新型高分子材料在堿液儲罐內襯防腐中的應用

吳國鋒 許軍 羅玉湘

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1 堿液罐介紹

堿液（NaOH）儲罐通常由碳鋼制作，為了保持堿液的溫度，儲罐一般設有夾套，用于通入加熱介質。在一定溫度下，碳鋼在堿溶液中發生應力腐蝕斷裂，即堿脆現象[1]，碳鋼在熱堿液中的應力腐蝕開裂通常發生在碳鋼容器的焊縫處，碳鋼與熱堿液的反應式如下：

濃度在2%以上氫氧化鈉的熱溶液與碳鋼接觸都可能發生堿脆現象，產生應力腐蝕開裂，隨著濃度的上升，碳鋼產生應力腐蝕開裂溫度相應下降[2]。為了防止堿液儲罐發生堿脆現象產生腐蝕開裂，目前多采用環氧玻璃鋼襯里進行防腐[3，4]，但是環氧玻璃鋼襯里使用一段時間之后發生如圖1所示的涂層剝落現象，玻璃鋼襯里碎片隨介質流入堿液泵入口，在泵入口過濾器處形成堵塞，影響泵上量；部分破損襯里帶到后路后，發生影響流量計測量等問題[5]。

圖1 堿液儲罐環氧玻璃鋼襯里脫落現象

2 新型高分子材料

新型高分子材料是以特殊改性的環氧樹脂為基料、復配多種陶瓷微粉為骨材而制成高性能高強度聚合陶瓷防腐材料，新型高分子材料技術目前已成功應用于石油、化工、火電、核電、海洋等多類防腐領域，并編寫入國家標準。新型高分子材料產品在生產過程中未添加任何溶劑、施工過程中亦無需使用溶劑稀釋，無VOC排放，同時經過特殊改性，對紫外線具有極其優異的耐受性，可完全避免因長久使用而造成的涂層開裂、老化等現象。該技術與傳統的類似腐蝕防護技術相比較而言，除使用壽命更加長久外，還具有以下優勢：（1）多樣性，顏色可調，可根據現場色標管理要求調整；（2）安全性，施工過程中，無易燃易爆溶劑揮發，消除了火災隱患；（3）環保性，固化過程中，無溶劑釋放，降低大氣污染；（4）可靠性，與碳鋼的粘接強度＞18MPa，自身固化后強度高；（5）致密性，無溶揮發，體積收縮率＜0.2%，防腐性能更佳；（6）防腐性，在100℃、40%NaOH中，涂層無開裂，耐多種有機溶劑腐蝕；（7）耐候性，具有優異的耐候性，耐紫外老化試驗可達10000小時。

2.1 新型高分子材料性能指標

新型高分子材料固化后具有優異的機械強度，其抗壓強度大于100MPa，拉伸強度大于65MPa，剪切強度大于28MPa，體積收縮率小于0.2%，可以在零下50～150℃下正常使用。新型高分子材料固化后具有良好的耐化學溶劑性能，不同溶劑下測試結果如圖2所示，在強酸、強堿及有機溶劑中浸泡30天，強度基本不衰減。

圖2 不同介質中浸泡30天高分子材料抗壓強度變化

圖3 堿液儲罐中涂施工

圖4 堿液儲罐面涂施工

3 堿液儲罐防腐施工工藝

3.1 表面預處理

根據堿液儲罐現場情況，選擇水噴砂法和手工法進行除銹，將堿液儲罐內表面處理徹底，除銹質量達到等級按照GB 8923～88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》Sa2.5級，除銹質量則達到上述標準規定的Sa2.5級，對殘余銹蝕及雜物采用手工進行進一步清除處理。

3.2 底涂施工

取高分子材料的底涂產品，將B組分倒入A組分中，攪拌3min以上，攪拌至顏色均勻一致時使用。用滾刷將堿液儲罐內表面滾涂一道底涂，在第一道底涂初固后的2h內再次滾刷第二次。滾筒涂刷，涂刷時一次蘸料不可過多，涂刷時應要求用力均勻，縱橫交錯進行，縱橫各刷一次為一遍。涂刷完畢后工具應及時用稀料清洗，一切工具和容器禁止與水接觸。施工后涂層干燥厚度為0.2mm。底圖施工要求：（1）配料準確，攪拌均勻；（2）涂膜無流掛；（3）防腐過程中用濕膜測厚儀進行厚度控制；（5）涂層表面無針孔；（6）厚度0.2mm。

3.3 中涂施工

取一套高分子材料產品，將B組分加入A組分中，用電動攪拌器攪拌3min以上，至顏色均勻一致。攪拌完成后應盡快將高分子材料分裝到小桶內使用。用抹灰刀單向均勻地將施工料涂抹在涂好底涂的基礎上，每道施工厚度（初凝后）為0.8mm或1.6mm，在第一道中涂完成且未固化之前，鋪展大孔纖維網格布，然后刮涂第二道中涂，在施工過程中，施工面應保持潔凈，如有凸起物或施工滴料應處理平整。

3.4 質量中控

中涂施工完成后，現場需采用電火花檢漏儀，用4kV的電壓，對所有部位進行測試。采用磁性測厚儀，抽檢涂層厚度，每平米不少于1個點。對檢查不合格的部位進行二次修補，修補方式如下：經檢驗發現針孔、雜物時，應用合適的清理方法將其打磨清除，對針孔或貫通襯層的缺陷應打磨至底表面，并成坡形過渡，坡面與基體的夾角＜15°，用溶劑清洗并干燥后，應重新涂抹底涂和中層施工料。如質量中控過程經檢驗發現有漏涂或局部襯層厚度不足等缺陷，應將該區域表面用溶劑清洗干凈，干燥后再次涂抹施工料達到規定厚度。

3.5 面涂施工

應在完成質量中控及修補后，再涂刷面涂。取一套高分子材料面涂產品，將B組分倒入A組分中，攪拌3min以上，攪拌均勻至顏色一致時使用。攪拌完成后應盡快將高分子材料分裝到小桶內使用。用滾刷將堿液儲罐內表表面滾涂一道面涂，在第一道面涂初固后的2h內再次滾刷一次。滾筒涂刷，涂刷時一次蘸料不可過多，涂刷時應要求用力均勻，縱橫交錯進行，縱橫各刷一次為一遍。涂刷完畢后工具應及時用稀料清洗，一切工具和容器禁止與水接觸。施工后涂層干燥厚度為0.2mm。

3.6 養護

堿液儲罐高分子材料防腐內襯施工完成后，一般情況下，養護時間為夏季24小時以上、冬季7天以上。但若環境較差，如溫度低于5℃或濕度大于85%，則應酌情延長。

4 堿液儲罐防腐質量檢查

4.1 表面預處理質量檢驗

表面預處理應進行宏觀檢查和局部抽樣檢查，規定如下：

（1）宏觀檢查主要檢查被除銹表面是否有漏除銹部位，并應注意檢查轉角部位除銹質量和表面油污浮塵的清除。

（2）局部抽樣檢查應將除銹表面與GB8923—88中相應的照片或標準樣板進行目視比較，達到標準規定。

（3）表面處理檢查中發現有不符合表面除銹質量等級要求時，應重新處理，直到合格為止。如不具備噴射除銹條件，也可用動力工具除銹處理至St3級，焊縫處的焊渣、毛刺等應清除干凈。

4.2 高分子防腐涂層的質量要求及檢查

在高分子防腐涂層施工過程中，應隨時檢查高分子涂層數及涂刷質量。高分子防腐蝕涂層應在表面固化后，方可進行檢查與驗收，并應按表1的要求檢查項目檢查。

表1 除銹、內襯涂層質量檢查項目

5 結束語

新型高分子材料在堿液儲罐內襯防腐中具有明顯優勢，其與金屬粘結強度遠大于普通防腐樹脂等材料，可防止長時間使用過程中高分子材料內襯的脫落問題。新型高分子材料具有優良的耐堿液腐蝕性能，可避免與堿液接觸過程中發生的堿腐蝕，延長堿液儲罐的使用壽命，避免儲罐中的金屬離子對堿液造成污染，影響產品質量。