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| 炼油厂污水罐的防腐与涂装 |
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炼油厂污水罐的防腐与涂装
1 前言 炼油厂污水车间的污水池、罐、管道等均受到含硫污水的严重腐蚀。由于污水中含有大量的H2S、NH3、HCN、23 CO − 、CN− 、Cl− 、24SO − 和大量细菌,有时温度高达60 ~ 70 °C。所以,如不采取有效的防腐措施,这些设备的腐蚀会相当严重,造成碳钢厚度减薄、局部穿孔、起泡、开裂、焊缝应力腐蚀开裂等现象,使设备使用寿命缩 短。 本厂污水车间10 000 m3的污水罐主要处理来自各个生产装置的高浓度污水。该罐于1998 年投入使用,规格为φ 31 380 mm × 14 000 mm,材质为碳钢,使用温度20 ~ 60 °C,内壁防腐层为E-44 环氧玻璃钢,防腐层厚度为0.6 mm。经过9 年的使用,玻璃钢层早已破损、脱落,起不到防腐作用。金属表面出现溃疡面的腐蚀,锈蚀产物较多,罐顶部位出现多处穿孔。 2 腐蚀原因分析 炼油厂污水罐腐蚀的原因和机理[1]可概括如下:(1)含硫污水中的H2S、NH3、HCN 等腐蚀介质由于电化学反应导致污水罐的腐蚀;(2)氢原子渗透引起氢脆腐蚀;(3)污水中含有大量的NH3、CN− 、Cl− ,它们与H2S 反应生成的NH4HS 和(NH4)2S 是腐蚀性较强的物质;(4)酚类腐蚀介质能破坏涂层,使腐蚀加剧。 同时,反应生成的(NH4)2S 能使H2S 在水中的溶解度大大增加,提高了HS− 浓度。另一方面,氨溶于水后,提高了水的pH,为CN− 与FeS 的反应提供了更有利的条件。金属材料的表面总会存在电化学的不均匀性。金属表面的缺陷部位或薄弱点由于电位比其他部位低,成为活性点,是腐蚀的开始点。水 质中存在的有害介质更加速了金属的腐蚀。该污水比原水腐蚀要严重得多。 罐顶腐蚀严重的原因有:(1)由于气温的变化,水蒸气易在罐顶内壁形成凝结水膜,罐内腐蚀性介质会溶解在凝结水中,形成含有多种腐蚀成分的电解质溶液; (2)由于罐的呼吸作用,氧气不断进入罐内,并很容易通过凝结后的薄层液膜扩散到金属表面,从而发生主导性耗氧腐蚀。罐顶腐蚀较罐壁腐蚀严重,属于气相腐 蚀,常伴有点蚀等局部腐蚀,腐蚀速率通常为0.1 ~ 0.5 mm/a。 污水对一般常温固化的环氧、呋喃、酚醛类涂层的腐蚀是因为CN− 小分子易穿透涂层,使有机涂层的分子结构发生溶胀、断裂。换言之,在含有腐蚀介质的水溶液中,较小的气体分子及介质容易进入到有机涂层中,使表面涂层变软,发生鼓泡、涂层硬化及破损等,从而失去作用。 3 防腐涂层的选择 环氧防腐涂层体系是我国现有的耐油、耐水、耐污水采用的常规防腐体系[2]。当条件相对不苛刻时,它可以使用几年。之后,涂层结构发生变化,出现抗渗性下 降,涂层开裂、鼓泡、粉化等现象。石油化工储油罐、水罐、污水罐和循环水塔中钢结构的防腐已证明了这一点。在这些系统中采用环氧防腐涂层体系,其使用寿命 在6 ~ 8 年。这是由涂料成分决定的。因为常规体系涂料中很大部分填料是无机物,如钛白粉、氧化铁、锌粉等。 这些物质在涂层中,一是作为填充物,起到增大涂层厚度作 用;二是提高涂层的抗渗性及耐蚀性。面漆涂层中,这些填料在防腐涂层中只是靠分子间的作用力结合在一起,其防腐抗渗性随时间的延长而下降较快;另外,加进 去的填料粒径一般为30 ~ 50 μm,使涂料表层相对粗糙,从而在流动液体中增加了液体的阻力,随着时间的延长,涂层抗冲击性下降,导致涂层破坏。 钛纳米聚合物涂料体系具有较好的耐磨、耐腐蚀性能。用其涂覆的产品能耐沸水,在海水中浸泡10 年而不损。同时,涂层的硬度和耐磨性显著提高。在重防腐涂料中, 该涂料性能优异[3]。炼油厂酸性水罐(不能使用环氧涂层)使用该涂料6 年多(现还在使用中),效果很好[4]。钛纳米聚合物涂料用于加热炉上的引风机壳体内壁防腐涂层,在抗120 °C 以下的烟气及稀硫酸的腐蚀方面,收到了较好的效果[5];它在轻烃贮罐内壁抗H2S 腐蚀上的应用,也比金属热喷铝涂层的效果要好[6]。国内现有的防腐涂料没有很好解决的问题,该涂料已经能够成功解决。它有如下特点[7]:抗渗透性强于 一般的特种防腐涂料,抗腐蚀性高于一般的防腐涂料,抗垢性好(涂层表面不易结锈垢)、耐温性强(耐温性能比同基树脂涂料高50 °C 以上)、耐水性好(长期使用后涂层不会反黏、变脆)。 因此,根据污水罐储存介质的特点,选用XK-252耐酸碱盐钛纳米聚合物涂料,设计的结构层及材料用量见表1。防腐涂层设计原则是耐腐蚀、耐热,韧性、附 着力、抗冲击和耐磨性好;防腐层为5 层,干膜厚度≥200 μm;设计寿命不低于15 年。从表1 可以看出,获得相同的漆膜厚度,钛纳米聚合物涂料的用量仅是环氧、呋喃、酚醛类体系用量的55%左右。但是,其耐腐蚀性及综合经济效益远大于后者[2]。

注:以上用量包括固化剂的用量,稀释剂按比例搭配,其中固化剂20%,稀释剂为5%。 4 防腐涂层的施工与验收 4. 1 施工前的准备 (1) 了解现场情况、技术资料和相关图纸,进行技术交底。 (2) 根据现场情况,以准确、实际、安全,方便施工,保证质量,节省人力、物力、财力为原则编制实施方案。 (3) 编制施工机具、检测仪器、计量仪器计划,提出施工用料和施工手段用料计划。 (4) 制定工时计划,建立施工组织,制定全员培训计划。 (5) 规划、绘制施工总平面图,要含有施工临时设施、堆场、仓库、工作间、机械设置、消防道路和用水用电等。 (6) 搭设施工用临时设施,保证垂直和水平运输及人行通道,保证施工用料堆场。 (7) 组织施工材料的接收、保管、质量检查工作,进行工程设备检查和验收工作。 (8) 准备施工用的标准样板,确定质量控制点。 (9) 准备各种施工日记和施工记录。 4. 2 清洗油污 首先在罐的两个入口安装引风机,在罐顶入口安装抽风机。通风大约3 h,检测气体含量合格后,搭设操作面脚手架。用高压水清洗罐内,除净油污和污泥。搭设脚手架时应注意以下几点: (1) 提供合适和安全的脚手架,整个结构系统的设计应当易于脚手架的清洁,脚手管的开口端应被封闭。 (2) 脚手架必须能够便于达到所有施工表面,而无需在施工中移动脚手板或额外安装梯子。同时,它也必须能够提供充足的工作空间,并能支持最大数量 的工作人员。 (3) 脚手架距离被处理表面应保持最少30 cm 的距离,并且层与层之间的高度应维持在2 m 左右。足够的空间能保证操作人员及时完成工作。 (4) 在上部区域未完工之前,脚手架不应被拆除。 (5) 拆除脚手架时应小心,以减少对涂层的损毁。工人进罐作业,必要时应佩戴防毒面具。应先用刮刀、刮板刮去罐内凝结物,用宽刮板收集污水。最 后用水洗刷并擦干净。作业顺序是先罐顶,后罐壁,再罐底。 4. 3 金属喷砂除锈 根据防腐层厚度在200 μm 以上,从而确定喷砂后的表面粗糙度应控制在45 μm 左右。 4. 3. 1 机械喷砂注意事项 (1) 应尽可能缩短风源与工作面、喷砂机与工作面之间的距离。 (2) 整个系统不应有漏气部位存在。应尽量减少系统内接头的数目,以利于减少漏气,减低压力降。 (3) 准备标准长度的喷砂软管,根据喷砂机与工作面的距离,选用合适长度的管子,以减少无用长度带来的压力降。 (4) 喷砂磨料应存放在干燥处,且有防雨措施。如果受潮,必须烘干。 (5) 喷砂机要有防雨罩,过夜时应将填料口盖严。 (6) 喷砂操作之前,应先关上磨料流量阀,先空喷2 min,以驱走可能积聚在喷管内的水分。 4. 3. 2 砂的选用 根据表面粗糙度选用粒度在1 ~ 3 mm,且干燥、清洁、无油脂、有棱角的砂。 4. 3. 3 表面喷砂操作 对于旧罐,为了节约成本,喷砂作业时先用河砂喷一遍,然后用石英砂喷,并控制表面粗糙度在45 μm左右。河砂喷涂的目的是去除金属表面的油污,以减少可溶性盐分带来的腐蚀,避免后续石英砂喷涂时被污染而不能重复利用。施工作业顺序为先罐底,然后进 行罐顶、罐壁施工。施工过程中应做到以下几点: (1) 供应给喷砂罐的空气要清洁,避免对磨料污染,进而污染喷砂清洁后的表面。 (2) 压缩机必须装配足够的处理油和水的阀门。喷砂用压缩空气必须干燥、无油(将压缩空气向白纸上喷射20 ~ 30 s 后,纸上不留下油或水的痕迹即可)。 (3) 喷砂机喷嘴处空气压力在0.6 ~ 0.8 MPa 之间,喷砂机喷嘴到基体表面距离为80 ~ 100 mm,喷砂嘴口径6 ~ 8 mm,喷射角度30° ~ 80°。 (4) 喷砂后用净化风吹净基体表面及脚手架上附着的灰尘。涂刷涂料前,用吸尘器将表面灰尘清理干净。对钢材表面和焊缝显露出来的缺陷与甲方协商后 进行处理。 4. 3. 4 基体表面预处理后的质量标准 喷射除锈质量等级根据腐蚀环境及防腐材料要求达到GB/T 8923−1988《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的规定,表面清洁度达Sa 2½级,钢材表面无可见油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,该表面呈均匀的金属色泽,并且粗糙度应控制在45 μm左右。 4. 3. 5 基体表面处理后的检查 基体表面处理质量应符合有关规定。表面清洁度应根据GB/T 8923−1988 中的标准照片目测对照评价;锚纹深度应采用表面粗糙度测定仪或测定纸进行测定。处理后的钢材表面应无焊渣、毛刺、焊接飞溅物和灰尘。表面处理质量不符合要求时,应重新预处理。 4. 3. 6 安全措施 贮罐内部进行喷砂和喷涂施工时,一定要通风。良好的通风可使罐内气体浓度低于危险浓度。同时,对需要清除溶剂蒸汽的涂装部位,应有充足的空气供应和空气交 换,以改善溶剂的挥发和涂层的固化过程。为了防止冷凝和保持表面干燥,输入的空气温度应略低于钢材表面的温度。更重要的是喷射作业人员要配戴具有通风系统 的防护服。 4. 4 涂料施工 4. 4. 1 涂料配制 (1) 钛纳米聚合物涂料是双组分涂料,施涂前才能将两组分混合。配制前,要确认A、B 组分以及稀释剂是否配套,是否与要施涂的型号一致,是否失效等。 (2) A 组分配制前必须搅拌至底部无沉积且上下均匀。 (3) 将均匀的A、B 组分按5∶1 质量比称取少量试涂,用稀释剂调整黏度(涂-4 杯)为35 s,使涂覆工艺条件达最佳,保证单膜厚度和质量。 (4) 根据涂覆面积和单涂膜厚度计算A、B 组分以及稀释剂用量,控制配料量在1 ~ 2 h 内用完,防止配量太多、施涂超时而过度熟化增稠,影响涂膜质量。 (5) 涂料如需稀释,也应控制其用量不超10%,按计算好的稀释剂比例称好后加入A 组分中,搅拌均匀后加入B 组分,搅拌5 ~ 10 min,使A、B 组分熟化,然后静置5 ~ 10 min,消除搅拌引入的空气泡。搅拌与静置时间的长短取决于配料量,料多则静置时间长。 (6) 混合好的涂料用100 目滤网过滤后,方可施涂。施涂过程中,一旦涂料反应过度而发生增稠,要立即停止施涂。此时涂料已报废,应重新配料。涂料 反应过度与时间和环境温度有关:温度高,所需时间短,料要少配;反之,温度低,所需时间长,配料量可适当增加。 (7) 要使用涂料配套稀释剂,不能随意选用其他稀释剂。 4. 4. 2 涂覆工艺 施工前,用工业真空吸尘器吸尘。只进行吹风会存在潜在的污染。本次施工主体采用滚刷进行,对于工作面较小不适于滚刷施工的,采用毛刷进行施工。 施工时应注意以下几点: (1) 相对湿度高于80%时,不宜施工。 (2) 表面处理合格后至涂覆第一遍涂料的间隔时间内出现锈蚀现象,应重新进行表面预处理。 (3) 按自上而下的顺序涂覆施工,罐底要做好保护工作,防止涂料落下成瘤。涂覆应均匀,不得漏涂。 (4) 对于焊缝、边角及表面凹凸不平的部位,应用刷子先涂覆一遍。 (5) 每道涂料的涂覆间隔应不小于12 h,下一道涂料宜在上道涂料表干后涂覆。最后一道面涂料涂覆完成后,应在常温25 °C 下固化7 d 以上,方可投入使用。如果固化温度低于10 °C,应固化15 d 以上,方可投入使用。 (6) 施工过程中,应在不同部位测定涂层的湿膜厚度,并及时调整涂料黏度及涂覆工艺参数,以保证防腐层最终厚度达到设计要求。 施工过程的注意事项: (1) 不要用手直接接触处理后的金属表面,以防手汗引起金属锈蚀。汗液与金属接触时,会在金属表面形成一层汗液膜,使金属发生电化学反应而腐蚀。 因此,施工人员应带手套、指套。 (2) 用漆刷涂时,应先上下、后左右。漆刷蘸漆不能过多,以防滴落。涂装时,漆刷距离不能拉得太大,以免漆膜过薄。遇有表面粗糙、边缘、弯角和凸 出等部分更应特别注意,最好先预涂一道。用滚筒滚涂时,滚筒上的油漆应分布均匀,滚动速度要保持一定,不可太快。切忌过分用力压碾滚筒。对于焊接、切痕等凸出部分,尤应小心处理,最好先预涂一道。 4. 5 质量检验 防腐层施工必须进行过程及最终质量检验,检验结果应做好记录。质量检验所用仪器必须经计量部门鉴定合格,使用前应校验。 4. 5. 1 施工过程质量检验 (1) 表面预处理质量应符合有关规定。表面清洁度应按照GB/T 8923−1988 中的标准照片目测对照进行评价;锚纹深度应采用表面粗糙度测定仪或测定纸进行测定。预处理后钢材表面应无焊渣、毛刺、焊接飞溅物和灰尘。表面预处理质量不 符合要求时,应重新进行表面预处理。 (2) 每涂覆完一道漆后,应检查涂层的外观和湿膜厚度,不得漏涂,每层厚度应均匀。出现漏涂或厚度不够时,应及时补涂。 (3) 后一道面漆实干后、固化前,应对涂层的厚度进行检查。厚度不合格应增加涂覆层数,直至合格。 4. 5. 2 防腐层最终质量检验 (1) 防腐层全部涂覆完并固化后,应对防腐层进行外观、厚度、漏点和粘结力检验。检验结果应做好记录。 (2) 外观检查应符合下列规定:表面的防腐层应全部目测检查;防腐层表面应平整、光滑,且无漏涂、发黏、脱皮、气泡和斑痕等缺陷存在。表面有缺陷的防腐层,应按规定进行处理。 (3) 厚度检查应符合下列规定: (a) 用测厚仪检验,最薄点≥200 μm。 (b) 把内壁划分成顶、壁、面3 个部分,取10%面积进行检验。以1 m2 为一个检测区域,每个检测区域至少抽测2 个点。布点应均匀,焊缝处的抽测点数 不得少于总检测点数的30%。 (c) 每个检测区域有1 个以上的点不合格,则该区域为不合格。若不合格区域不超过5%,则应对防腐层厚度低于规定厚度90%的区域进行复涂。若不合格 区域超过5%,则相应部位应加倍检查;当检查到不合格区域仍超过5%,则该部分的防腐层厚度为不合格,应复涂直至合格。若重新检查的不合格区域不超过5%,则应对防腐层厚度低于规定厚度90%的区域进行复涂。 (d) 罐附件防腐层厚度应按适当比例进行检查。 4. 5. 3 防腐层粘结力的检查 (1) 用锋利刀刃垂直划透防腐层,形成边长约40 mm、夹角约45°的V 形切口。用刀尖从切割线交点挑剥切口内的防腐层,如果挑起处的防腐层呈脆性点状断裂,不出现成片挑起或剥离情况,则防腐层粘结力合格。 (2) 把内壁划分成顶、壁、底3 个部分,每个部分测一点。若测点合格,则该部分粘结力合格;若测点不合格,对不合格部分应加倍检查;若仍有一处不 合格,则该部分的防腐层粘结力为不合格。 (3) 经粘结力检验损伤的内防腐层应按规定进行修补。粘结力不合格的防腐层不能修补,必须重涂。 (4) 涂层的粘结力检验属于破坏性检验,如果对检查点的修补工作做不好,反而会造成腐蚀隐患。所以最好用同材质的试片在施工时做好涂层检查。 4. 5. 4 厚度跟踪措施 根据防腐的重要性,要求施工单位采用2 mm 厚的钢板,规格为60 mm × 120 mm 的挂片4 片,采用与现场防腐施工同步工艺相同的方法进行涂覆,以便进行涂层厚度及破坏性检验,同时作为交工资料。挂片由生产车间保管。 4. 6 修补、复涂及重涂 4. 6. 1 防腐层的修补 (1) 修补使用的材料和涂层结构应与原主体防腐层相同。 (2) 修补时应将漏点或损坏的防腐层清理干净。如已露基材,应除锈至St 3 级。 (3) 漏点和破损处附近的防腐层,应采用砂轮或砂布打毛后再修补涂覆。修补层和原防腐层的搭接宽度应不小于50 mm。 (4) 修补处防腐层固化后,应按有关规定进行厚度和漏点检查(应无漏点且厚度符合规定)。 4. 6. 2 防腐层的复涂 (1) 应将原有涂层打毛,使涂层表面粗糙。 (2) 按规定涂覆面层,直至涂层达到规定厚度。 (3) 复涂后,应按规定进行质量检验,不合格的应重涂。 4. 6. 3 防腐层的重涂 必须将全部涂层清除干净,按要求进行防腐层涂覆后,应按规定进行质量检验,并应达到规定的质量要求。 4. 7 卫生、安全和环境保护 钛纳米聚合物涂料在装卸及运输过程中严禁剧烈碰撞,并防雨、防晒和防止包装件损坏。运输过程不能与酸、碱等腐蚀性 物品以及柴草、纸张等易燃品混装。防腐施工现场必须有完善、有效的消防措施。防腐施工人员应配备防护工作服、防护(防毒)面具、防护鞋及防护手套等。施工 现场还应备有防护药品。进入罐内的操作人员至少有2 人,进口处应设置标志,并有专人负责安全监护。罐内施工时,应采用防爆照明灯具。手持式照明灯的电压不得高于24 V,灯线必须采用橡胶套电缆。无照明条件不得进入罐内作业。严禁携带一切火种进入罐内。在罐内施工时,应强制通风。罐内防腐层涂覆的安全、环境保护应符合 GB7692−1987《涂装作业安全规程 涂漆前处理工艺安全》及GB 7693−1987《涂装作业安全规程 涂漆前处理工艺通风净化》的规定。离地面2 m 以上施工时,必须制定高处作业的安全防护措施,并严格执行。 防腐施工结束后,施工单位应提供下列文件:(1)涂料出厂合格证及检验报告;(2)防腐层涂覆施工记录;(3)质量检验报告;(4)修补与复涂记录,包括修 补地点、原因、方法、数量及检验结果;(5)其他有关记录。 5 效果 2007 年8 月对污水罐进行了内壁防腐施工,施工面积为3 426 m2。2010 年4 月对该罐进行检修检查。结果发现,防腐涂层整体性完好,涂层表面有光泽,无起皮、起泡、龟裂、脱落等现象,也没有任何锈蚀产物附在表面。 6 结语 钛纳米聚合物涂料防腐涂层在含有H2S、NH3、CO2、CN− 、酚等多种物质的水中及60 °C 左右温度下,使用效果很好。它解决了常规特种防腐涂料耐腐蚀不高的难题,且其工程造价与常规特种防腐涂料相当,比环氧玻璃钢防腐层造价低30%左右。 |
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江苏新大高空工程有限公司是中国工业防腐蚀协会的会员单位,是经江苏省建筑工程管理局审定的专业承包企业,具备国家防腐保温资质贰级、高空作业叁级、建筑防水叁级、安全生产许可证、壹级高空防腐施工资质、一级高处悬挂作业资格的专业化公司。公司组建于90年代初,1999年8月由原来的国有企业改制为股分有限公司,经过十多年的艰苦创业,现已发展成为领导班子过硬、技术力量雄厚,具有较强的经济实力和高素质的施工与管理队伍。 企业信誉和科技含量均在国内同行业中处 于领先地位,并率先通过了国际质量体系认证。
公司注册资本1066万,目前下辖十二个工程处,从业人数380人。具备各类专业技术职称的60人,其中高级工程师1人,工程师、经济师、会计师共28人,项目经理11人,拥有大中型机械设备168台(件),年施工产值近8000万元。公司现有6个驻外办事处:华能南京电厂办事处、扬州第二发电厂办事处、 福建雪津啤酒办事处、 广船国际办事处、仪征化纤办事处、唐山办事处。施工网点遍及全国各地二十多个省、市、区,涉及石油、化工、冶金、电力、能源、航天、建材、国防、交通、煤炭、医药、轻纺、食品、港口等十多个行业,承揽了大量的炼油厂污水罐的防腐与涂装等工程,公司自组建以来,坚持走技术革新之路,依靠丰富的施工经验、先进的施工技术和科学的网络化管理手段,先后承接了系统内各类高空防腐检修、防水堵漏、化学锚固、烟囱新建、环保脱硫等工程近万项,其中有高大难度工程和国家重点工程,都以工程质量好、安全率高,赢得了广大用户的一致好评。
公司将坚持以人为本,全面构建和谐发展的新环境,建立现代企业制度,规范运作,坚持走科技兴企、质量兴企之路,遵循“质量第一、业主至上、信守合同、优质服务”宗旨,“团结协作、严谨求实、优质高效、开拓创新”的企业精神,精心打造精品工程,向新老客户提供最优质满意的服务。
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