JNS-1改性膠乳防腐的工業試驗及應用總結

王旭東,趙曉舒,叢志棟,沈 俊,王永飛

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

JNS-1改性膠乳防腐的工業試驗及應用總結

王旭東,趙曉舒,叢志棟,沈 俊,王永飛

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

介紹了JNS-1改性膠乳水泥砂漿工業試驗及實際應用,從中可以看到:該材料在化工特別是在純堿廠的建筑防腐保護中,具有優良的綜合防腐性能、保護周期長、材料環保、施工方便、綜合費用低。與其它防腐材料相比,JNS-1改性膠乳具有很強的競爭優勢和廣闊的應用前景,可以創造良好的經濟效益和社會效益。

建筑防腐;純堿廠;改性膠乳

國外將氯丁膠乳作為水泥砂漿的改性添加劑,始于20世紀50年代。雖然經過多年的發展,但主要還是用于建筑的防水和材料的黏接。我國氯丁膠乳的生產是由長壽化工廠于1956年開發的,屬于通用型氯丁膠乳,主要用于建筑的防水和材料的黏接。而用于防腐的氯丁膠乳則是由青島化工廠于1975年首先研制成功,1983年通過鑒定正式生產。1976年長壽化工廠、1980年同濟大學等單位先后進行過防腐用氯丁膠乳水泥砂漿的研制,但只是初步探索工作[1]。近10年來,文獻中出現關于氯丁膠乳用于防腐的研究應用報道,但缺乏系統的研究和詳細的應用說明[2][3]。沈春林對聚合物水泥砂漿主要指標做了國內外對比,顯示我國產品的主要指標與日本相近[4],JNS-1改性膠乳水泥砂漿的抗折、抗滲等指標高于日本。

大連化工研究設計院針對純堿生產中母液及大氣對鋼筋混凝土腐蝕嚴重的現象,于1981年開始研發JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿,先后進行了材料助劑選擇、物理性能測試、耐各種化工介質的腐蝕試驗以及在建筑和設備上的應用試驗,有一套較完備的數據。1983年完成了JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿的室內試驗,并于年底開始工業應用試驗[5]。20多年來,JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿配方、生產及施工工藝不斷改進,擁有自己的核心專利技術,于2010年獲得遼寧省“專精特新”產品稱號,并榮獲石化聯合會科技進步三等獎;產品注冊商標被評為大連市著名商標。目前在純堿廠、工業及民用等建筑中廣泛應用[6][7]。近年來氯丁膠乳用于尿素造粒塔取得成功,尿素吸潮后對混凝土尿素造粒塔的腐蝕十分嚴重,氯丁膠乳的應用進一步說明其抗腐蝕性能的優越[9][10]。

1 工業生產試驗

1.1 建筑廠房防腐試驗

1)在株洲市湖南湘江氮肥廠純堿分廠車間進行試驗(時間:1983年12月)

我們選擇腐蝕最為嚴重的外冷器與結晶器廠房地面,該地面原施工采用普通水泥砂漿,經過幾年生產介質的腐蝕,已經變得疏松,起殼,內部鋼筋已銹蝕。施工前除掉腐蝕產物并除掉鋼筋上銹蝕物,選用JNS -1改性膠乳水泥砂漿在潮濕的地面上進行防腐施工。

膠乳砂漿配比:

32.5R普通硅酸鹽水泥砂漿:100～120kg;

石英砂:200～250kg;

改性膠乳:50～65kg。

JNS-1膠乳砂漿施工是在不停產的情況下進行的。生產中母液不斷流到未固化的膠乳砂漿上,不同程度地影響防腐層的質量。經5年生產考驗表明,JNS-1膠乳水泥砂漿有較好的耐蝕性能,抹面層完整無損。這期間曾于1986年進行一次中間檢查,由于施工時砂子顆粒較大,表面有點粗糙,并發現有局部起空,但面層完好,檢查發現是普通水泥砂漿與底層結合不好。1988年3月檢查,起空并無發展趨勢,面層完好。該廠在1992年的《全面腐蝕控制》雜志上發表論文稱:大連制堿工業研究所(大連化工研究設計院前身)生產的JNS-1膠乳砂漿, 1983年冬在我聯堿廠外冷器、結晶器等處樓面試用,至今保護層基本完好。

2)1985年,在大連化工研究設計院中試廠進行生產試驗。該廠是侯德榜先生為完善其“侯氏堿法”而建立的。在生產試驗中氨母液、堿母液、氯化銨等對廠房腐蝕嚴重。1985年因廠房腐蝕嚴重進行大修,部分樓面和梁柱采用JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿進行防腐保護試驗,其中還選擇一部分木板樓面試驗。1988年和1992年兩次中間檢查,并無起砂和空鼓等腐蝕現象發生,從木樓板底部看并無母液滲透現象,說明防腐效果較好。

1.2 設備防腐應用試驗

1)大連化工研究設計院1985年在中試廠3#碳鋼碳化塔部分塔段用JNS-1改性膠乳水泥砂漿襯里,進行耐腐蝕現場應用試驗,先后實施了聯堿及氨堿母液的條件試驗。該塔自1985年5月投入使用, 1987年12月為止,停車開塔檢查,防腐層完整,無滲漏,用錘子敲打,強度很好,與此同時,用酚醛烤漆防腐的部位已大部分破壞。這是我國首次將改性膠乳用于設備防腐。

2)在1996年,中試廠在防腐涂料難以奏效的氨Ⅱ母液桶、澄清桶等設備內壁選擇涂抹一定厚度的JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐施工。設備內介質含有氯離子、銨離子、碳酸根離子等,腐蝕性比較強。2006年6月,中試廠搬遷改造,有關技術人員在拆卸設備檢查時,發現采用JNS-1改性膠乳防腐的設備如結晶器、氨Ⅱ桶和澄清桶等經過10余年的使用,內部防腐層仍然完好無損,而且在使用中不結疤、不腐蝕、不泄漏。而做過幾次涂刷防腐涂料的桶蓋,已經腐蝕穿孔。

3)2006年,在石家莊聯堿廠舊的脫硫罐和氨Ⅱ母液桶防腐中采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿。該廠的脫硫罐和氨Ⅱ母液桶原采用環氧玻璃鋼防腐使用大約5年后,里面的防腐層出現破壞,又堅持用了2年后,許多地方已經腐蝕穿孔,桶壁減薄量很大,已經無法焊接修補;而設備所在位置無法更換新的桶體,并且更換費用極大,所以決定采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐。

經過近5年的應用表明:采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐的母液桶,面層完整無腐蝕,桶壁的泄漏問題得到解決。說明采用該種方案防腐是可行的,而且效果良好。

2 JNS-1改性膠乳水泥砂漿特點

2.1 優良的耐腐蝕性能

JNS-1改性膠乳水泥砂漿的優良防腐性能源于材料本身,以及它的特殊結構,氯丁膠乳具有良好的耐酸、堿、鹽腐蝕性能;膠乳砂漿在凝固過程中形成具有穿梭連接形態的空間網狀膜層,這種膜層與水泥骨料牢固粘接成堅固致密的整體,填充了混凝土中存在的大量毛細孔和微裂紋,增強了混凝土的耐腐蝕和抗滲性,同時具有良好的彈性和韌性。膠乳自身帶陽離子電荷,對金屬及混凝土表面具有良好的附著力。

總之它耐純堿生產中的母液、氯化銨的腐蝕,也耐尿素、氫氧化鈉、硝銨、海水等的腐蝕。

2.2 超長防腐壽命

JNS-1改性膠乳水泥砂漿在實際應用中,土建防腐壽命超過15年;設備防腐壽命超過10年。這是樹脂涂料及玻璃鋼無法比擬的。

2.3 施工要求簡單、方便

樹脂類涂料、玻璃鋼對基層(特別是混凝土基層)的含水率要求≤6%,這對于新澆筑的混凝土是無法達到的,而JNS-1改性膠乳水泥砂漿要求基層潮濕,正適合新澆筑的混凝土的防腐施工。

2.4 安全、環保

JNS-1改性膠乳為水性乳狀液,施工過程中無有害溶劑揮發,有利于施工安全、工人健康和環境保護。

2.5 綜合造價低

涂料作為建筑涂層,與其說是防腐,不如說是美觀裝飾。因為即使用砂漿罩面的混凝土表面,也是比較粗糙的,2至3遍涂漆很難作到建筑物表面封閉,從而起不到防腐的作用,況且涂料壽命短,大約3年就需重新涂裝。三布環氧玻璃鋼和環氧樹脂砂漿,二者均存在保護層薄、脆性大、易受機械力破壞,而且對基層含水率要求苛刻,有害揮發物多,壽命短,大約在5～7年左右。環氧膠泥貼耐酸板、花崗巖板,防腐效果好,壽命10年以上,但造價高,且對基層含水率要求苛刻,膠泥灰縫易破壞。聚脲作為防腐材料近年在我國受到重視,防腐效果好,壽命長,但造價高,且對基層含水率要求苛刻,需要其它涂料打底。

JNS-1改性膠乳10mm防護層,造價低,防腐效果好、壽命長,平均壽命超過10年。

2.6 缺點

外觀不理想,與水泥砂漿的外觀類似,不如涂料美觀整潔;在設備上應用有局限性,只適合結構簡單的設備防腐。

3 JNS-1改性膠乳的應用業績

近年來,在江蘇華昌化工股份有限公司、江蘇德邦化工集團淮南分公司、湖南湘潭堿業有限公司、大連化工股份有限公司、石家莊雙聯化工公司、杭州龍山化工公司等純堿裝量的擴產及搬遷改造中,應用JNS-1改性膠乳防腐,得到業主的一致好評。同時在堿廠舊廠房的維修加固防腐上,結構簡單的設備防腐方面,也取得成功。

4 結 語

20多年的實際應用是一個不斷提高的過程,從各廠家應用調查反饋情況看,JNS-1膠乳是化工企業特別是純堿、尿素、化肥等行業建筑防腐的首選材料。

由于JNS-1改性膠乳的優異性能以及成功的實際應用,該材料被收編在《建筑防腐蝕工程施工及驗收規范》(GB50212—2002)中,并由我院負責編寫;共參編相關標準6項,其中《聚合物水泥砂漿防腐蝕工程技術規程》(CECS18:2000)[11]和《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB50224—2010)已出版發行[12]。至今已獲得中國石化聯合會和中國純堿工業協會多項科技進步獎;獲得中國發明專利1項(ZL200910119851.7)。我院參與設計及防腐施工的“江蘇華昌化工股份有限公司環保搬遷項目”,獲得2009年國家優質工程銀質獎,說明我院工程設計和JNS-1改性膠乳防腐都達到國內領先水平。目前JNS-1改性膠乳在純堿、化肥、環保、海港、石化等領域廣泛應用。

[1] 中國石油和化學工業協會.建筑防腐蝕工程施工及驗收規范(GB50212—2002)[S].北京:中國計劃出版社, 2003

[2] 邊志富.氯丁膠乳改性砂漿應用于天然堿加工廠的防腐蝕效果良好[J].純堿工業,1998(5):61～62

[3] 王占和,等.非金屬材料在吉堿分公司的使用[J].純堿工業,2002(1):33～34

[4] 沈春林.解讀標準—JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂漿》[C].中國防水堵漏保溫技術高峰論壇論文集, 2006

[5] 李昌木.聯堿生產中廠房建筑的腐蝕與防護[J].純堿工業,1983(1)

[6] 王永飛,李敏等.JNS-1改性水泥砂漿在海洋大氣防腐中的應用[J].純堿工業,1995(1):49～52

[7] 王永飛,等.JNS-1改性膠乳在堿廠設備防腐中的應用試驗[J].純堿工業,2007(1):18～20

[8] 傅正懷.尿素造粒塔安全隱患的整改[J].石油和化工設備,2007(5)

[9] 鮑廣東.尿素造粒塔的防腐機理及防腐技術研究[J].表面技術,2006(8)

[10] 張子亨等.尿素造粒塔的腐蝕與防護[J].小氮肥設計技術,2004(3)

[11] 中國工程建設標準化協會.聚合物水泥砂漿防腐蝕工程技術規程[S].CECS18:2000中國標準出版社, 2000

[12] 中國工程建設標準化協會化工分會主編.建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范(GB50224—2010)[S].中國標準出版社,2010

TU528.33;TQ114.1

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1005-8370(2011)04-05-03

2011-04-25