均匀 比较美观 缺点是 用人工多 涂层次数多 因由涂装间隔要求而工期耗时多 在高炉煤气管道实际应用时 管道或设备内壁的近底部 1 3 采取的是标准的 1 5mm 结构 即中间层做四层 为节约投资 其他部位的中间层只做两层 厚度约为 0 8 1 0mm 管道的 变径处 迎风面以及接口和法兰处同样均需采取 FRP 玻璃钢 防磨 加强处理 3 3 3 VEGF 鳞片涂料 1 5mm 结构 喷涂 该结构主材采用适用喷涂工艺的 VEGF 高温玻璃鳞片涂料 结构为 1 底 2 中 1 面 如图 3 图 3 高温玻璃鳞片涂料衬里 约 2 0mm 该结构的优点是 施工方便 涂层均匀 美观 缺点是 设备投资多 对工人操作要求高 在高炉煤气管道实际应用时 管道或设备内壁的近底部 1 3 采取的是标准的 2 0mm 结构 即涂料层喷涂三层 为节约投资 其他部位只喷涂两层 厚度约为 1 0 1 2mm 管道的变径 处 迎风面以及接口和法兰处同样均需采取 FRP 玻璃钢 防磨 加强处理 关于喷涂层数 因在实际操作时其厚度与喷枪停留时间有关 所以可能喷涂两遍即能达到 2mm 4 VEGF 复合材料的实际应用 首钢迁钢 2 高炉 炉容 2 500 m 高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用 VEGF 复合材料 乙烯基树脂玻璃鳞片涂料 运行半年后从管道外观看无腐蚀漏水 漏气现象 进入管道 内检查确认管道内壁防腐涂料完整 无鼓泡玻璃现象 运行状况良好 7 首钢京唐钢铁厂特大高炉 炉容 5 500 m 高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用 VEGF 复合材料 乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥 其做法为 对管道内壁经过相应金属处理后 采用 乙烯基树脂底涂 80 100 m 中间涂料为乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥 厚度为 800 1000 m 乙烯基树脂面漆 厚度为 80 100 m 对煤气温度 120 以下管道 涂层厚度为 300 m 该 工程与 2009 年 5 月 22 日正式投产 2010 年 1 月进入管道内壁检查 涂层表面完整 没有 起层现象 管道外壁也未见腐蚀穿孔滴水现象 保护效果显著 5 5 结语 试验和实践证明 VEGF 复合材料应用于高炉煤气管道内壁防腐是可靠 有效的 值得大 力推广 具体到 VEGF 复合材料因由三种不同的成型工艺 镘刮 滚涂 喷涂 这三种工艺 和结构各有优缺点 考虑到作业面窄 作业量大以及对涂层性能的较高要求 推荐使用喷涂 高压无气 的工艺和结构 参考文献 VEGF 涂料层 面层 涂 层 厚 度 0 60 mm VEGF 涂料层 第二层 0 60 mm VEGF 涂料层 第一层 0 60 mm 底涂层 0 20 mm 1 杨镇 杨倩宇 邓万里 等 高炉煤气管道快速腐蚀问题探讨 J 世界钢铁 2010 10 5 54 56 2 吴媛 首秦公司煤气管道及附件内壁腐蚀原因及防腐措施 J 设计通讯 2006 2 38 40 3 党东红 郜来森 干法除尘高炉煤气防腐问题探讨 J 冶金动力 2007 124 6 24 25 4 李志峰 张宁国 王瑞真 高炉煤气管道防腐研究 J 莱钢科技 2010 148 4 46 51 5 于玉良 韩渝京 肖慧敏 等 高炉煤气管道内壁防腐蚀涂料的试验与应用 J 腐蚀与防护 2010 31 12 954 956 6 曾邵 王天堂 陆士平 烧结烟气脱硫装置的耐蚀材料选择及结构设计探讨 J 烧结球团 2011 36 4 53 58 7 曹勇杰 袁琦 肖慧敏 干法除尘工艺高炉煤气管道内防腐复合技术 J 冶金动力 2009 136 6 56 57