降轉式內(nèi)噴鋁施工技術的應用

肖 宇

中國化學工程第十三建設有限公司 河北滄州 061000

石油化工裝置會涉及較多的中間產(chǎn)品罐、成品儲罐或者其他儲罐，且因儲存的介質大多是精細化中間產(chǎn)品或者各種成品原料，對儲罐內(nèi)壁的接觸表面提出了更高的防腐蝕及噴涂覆蓋層的要求。儲罐內(nèi)壁的噴涂作業(yè)，按照以往常規(guī)的施工方法，一般是搭設腳手架進行噴砂、噴涂。這種方法費時費力，效率不高、安全系數(shù)差。而降轉式內(nèi)噴鋁施工技術的應用，有效填補了這方面的不足，在儲罐內(nèi)噴涂作業(yè)方面極具推廣價值。

連云港石化有限公司年產(chǎn)135 萬t PE、219 萬t EOE和26 萬t ACN 聯(lián)合裝置工程項目中的72/ 91 萬t/ a EO/ EG 裝置屬于乙烯的下游裝置，裝置單套體量為目前國內(nèi)最大，采用的是殼牌公司提供的SHELL MASTER EO/ EG 工藝包。該工藝裝置內(nèi)都設置了乙二醇產(chǎn)品中間儲罐，儲存介質品質要求高，罐體內(nèi)必須保證潔凈度，以防止產(chǎn)品遭受污染。降轉式內(nèi)噴鋁施工技術在本項目的成功應用，有效地提高了施工進度，節(jié)省搭設大面積高空腳手架的費用投入和相應施工工期，提高了施工便利性和噴涂質量。

1 關鍵技術及創(chuàng)新點

內(nèi)噴鋁屬于熱噴涂工藝，鋁粉被高溫高速地噴涂到鋼材表面，形成噴鍍層，防腐蝕能力很強。該技術采用電弧超音速噴涂，為多層復合噴涂。電弧噴涂屬于一種熱噴涂方法，利用兩根連續(xù)送進的金屬絲作為自耗電極，在其端部產(chǎn)生電弧作為熱源，用壓縮空氣將熔化了的絲材進行霧化，并噴向工作表面而形成一種結合強度高、孔隙率低、表面粗糙度低的噴涂層。

降轉式內(nèi)噴鋁是利用降轉裝置，將噴槍、電弧機及人員同步移動至作業(yè)區(qū)域，保持作業(yè)最佳距離，自上之下對設備內(nèi)部進行有效的施工作業(yè)。作業(yè)人員可根據(jù)噴涂效果隨時自調(diào)整噴涂機，減少搬運周轉設備的步驟和風險。在設備內(nèi)部控制通風置換、噴砂作業(yè)、內(nèi)噴作業(yè)，空氣吹掃多種作業(yè)在降轉過程中能更好地銜接和切換。

對于儲罐類設備，外部勞動保護完善后，盛水試壓、正負壓試壓完畢后，具備進行內(nèi)防腐的工作條件。具體實驗流程如圖1 所示。

圖1 降轉式內(nèi)噴鋁施工流程示意圖

2 降轉式內(nèi)噴鋁關鍵技術

2.1 降轉裝置

儲罐內(nèi)壁施工降轉裝置是為了滿足石化行業(yè)儲罐、瀝青罐等罐狀設備的內(nèi)壁檢修、防腐而設計的新型作業(yè)平臺。降轉裝置由罐頂安裝、提升機構、作業(yè)平臺、罐頂固定、垂直立柱和回轉機構等部分組成，詳見圖2 和圖3。其額定最大起重量為180～250kg，直徑越大，額定載重量越小。該設備主要特點如下：

圖2 罐內(nèi)壁降轉裝置示意圖

圖3 設備裝配圖

（1）具有廣泛的適應性，任何罐體內(nèi)壁的檢修、防腐，以及不同直徑、高度的施工狀況均可使用；

（2）安裝拆卸方便，所有零部件均根據(jù)儲罐人孔大小進行設計制造，將部件搬運到罐內(nèi)后進行組裝即可；

（3）完全顛覆以往滿堂紅腳手架的搭建方式，安裝搭建時間可節(jié)省80%，有效節(jié)省人力、物力；

（4）設備的安全保護裝置齊全，靈敏可靠，設有上行程開關、兩套防墜保護器、立柱上下端固定裝置和上卷揚機牽引等。

（5）施工平臺由大臂標準節(jié)對接組成，可根據(jù)儲罐直徑進行長度調(diào)節(jié)，1 萬m3及以下大臂長度不可超過28m；

（6）垂直立柱由立柱標準節(jié)及調(diào)整節(jié)組成，可根據(jù)罐頂高度進行調(diào)節(jié)。當罐頂高度不高于20m 時采用φ48 立柱標準節(jié)，當罐頂高度大于20m 但小于30m 時采用φ76立柱標準節(jié)。

圖4 為降轉裝置及安裝實景。

圖4 降轉裝置及設備安裝實景

2.2 金屬表面預處理

金屬表面處理主要采用噴砂除銹工藝：

（1）儲罐作業(yè)表面噴砂除銹后，粗糙度根據(jù)要求要達到80～100μm。未達到粗糙度要求的作業(yè)面，不得進行噴涂涂料作業(yè)。噴砂除銹時壓縮空氣的壓力需達到0.6MPa，確保噴嘴直徑達到8～10mm，并要求達到60°±5°的噴涂角度及（120±10）mm 的噴涂距離。

（2）除銹等級均需達到GB8923- 2011 中要求的Sa3級（圖5），即儲罐板材表面應無可見的鐵銹、浮灰、油污、重皮和油漆涂層等附著物。用標準彩圖對比后，儲罐作業(yè)表面的金屬色澤應符合要求。并要將表面的附著物用壓縮空氣吹凈，盡快在規(guī)定時間內(nèi)完成噴鋁作業(yè)。

圖5 金屬表面除銹驗收等級

（3）不得進行噴砂除銹作業(yè)的環(huán)境要求為儲罐作業(yè)表面溫度低于露點溫度3℃或濕度＞85%。

（4）噴砂除銹完成后，儲罐噴涂作業(yè)表面應用壓縮空氣吹掃干凈，除去表面的殘留磨料和灰土，使金屬表面保持潔凈。

（5）無法進行噴砂處理達的部位，可配合采用角磨機除銹，角磨機除銹等級也應達到St3 級。

（6）噴砂使用干燥礦砂，顆粒大小均勻。其粒度組成及標準篩號：全面通過3.2 篩孔，不通過0.63 篩孔，0.8篩孔篩余量不小于40%；且質地堅硬有棱角，不得含有鹽、油污和泥土等雜質。圖6 為礦砂顆粒照片和噴砂效果圖。

圖6 礦砂顆粒（a）和噴砂效果（b）圖

2.3 降轉式內(nèi)噴鋁

降轉內(nèi)噴鋁主要在常規(guī)的噴砂和噴鋁作業(yè)的同時，采用降轉裝置，達到360°自由作業(yè)。儲罐內(nèi)噴鋁施工應按照儲罐上部至下部的順序進行，從儲罐頂部開始連續(xù)噴完。每層噴砂完成后先保留500mm 的范圍暫不噴涂，避免下層對上層噴鋁成品造成不必要的損壞或損傷。待拆除降轉裝置移至罐體外部后，在罐底進行作業(yè)。儲罐底板與壁板下部1m 范圍內(nèi)可一次完成噴砂及內(nèi)噴鋁的工作（從人孔北側向人孔方向倒退作業(yè)）。

2.3.1 準備階段

（1）供氣系統(tǒng)壓力參數(shù)：作業(yè)時供氣系統(tǒng)的壓縮空氣應保證在0.55M ～0.6 MPa 的工作壓力，流量在1.6m3/ min 以上。使用的壓縮空氣壓力盡量低于要求值。壓力提高會增大金屬顆粒飛行速度，增強金屬顆粒沖擊力，同時使融化噴涂顆粒霧化程度增大，使噴涂層達到致密均勻的效果，同時也會使噴涂層的結合強度進一步提高。

（2）工作電流與電弧電壓的選擇：根據(jù)絲材成分確定噴涂作業(yè)時電壓的高低，通過轉換開關調(diào)整工作電壓。送絲速度與工作電流關系密切，通過調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)旋鈕，進一步保證工作電流和送絲速度的配合達到最佳狀態(tài)。在一定的情況下，不同大小的工作電流會影響噴涂的工作效率。隨著電弧噴槍電壓的提高相應增加了電能量，也會增加噴涂顆粒的溫度，但溫度不宜過高，否則會造成噴涂顆粒氧化。

（3）噴涂時噴槍距工作表面距離的確定：電弧噴涂作業(yè)時，為保證噴涂質量符合要求，必須選擇合理的噴涂距離。一般電弧噴槍的噴嘴與被噴涂工作表面的距離為150～200mm。噴涂作業(yè)時若距離超標或不達到要求，會導致噴射速度下降，從而影響噴涂的涂層強度，不能保證噴涂效率和噴涂質量。

圖7 為電弧噴涂設備系列配置型式。

圖7 電弧噴涂設備系列配置型式

2.3.2 操作階段

（1）人員、機具均已到達降轉平臺作業(yè)區(qū)，且金屬表面預處理質量驗收達標。啟動電弧噴涂機后，將鋁絲由后手管放入噴槍并伸出噴槍嘴約8mm 范圍，保證伸出長度在12mm 以內(nèi)。將鋁絲擦拭干凈，用壓縮空氣推動鋁絲前進，使熔融后的鋁絲形成霧狀噴射到作業(yè)表面，進一步形成噴涂層。

（2）噴槍的工作速度：為了保證噴涂層達到均勻的效果，使用噴槍勻速移動作業(yè)。先按較慢的速度進行第一層的噴涂（第一層的噴涂厚度可按總厚度的40%～50%進行）；第二層按比第一層稍慢的速度進行噴涂。一般每分鐘噴涂0.3～0.35m。第一層和第二層的噴涂方向應相互垂直。

（3）噴束的重疊：為了保證噴涂層質量、外觀清潔、厚度均勻，在噴涂的作業(yè)面較大時，可根據(jù)實際情況劃分成若干小區(qū)進行噴涂。各分區(qū)之間接頭處噴涂時要均勻重疊。噴距保持在100～120mm，保證4～5cm 的噴束寬度，噴涂時的噴束重疊量通常為1/ 3。

（4）各層噴鋁作業(yè)間隔時間的要求：當噴涂時的作業(yè)面積比較大時，噴涂完畢后，第一層各區(qū)域作業(yè)表面應保持潔凈，噴涂完成的構件表面要有防止各類物體觸碰的措施。每次噴涂完一層后經(jīng)過10～15min 的間隔時間再噴涂下一層。

圖8 為設備內(nèi)部噴鋁前后效果對比。

圖8 設備內(nèi)部噴鋁前后效果

3 實踐結果

在常規(guī)的化工介質儲罐類設備內(nèi)防腐工藝中，通常采用滿堂紅式手腳、可拆卸移動式腳手架等。降轉式內(nèi)噴鋁工藝具有更加可靠、便捷、安全的優(yōu)點，屬于新設備、新技術，普遍適用于化工裝置，有極大的推廣價值。施工過程中極大地縮短了工期，節(jié)省了大量的腳手架搭拆費用，使施工成本大幅降低。同時，儲罐內(nèi)部作業(yè)人員勞動環(huán)境得到保障，人員和機具轉用自由便捷，作業(yè)效率大幅提高。

現(xiàn)階段國家大力推進石化行業(yè)的發(fā)展，加快國內(nèi)石化產(chǎn)品園區(qū)的建設。越來越多的石化化工裝置不斷調(diào)高工藝，更新設備。隨著中間產(chǎn)品的不斷精細化，以及越來越多的化工生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品的需要儲存中轉，內(nèi)防腐施工必不可少。降轉式內(nèi)噴鋁施工技術在連云港石化EO、EG 裝置乙二醇儲罐內(nèi)噴鋁的成功應用，將更好地推動化工儲存設備的內(nèi)防腐工程發(fā)展。