發電廠凝汽器管板及水室防腐處理新技術的應用

焦占付，嚴 輝，沈 杰

（1.石家莊高新區海怡防腐科技有限公司，石家莊 050035；2.邯鄲熱電廠，河北 邯鄲 056004）

1 概述

凝汽器是發電廠的一個重要設備。由于凝汽器水側循環水補水通常采用江、河、湖水甚至城市污水等，氯離子含量高，腐蝕環境嚴重；在運行時凝汽器水側循環水溫度在40～50 ℃。在經過一個階段的運行后，凝汽器管板和水室腐蝕嚴重，特別是凝汽器管板和銅管或不銹鋼管的接觸處，由于鋼鐵材料、銅或不銹鋼的腐蝕電位的不同，在循環水的強腐蝕環境下，往往產生異金屬電偶腐蝕，造成循環水向汽側凝結水的滲漏，影響凝汽器汽側真空度，并使得鍋爐迅速結垢，嚴重威脅機組安全運行。在循環水的腐蝕環境下，在長期運行后，凝汽器水室和管板還會產生均勻腐蝕，引起鋼板厚度減薄，對機組的安全運行形成潛在威脅［1］。

傳統凝汽器管板及水室的防腐工藝是：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂底漆→涂面漆。

在傳統防腐施工中造成涂層失效的主要原因是鋼鐵表面預處理不達標，如除銹程度不夠，鋼鐵表面存在油污，噴砂后的鋼鐵表面沒有及時涂底漆，鋼鐵表面二次生銹。據資料介紹，由于鋼鐵表面處理不達標造成的涂層失效占涂層失效事故的60%～70%。因而，加強防腐處理前鋼鐵表面的預處理，對于整個防腐處理涂層的質量至關重要［2］。

傳統凝汽器管板及水室防腐施工中涂料的選擇通常選擇環氧樹脂涂料。環氧樹脂涂料在避光環境中具有耐酸堿，與基體結合力牢固，可在60 ℃以下長期工作，價格較為低廉。但環氧樹脂的韌性不好，特別是在銅管（或不銹鋼管）與管板接觸處和水室角落處，由于熱脹冷縮和應力的作用，使得脆性環氧樹脂涂層脫落或鼓泡，造成涂層失效。據統計，由于涂料選擇不當或涂料本身原因，造成的涂層失效占失效事故的30%～40%。

采用傳統防腐處理工藝，涂層在使用2年以內即出現鼓泡、脫落的現象，使得防腐涂層體系失效。

2 凝汽器管板及水室防腐新工藝

2.1 工藝流程

通過仔細研究凝汽器管板及水室的腐蝕環境，防腐涂層失效原因，經過大量試驗，在噴砂后刷涂一遍銹轉化劑，提高了涂層與基體的結合力；通過對環氧樹脂的改良，提高了環氧樹脂的韌性，達到了一個大修期內（6年）管板及水室基本沒有腐蝕的目的。

凝汽器管板及水室的防腐新工藝是：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂銹轉化劑→干燥→涂底漆→涂面漆→固化。

在凝汽器管板及水室的防腐新工藝中，更加重視防腐施工前的預處理，通過噴砂后在鋼鐵表面涂刷銹轉化劑，使得鋼鐵表面活性降低，生成的磷酸鐵鹽屬于鈍態物質，增加了鋼鐵基體和環氧樹脂的結合力。改性環氧樹脂的使用，使得環氧樹脂具有更高的韌性，可以抵抗凝汽器在運行期間在涂層中產生的應力，提高涂層在使用期間的完整性，延長凝汽器安全運行壽命。

2.2 試驗方法

試驗分3組進行，第1組是常規涂裝工藝，即噴砂后的冷軋板直接涂普通環氧樹脂；第2組是考察環氧樹脂改性后對涂層性能的影響；第3組是檢驗噴砂后冷軋板在空氣中放置一個階段，鋼鐵表面出現微銹后，但還沒有產生嚴重銹蝕前的狀態下，涂刷銹轉化劑后對涂層與基體結合力的影響［3］。試驗過程如下。

2.2.1 銹轉化劑的配制

復配材料：有機磷酸（HEDP）0.5%～2%，單寧酸0.2%～1%，緩蝕劑0.2%，助劑適量，其余水。

復配過程：在400～600r／min的攪拌下，首先將有機磷酸溶于水，然后加入單寧酸，緩蝕劑，助劑，攪拌均勻，過濾備用。

2.2.2 環氧樹脂改性

材料：E－44環氧樹脂，聚酰胺樹脂，鄰苯二甲酸二辛脂、丙酮等；改性過程：在200～400r／min的攪拌下，開通冷卻水，依次加入丙酮、聚酰胺樹脂，鄰苯二甲酸二辛脂，環氧樹脂，攪拌均勻，過濾備用。

2.2.3 試驗過程

鋼板：取厚3mm，長10cm，寬5cm 表面沒有缺陷的冷軋鋼板，備用；噴砂：石英砂粒子尺寸0.6～1.2mm，沙粒噴射速度大于75m／s，壓縮空氣大于0.6MPa，噴砂過程中噴嘴與鋼鐵表面保持垂直，噴砂后鋼鐵表面的除銹等級大于Sa2.5以上，表面粗糙度Rz為60～80μm；將噴砂后鋼板用酒精擦洗后放置4h，備用；涂漆：1號直接涂E－44環氧樹脂，2號涂改性后環氧樹脂，3號先涂銹轉化劑，然后干燥2h，最后涂改性環氧樹脂。每個樣板分別涂2遍環氧樹脂底漆，3遍環氧樹脂面漆，下一遍與上一遍垂直涂刷。每一遍漆膜厚度要求大于100μm 以上，總厚度要求大于500μm 以上。所有涂層室溫固化168h以上，然后進行性能測試。

2.2.4 性能測試依據

測試依據GB／T 1720－1989《涂膜附著力測定法》；GB／T 1731－1993《漆膜柔韌性測定法》；GB／T 1763－1989《漆膜耐化學試劑性測定法》。

2.3 試驗結果及討論

2.3.1 銹轉化劑試驗結果

外觀：淡紅色透明液體、無沉淀；pH 值：1～2；總酸度（點）：460±30；游離酸度（點）：220±20；密度：1.12±0.02。

使用上述配置的銹轉化劑，涂刷于微銹的鋼鐵表面，0.5h 以后，鋼鐵表面由微黃色轉變為黑褐色。沖擊試驗和劃格試驗表明轉化層與鋼鐵基體的結合牢固。結果見表1。

表1 漆膜性能測試結果

2.3.2 漆膜試驗結果

將涂好漆膜的1號、2號、3號樣板，固化168h以上，按2.2.4中國標測定漆膜性能，具體性能參數如下。

2.3.3 試驗結果討論

通過試驗結果可以看出，在鋼鐵表面噴砂之后，由于需要清理廢石英砂等，鋼鐵表面一般放置4h以后才能涂底漆。由于鋼鐵表面的高活性和空氣中濕度及氧的作用，鋼鐵表面會生成一層氧化亞鐵膜層，直接涂漆就會影響漆膜與基體的結合力。涂刷一層銹轉化劑后，鋼鐵表面的氧化亞鐵膜會和單寧酸、有機磷酸反應，生成不溶于水的單寧酸鐵絡合物，增加了漆膜與基體的結合力，從而提高了漆膜的耐腐蝕性能。在鋼鐵表面生成的銹轉化層，在凝汽器的環境中可以保證48h內不生銹，保證了防腐施工的順利進行，也給高質量的防腐涂層創造了條件。

通過環氧樹脂改性，特別是添加增韌劑和聚酰胺樹脂后，環氧樹脂和基體的結合力進一步得到提高，柔韌性更好，初固化時間和完全固化時間進一步縮短，保證了凝汽器在運行條件下端部及水室不發生腐蝕，從以上試驗結果可以看出，環氧樹脂涂層具有極好的耐水性、耐酸性和耐堿性。這是由于環氧樹脂固化后，具有特別好的密實性和基體的結合力。這些特性，適合運用于凝汽器水室及端部防腐使用。

通過對傳統的防腐工藝改良，采用如下防腐新工藝：殘留水清理→噴砂除銹→機械打磨噴砂后殘存鐵銹→涂銹轉化劑→涂底漆→涂面漆。

3 應用情況及效果

采用防腐新工藝后，在邯鄲電廠11號、12號和13號機組經過6年的運行，漆膜基本沒有出現鼓泡、脫落現象，保證了機組的安全運行。圖1是傳統防腐工藝運行6年后，采用新防腐施工工藝前的圖片，原有防腐涂層脫落嚴重。圖2是采用新防腐施工工藝涂漆后的圖片。圖3是采用新防腐施工工藝后機組運行6年后的圖片，從圖2、3可以看出，經6年運行后，涂層基本完整，沒有出現脫落、鼓泡現象。

圖1 防腐施工前

4 結束語

圖2 防腐施工后

圖3 運行6年后

通過噴砂后，在涂漆之前，首先刷涂銹轉化劑，保護了噴砂后活性鋼鐵表面不被迅速氧化，提高了漆膜與基體的結合力；通過環氧樹脂改性，進一步提高漆膜的柔韌性和與基體的結合力，大大提高了漆膜的耐腐蝕性能。機組運行證明，凝汽器端部和水室采用新的施工工藝，完全滿足了機組的防腐要求。

［1］竇照英.電力工業的腐蝕與防護［M］.北京：化學工業出版社，1995.

［2］虞兆年.防腐蝕涂料和涂裝［M］.北京：化學工業出版社，1999.

［3］中化化工標準化研究所.化學工業標準匯編 涂料與顏料（上）［M］.北京：中國標準出版社，2003.