石油化工循环水塔钢结构的腐蚀与防护方法.doc

行业资料：_石油化工循环水塔钢结构的腐蚀与防护方法单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 12 页石油化工循环水塔钢结构的腐蚀与防护方法1、概述我公司供水系统循环水凉水塔，做为石油化工设备的冷却介质用来解决生产过程中需要冷却的油品，达到生产工艺的要求。是石油炼制工程中不可缺少的一个工艺过程。凉水塔的结构型式无论是恒流干湿式、逆流式或是其它的结构形式，内部都有大量的钢结构。这些钢结构长期在高湿度和受水冲击下工作，存在严重的腐蚀，所以必须采用防腐隔离层。防腐隔离层的好与坏直接影响钢结构的使用寿命。但是在新建的凉水塔往往存在防腐涂层选择不合理，金属表面处理级别低，出现新投用的凉水塔钢结构使用1年左右防腐涂层失去作用，金属结构遭到腐蚀，凉水塔的使用寿命缩短。2、腐蚀情况我公司化肥厂xx年6月新改造的恒流干湿式凉水塔，内部钢结构已全部更新，钢结构总重为250吨，防腐层采用环氧涂料。该钢结构在xx年6月检修时检查发现防腐漆膜大部分已经破损没有使用价值。钢结构部分出现腐蚀，特别是焊道附近金属腐蚀比较厉害，锈蚀层有23mm厚左右。锈蚀层下面有较多的像黄豆粒米粒大小不一的点蚀坑，原来的金属表面已经见不到。有部分金属护栏的扁钢在焊道部位断开。没有开裂的防腐层表面发粉，表面上看树脂含量很少。采用划格器检查，发现被划开的防腐层，发脆已没有使用价值。被划开的防腐层下的金属已经被腐蚀，有1mm左右的锈蚀层。这说明防腐层气孔比较多。对整体钢结构的防腐层检查上看早已没有使用价值。另外，炼油厂三循逆流式凉水塔为xx年7月进行改造，钢结构采用环氧磁漆（固化剂为胺类），两道底漆，三道面漆。底面处理达到Sa2.5级。运行3个月左右，防腐层出现发软、起鼓、脱层现象，起不到防腐作用。3、腐蚀原因分析3.1防腐涂层的损坏化肥厂凉水塔钢结构防腐层损坏。首先是金属表面处理不当。因为当时所实施的工艺为人工机械除锈达到St3级，与所选的环氧涂料进行配套，没有达到涂料要求的附着力。因为环氧涂料本身要求与金属表面结合必须达到机械喷砂除锈Sa2.5级。所以从现场涂料脱层的现象看，没有达到要求的附着力。二是所选的涂料树脂含量低，从现场漆膜看干固的防护层树脂含量少而其它填料过多，产生较多粉化颗粒。这样涂层易存在较多的气孔，水分子及其它杂质容易渗透涂层引起金属表面腐蚀。所以该防腐涂层在潮湿的环境下涂层是比较易于通过水的，因水在涂层与金属之间形成界面层，造成涂层的结合强度下降，涂层剥离或鼓包。金属表面遭到腐蚀。从现场没有损坏的涂层采用划痕检查，涂层下面金属表面存在锈蚀层可以说明这一点。炼油厂凉水塔钢结构防腐层损坏。虽然防腐涂层已经固化2个多月，但是使用后遇水防腐涂层发生损坏。所选用的是环氧涂料，酮亚胺为固化剂【1】共三道，期望耐用xx年以上。表面喷砂至Sa2.5级，施工时温度正常，为1525，涂装后固化时间最长时间2个月。使用后不到1个月漆膜起泡。原因为，酮亚胺实质上是用酮封闭的多元胺，与空气中潮气接触后析出多元胺及酮，多元胺再与环氧树脂固化。该漆经刷后，漆膜表面与水汽反应而固化，阻滞漆膜丙酮充分挥发，残留的酮有一定的水溶性，引起渗透压使漆膜起泡。这说明所选的配套固化剂不适合在这一环境下使用。3.2涂层下金属腐蚀的原因【2】漆膜下的金属腐蚀是由电化学作用引起的。在阴极,氧有去极化作用,反应如下:O2十H2+2e=2OH-因此,膜下泡内溶液呈微碱性,这时阴极部位的pH值高达13以上。界面一旦成为高碱性状态,就进一步发生基体氧化膜的碱性溶解和漆膜的碱分解。同时,在阳极发生如下反应Fe=Fe2+2eFe2+与氧、水及OH-反应生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3xH2O等腐蚀产物,其体积要增大好几倍,使漆膜鼓起,最后破裂。这时泡内溶液呈酸性,泡内pH值仅为24。从漆膜脱落部位产生的阴极、阳极反应来看,由于阴极反应产生的OH-离子使得界面pH值上升,造成Fe2+离子水解:Fe2+十2H2O=Fe(OH)2+2H+这时又使界面pH值降低,从而加速了阳极反应,使腐蚀面积扩大,漆膜剥落的范围增加。部分表面涂层,不到半年出现开裂、脱落,使金属表面遭到腐蚀。另外,由于钢结构在高湿度与水汽中使用,造成设备表面干湿交替进行。金属表面暴露在空气中,当表面存在锈蚀层时（涂层气孔率高时相当于锈蚀层）,锈蚀层就起了水和氧的储槽作用,锈蚀层下基体铁的离子化起了强氧化剂的作用。在一定条件下腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。Evans认为大气腐蚀的锈蚀层处在润湿条件下,可以作为强烈的氧化剂。由锈层内Evans模型,可以看出阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上,阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上,即锈层内发生了Fe3+Fe2+的还原反应,说明锈层参与了阴极过程。由于天气变化,金属表面温度、湿度随之变化,这样在化学、电化学作用下,金属表面将加速腐蚀。4、防腐材料选择依据根据凉水塔的实际使用情况，对现有的环氧涂料及固化剂的配套性进行了筛选，采用了聚酰胺环氧树脂漆，该漆的特点如下：聚酰胺环氧树脂有较长的脂肪烃碳链。用于胶联环氧树脂时，脂肪烃碳链隔离了环氧树脂内的刚性苯环，在承受冲击时能使分子键有较大的自由度，因而显示了优异的柔韧性。聚酰胺环氧树脂漆为双组份的涂料。其中一组份为环氧树脂漆料及颜料，另一组份是聚酰胺树脂液。两组份混合时，选用配比不同，涂装后漆膜性能亦随之不同。聚酰胺用量大，漆膜的弹性增加，但耐药品性降低。一般认为，以E20环氧树脂与聚酰胺树脂200，按65：35重量比配制的漆性能最好。聚酰胺环氧树脂漆与胺固化环氧树脂相比特点为：耐候性好，不易粉化失光；施工性好，漆膜不易产生桔皮、泛白等弊病；漆料使用期长，两组份混合后可维持24天不胶化不刺激皮肤，对人体危害性小；两组份配比不像胺固化环氧漆那样要求严格；对金属表面除锈要求不严，并可在潮湿钢铁表面上施工；耐腐蚀及耐溶剂性不及胺固化环氧树脂漆。5、防腐施工及注意事项5.1防腐施工根据所采用的防腐涂料采用了底面处理底漆两道中间漆一道面漆两道的施工工艺，具体施工如下：底面处理：金属表面处理要达到国家级标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB8923-88中Sa2.5级，即要达到“钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层附着物，表面应显示均匀的金属光泽，并用吸尘器、干燥洁净的压缩空气或刷子清除粉尘。表面无任何残留物，并有一定的粗糙度。”底漆一道：底面处理完后检查合格，涂刷一道聚酰胺环氧铁红底漆。该漆由双组份组成，具体配比见产品说明书。中间漆一道：底漆固化12小时后，涂刷一道聚酰胺环氧磁漆涂料。每道漆固化12小时。要求颜色为中灰色。面漆两道：中间漆固化12小时后，涂刷两道聚酰胺环氧磁漆涂料，每道漆固化12小时。第一道要求颜色为浅灰色，第二道为中灰色。5道漆固化后漆膜的厚度大于180m，7天后投入使用。5.2施工中注意事项5.2.1涂料涂刷前的配制该涂料为双组份，甲组份为环氧树脂、颜料和各种助剂，乙组份为聚酰胺固化剂。使用前将甲、乙组分按65：35的重量进行混合，搅拌均匀后放置10分钟左右熟化即可使用。配制熟化好的涂料须在8小时内用完，避免胶凝而影响施工质量，用多少、配多少，以免浪费。5.2.2涂料的涂刷施工涂刷时可采用刷涂、喷涂、滚涂和刮涂等方法，本次施工采用的是人工刷涂的方法。涂刷第一道涂料时，涂刷须均匀且无遗漏处。涂刷第二层和以后数层时，应均匀交错刷和无遗漏外，涂膜不宜太厚，注意轻涂、均匀。每一道涂刷施工的时间间隔为，夏季应大于4小时，低温（小于5禁止施工）时至少在8小时以上。防腐施工全部结束后夏季自然干燥7天以上，低温夏季自然干燥10天以上，即可使用。夏季施工时，若涂料明显变稠，可加入适量专用稀释剂或丙酮进行稀释。6、使用效果化肥厂凉水塔在xx年7月防腐后使用，经过近1年的使用，通过检查漆膜光泽良好，没有起皮、脱落、龟裂的。浸泡的表面比原先采用环氧涂料效果好的多，根本不存在防腐层表面脱层、鼓包粉化的现象。炼油厂凉水塔在xx年8月防腐施工后，使用2年多没有出现发软、起鼓、脱层现象。所以说，该漆在高湿度下与循环水中保守的说使用寿命可在五年以上。7、结论通过使用该材料主要有以下特点：6.1耐水、耐腐蚀性优异。表面气孔率低，所以在循环水水中或潮湿的条件下抗渗透性优异，不易龟裂、耐磨、强度好。6.2该材料漆膜坚韧、附着力强，其中硬度，漆膜致密，韧性好，抗老化性、耐寒性、漆膜光亮性、色泽鲜艳。所以说，针对循环水塔的使用条件，在选用防腐涂料时不但要注意成膜物的成分，还要注意所选的固化剂的搭配，必要时要在相似的环境下进行试验。另外，一定要选用合格的防腐材料，必要时要对材料进行复检。第 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页石油化工火灾扑救基本原则和方法石油化工火灾的特点决定其灭火技术和战术。一、集中兵力，确保火势控制权集中兵力包括集中调集兵力于火场和集中使用兵力于火场主要方面。石油化工火灾火势发展快，火场火情易变，且时有突发险情，后果难以预料，能否在火灾发生初期和发展阶段控制局面是扑救这类火灾成功的关键。集中兵力于火场，要加强第一出动力量。第一出动力量强度的确定，与石油化工企业火灾发生的部位有关。对于重点部位火灾，应依据灭火作战预案，将所需的兵力、消防车辆及器材一次性调往火场。集中使用兵力于火场主要方面，必须要把握火场的主要方面和主攻方向。在石油化工火灾中，火势复杂，危机频出，但其中必有一两个环节或部位是事关灭火全局的关键之处，或是烈火之源，或是险情之患。这些方面就是火场指挥员必须集中用兵的地方。集中用兵必须防止盲目全面出击，要善于组织对关键部位进行强力攻击，力争先在某点上有所突破，就可能控制火势的全局，从而掌握住灭火战斗的主动权。二、查明火情，正确决策，及时部署力量石油化工火灾现场的火情异常复杂多变，潜伏的危险因素很多，随时可能出现各种突发性情况，扑救难度非常大。为了确保灭火决策的正确性，保证扑救火灾的各项战斗行动的安全和顺利进行，必须从接警开始就要不断收集火情，到达火场后首先要组织火情侦察，在各个灭火阶段还应进行反复侦察。根据已掌握的准确火情，分析火灾形势和火势发展的势头及其可能波及的范围，判断火场的主要方面和灭火的主要方向，研究和制定针对性的对策，计算需要应用的灭火装备和兵力，选好灭火阵地，迅速部署力量。三、利用工艺措施灭火利用工艺措施，在扑救生产装置、设备、管道火灾中，往往会起到关键性的作用，运用得当，可以解决其他方法不易解决的问题。因此，在扑救石油化工火灾时应优先考虑采取工艺措施。石油化工生产的管道式连续化，设备之间相互贯通，当某个设备或部位着火时，必须立即关阀切断其与上下左右的物料联系。当着火设备内可燃物料较多时，可以利用物料输转措施，开阀导流减少其数量。当压力容器受热内部压力急剧升高时，及时进行放空至安全罐或火炬系统，可防止其物理性爆炸。关阀断料是中断着火设备燃料供应最有效的方法。关阀前，必须了解着火设备在工艺流程中的位置，其前后左右的管道连接，确定进料和出料阀门，以及关阀后可能对其他设备的影响，要在有关技术人员或岗位操作工的协助下，制定完善的关阀方案。开阀导流是对着火设备或受到火势严重威胁的邻近设备内的可燃物料进行输转的方法，它可有效地降低火灾的危害，减少火灾的损失。开阀导流的方式因物料的状态而有所不同。在开阀导流过程中，要防止被导流设备内出现负压，而吸入空气形成爆炸性气体混合物，发生回火爆炸。因此，导流速度不能太快，同时在可能的情况下，要监测被导流设备内的压力不能低于0.1Mpa，否则应及时停止导流。石油化工企业的安全排气系统，可被用于将设备内的压力适当降低或完全释放，或将其内部的物料排出部分或全部。四、充分利用固定灭火设施，控制和扑灭初期火灾石油化工企业设置的固定灭火设施是用于控制和扑救初期火灾的有效手段，只要这些设施在火灾或爆炸发生后未遭到损坏，就应充分地加以利用，这往往是以快制快，及时控制火势，防止发生爆炸，赢得灭火时间，掌握火场主动权的关键。固定灭火设施主要有：装置区之间设置的消防水幕、蒸气幕；装置或贮罐区附近设置的固定水炮、带架水枪；油罐内设置的固定泡沫灭火系统；液化石油气罐顶部雨淋或水喷淋设施；装置平台、框架处及油泵房设置的水蒸气灭火设施等。其灭火的主要特点是启动快、操作方便、灭火威力大。五、立足不间断冷却，抓住战机一举扑灭鉴于石油化工火灾热辐射强、火势蔓延快、初期阶段时间短、易爆炸的特点，灭火战斗更需强调“先控制，后消灭”的原则。立足火场不间断冷却是控制石油化工火灾大面积蔓延，消除着火设备、受火威胁设备发生爆炸危险的基本方法。石油化工装置设备主要是由钢材制造的，普通结构钢材在室内受强烈火焰直接作用下，5分钟内其温度可达500，而使强度降低一半；10分钟内其温度可达700，而失去大部分强度，发生变形。因此，当强火焰作用时间超过10分钟，钢制框架、贮罐、管道将会出现坍塌或破裂，导致油品大面积的流淌火灾。此外，在火场强辐射热的作用下，装有气态或液态物料的容器、管道内部压力会剧增，可能导致物理性爆炸，并可能因此引起一系列爆炸。在石油化工火灾扑救过程中，冷却控制是防止火情恶化的关键，它应贯穿于整个灭火战斗，不能有片刻的间歇。火场上可能有许多设备受到火势的威胁，指挥员首先应分清轻重缓急，对受火势威胁最严重的设备采取重点冷却，消除可能影响灭火全局的主要威胁。在石油化工火场上，燃烧区内的压力容器受火焰的直接作用，发生爆炸的危险性最大。消防队到场后，要根据受火焰直接作用的压力容器的位置、高度、直径、形状及其危险程度，立即进行冷却保护，及时部署足够数量的冷却水枪、抢占有利的水枪阵地，实施不间断地冷却；同时，部署力量及时消灭周围的火势，减弱火焰的威胁程度。在此前提下，组织其余力量消灭火点。邻近着火设备、受到热辐射和热对流作用的设备，具有较大的被引燃引爆的危险。火场指挥员在部署火势控制力量的同时，要部署对邻近设备的冷却力量。根据距离着火设备的远近，受威胁设备的火灾爆炸危险性，采取相应的冷却方式、组织适量的水枪和设置有利的水枪阵地，消除热辐射和热对流的作用。对于着火设备，应根据其在燃烧过程发生爆炸、倒塌的可能性和灭火的需要，部署一定的冷却力量。着火设备处于稳定燃烧时，是否能发生爆炸取决于设备破口大小、内存物料的性态、设备主体受火焰作用的程度等因素。一般情况下，因超温超压爆炸起火的设备，在稳定燃烧过程中发生第二次爆炸的可能性不太大；因泄漏回火燃烧的设备，如果泄漏破口小，内存物料又是液化气体或易燃挥发性液体，则爆炸的可能性就较大。发生爆炸可能性较大的着火设备，必须部署充足的冷却力量和实施不间断的冷却。对着火设备的冷却，主要是防止着火设备的变形、爆炸，降低着火设备的温度，便于灭火剂发挥最大的灭火效果。使用泡沫扑救着火时间较长的油罐时，应先对罐壁进行冷却。因为泡沫抗高温性能较差，当罐壁温度超过600和油液面温度超过147时，泡沫破坏得非常快，不易在油液面上形成覆盖层。即使火焰被扑灭后，也必须对罐体继续维持冷却和泡沫覆盖，以免逸出过多的油气发生复燃。六、加强安全防护，避免人身伤亡保证安全，才能有效地消灭火灾，这是灭火战斗实践证明的一条必须遵守的灭火行动准则。石油化工火灾中的爆炸、倒塌、高温、毒气等的危害，不仅应在每位指战员思想上得到高度的重视，而且在行动上要有严格的安全防护措施。扑救具有爆炸危险的设备、贮罐时，从停车位置和进攻阵地的选择到采取冷却防爆措施都要注重预防。停车时车头要向着便于撤退的方向，进攻阵地位置能充分利用地形地物的掩护，火场上必须保证对有爆炸危险的设备的不间断冷却。油品燃烧的热辐射强、温度高，人体在辐射强度为8.4kJ/m2.s的环境中，8秒钟就会感到头痛，20秒便会皮肤起泡。只有辐射强度降到1.4kJ/m2.s，人体才会无影响。可燃气或液化石油气大量泄漏形成的爆炸危险区域，出现点火源立刻便会发生爆炸火灾。消防指战员在救援排险时，要根据液化石油气泄漏情况、现场的风向风速、地形与环境状况，及时采取有效措施。有毒物料泄漏现场或火灾爆炸现场，四处扩散的毒气或有毒蒸气，能造成现场处置人员的严重中毒，甚至危及生命安全，做好防毒安全防护是每位指战员必须重视的大事。第 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