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乙烯基酯树脂在石膏湿法脱硫系统中防腐原理与分析

时间:2012-5-6 来源:科宝化工作者:科宝化工

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      【科宝化工网i93tv.pywqf.cn】行业新闻：烟气脱硫系统的防腐重点是烟道和脱硫塔，已采用过的耐腐蚀材料有：镍基合金：镍基合金是以镍为主与Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的连续固溶体合金，其中以蒙耐而合金和哈氏合金为代表。比较典型的有Nicrofer 5923hMo—59合金(2.4605），Microfer 3127hMo—31合金(1.4562），Cronifer1925hMo—926合金(1.4529）等，通常不低于1.4529。能和良好的机械强度，具有良好的加工和焊接性能，无焊缝开裂问题，并具有良好的热稳定性，使用效果较为理想，国际上有使用十多年未出现腐蚀的例子。但镍基合金造价昂贵，增加了脱硫的投资。玻璃磷片树脂衬里：鳞片树脂是20世纪50年代由美国一家公司发明的一种重防腐材料。所谓玻璃鳞片树脂，是将一定片径(0.2～2.4mm）和一定厚度的(6～40μm）的玻璃鳞片与树脂混合制成的胶泥或涂料，将其用涂抹或喷涂的方法敷于金属表面即成为防腐涂层，此法应用于烟气脱硫系统的许多部位。该技术目前已成为烟气脱硫系统首选技术，经验证明，玻璃鳞片树脂使用性能良好，有的已安全使用10万小时以上。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的优点，尤其是酚醛类乙烯酯树脂玻璃鳞片涂层，在180℃，短时间220℃仍具有良好的性能，我国现行引进的烟气脱硫装置中均采用此项技术。在鳞片衬里中，由于实体鳞片的阻挡性，使介质只能沿迷宫型的曲折途径渗透，这相当于加厚了衬层的厚度，但又避免了衬层太厚引起的副作用。而鳞片对应力的松驰作用，使应力的传导和加和成为不可能，加之鳞片对应力作用下引起的裂纹发展也起到了限制作用。故鳞片衬里确实较好地满足了烟气脱硫防腐衬里的理论要求地，在实际使用中也确实起到了抑制衬层物理破坏的作用，使衬层寿命大大提高。
      (一）鳞片衬里防腐层结构组成从鳞片衬里剖断面看，鳞片衬里层与玻璃钢层的主要区别在于变玻璃钢的连续丝状纤维为鳞片衬里的不连续的片状鳞片。由于鳞片是不透性实体，在衬层中垂直于介质渗透方向，成为多层次有序叠压排列，故一方面为介质渗透设置了一道道屏障；另一方面，改变了树脂固化时的收缩残余应力及使用时由于环境热引起热应力的分布、传导、叠加及松驰条件，从而有效地抑制了以往防腐衬里技术中常见的物理破坏现象，如扩散性底蚀、鼓包、分层、剥离等物理腐蚀破坏。
      (二）鳞片衬里耐蚀特性及原理
      1、优良的抗腐蚀介质渗透性玻璃鳞片防腐材料的抗介质渗透性，可以通过玻璃钢与鳞片试片的温度梯度扩散和加压渗氨对比试验得到明确的结论。玻璃钢厚度增加也增加了介质的渗透时间，但其增量与厚度是近似成正比的，曲线平滑近似成直线，且斜率较小。而鳞片渗透时间曲线则为突变型，其厚度的增加使透过时间大大提高。从曲线对比分析看，0.5mm鳞试片其介质渗透时间已略大于2.0mm玻璃钢试片。温度梯度实质上是反映了介质渗透及热应力的综合破坏能力。当试片受到环境温度作用时，产生热胀冷缩，若其胀缩受到制约时就会在试样内产生热应力。在温度梯度试验中试样受到了两方面的制约，一是不同性质的材料的相互制约，二是试样内各单元层间温度不同引起相互制约，从而导致较大的热应力产生。这类应力与渗入介质之间的交互激发作用，致使试样产生较多的微裂纹。因鳞片材料具有较好的抗介质渗透性及对应的掏作用较强，故试验结果远优于玻璃钢。加压渗氨实验也属于动态研究试验之一。介质在压力作用下，渗透能力提高，可较迅速的透过衬里材料，导致基体的腐蚀破坏。为了便于观察判断氨水渗透时间，在试片的非加压侧贴了一张氨水显示试纸。加压渗透试验试样除受到介质作用外，还受到外压力的作用，这一应力促进了介质的渗透速度。鳞片防腐材料之所以具有比玻璃钢高得多抗渗透能力，是因为在鳞片防腐层中，扁平状鳞片在树脂中平行叠压排列。这不仅对腐蚀介质渗透构成了一道道屏障，使介质在基料中必必须经过类似迷宫般的曲曲折折地途径，这相当于客观上增加了防腐层的厚度。而且基料中必然存在的微气泡、微裂纹、分子级空穴等缺陷被鳞片有效分割，从而有效的抑制了介质的渗透。另外，由于鳞片是不连续片状实体，且在基料中近似排列，使得鳞片与树脂界面间缺陷又为树脂分割，因此，尽管在片衬里中也存在许多缺陷，但其独特的衬层结构使之对缺陷的抑制作用确较玻璃钢好许多。
      2、鳞片衬里成型残余应力小　鳞片衬里结构与玻璃钢结构相比，大大改变了树脂的固化收缩及热应力的作用状态，从而减小了残余应力的影响，提高了界面强度。从图11-2和图11-3中可以看出，玻璃钢中树脂是呈连续膜状，树脂在膜层内固化时，因分子的集聚和构象发生变化，导致体积收缩；又由于树脂与纤维的线胀系数不同，故受环境热影响的不同，故在树脂层内及界面间产生缩胀应力，且此类应力可经连续的玻纤及树脂相互传递。而分散状的鳞片的排列是不十分规则的，具有一定的倾角。因此树脂的缩胀被鳞片分割成一个个分散的小区域，使其相互抵消松驰，而不传递叠加。另外，虽然树脂与鳞片之间也产生缩胀应力，但应鳞片是分散体，可随树脂的缩胀移位，故界面收缩应力被用来对鳞片位移做功，将应力松驰掉。这样，使得防腐层内的残余应力大大减小，相应的层内界面强度也大大提高，微裂纹也相应减少。
      3、鳞片衬里使用寿命的分析近代许多防腐蚀学者在探讨有机高分子防腐层的腐蚀机理和使用寿命时，大都是从抗介质渗透和固化应力及热应力影响两个方面入手的。众所周知，金属的腐蚀反应是一种由局部电池生成的化学反应。而就有机非金属衬里抑制金属腐蚀而言，实质上就是利用非金属的电绝缘性达到增加电池电阻的作用。在腐蚀环境中，我们可以将离子或电解质的渗透性视为控制层电阻的因素。换句话说，衬层对可电离成离子的介质的渗入阻力越大，其电阻越大，防腐效果越好。因此，衬层寿命的研究就转为抗渗性及残余应力。有机高分子衬里的破坏，主要表现为两种形式：一种是化学腐蚀破坏；二是物理破坏。这两种形式常�；ノ跋臁Ｔ谑导谐睦锲苹档谋硐中问匠Ｒ晕锢砥苹滴魈�，如中常见的鼓泡、脱粘、开裂、分层、剥离等衬里破坏现象均属此类。产生物理破坏的原因较复杂，但主要可分为三个方面。
      (1）介质的渗透。这是引起物理破坏极为重要的因素，应力的来源一般也分三个方面：①介质经树脂基体中分子级空穴逐步迁移；②介质经树脂中存在的微裂纹，微气泡在毛细作用下渗入；③介质经填料和树脂间界面孔隙渗入。这三种渗透途径在衬里中并存，相互促进，导致防腐层内介质逐层渗透。
      (2）残余应力及热应力。这是引起衬里破坏的重要因素，应力的来源一般也分为三个方面：①基体固化时的收缩应力；②不同介质材料界面收缩应力；③环境温度引起的热应力。材料成型中的残余应力及使用中热应力的存在，可使衬里的界面强度降低，增加微裂纹及界面孔隙，为材料内缺陷的发展及介质渗入提供潜在的条件。残余应力与介质渗透是相互促进的两个方面。残余应力导致微裂纹的产生，微裂纹给介质渗透提供了途径，渗入的介质又进一步激发残余应力并产生毛细效应，致使微裂纹发展、新生，形成腐蚀破坏的恶性循环。
      (3）施工质量。施工质量包括衬里成型的每一个环节，从防腐蚀设计，表面处理，操作技能，材料配置到各工序的质量的基础上，主要应从加厚防腐层，抑制腐蚀介质渗透，减少衬层内残余应力并改变应力作用效果，强化施工质量控制等方面入手。而鳞片防腐衬里在结构设计及材料组成上较好的满足了上述理论，它较之传统的防腐技术的突出不同点在于它是抗介质渗透、减少残余应力为出发点而设计的。
      (三）鳞片衬里施工技术要点：鳞片衬里施工为手工作业，许多技术要求如：表面质量，鳞片形状及排列方向，界面气泡消除，防腐层厚度等在很大程度上取决于施工人员的技术水平、熟练程度及现场管理。这就需要充分认识影响施工质量的诸因素，认真实践总结施工技巧，从中找出掏或解决影响衬层质量问题的办法。 1、鳞片衬里对被防护设备的结构及表面状态的要求内衬鳞片衬里的金属基体应具有足够的强度及刚性，以防止在施工、安装及运输过程中因变形而导致的衬层破坏。金属基体结构必须满足材料施工作业的条件，必须具备能进行手工涂抹的条件。衬里施工前，基体的加工、焊接、试压等应全部完成，设备应按设计要求完成检验。原则上，贴衬以后不准在钢壳上动火焊接。如确需施工后补焊，应制定相应的措施。装有内件并在运行使用中需经常检修的设备，应具有安装、检修的条件，保证在安装和检修中不损坏内衬层。金属基体原则上应采用焊接结构，如需特殊原因需采用铆接时，应采用沉头铆钉。金属基体表面及端面应光洁、平整、无焊渣及毛刺等，表面焊缝应光滑平整，凸起高度不超过1mm。如超过时，应用砂轮机打磨至满足要求止。型架、型材、狭长状板材、多孔、多齿形板不适合鳞片衬里时，应改用其它防腐材料。如玻璃钢、鳞片涂料加玻璃钢复合结构等。钢壳设计应尽量采用法兰结构的开孔结构，连接管法兰焊接不宜超过内壁，如为不可拆式的封闭结构，则必须设置2个以上的人孔。设备如需内插管，其插管应经法兰连接插入，不得直接焊在壳体上。
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