环氧树脂玻璃钢衬里在尿素造粒塔防腐蚀中的应用

一、前　　言
    尿素造粒塔是尿素生产过程中制造粒状尿素的大型钢筋混凝土构筑物。我公司造粒塔属自然通风造粒塔,塔高66m,直径13m,其结构主要由塔顶、喷淋层、主体塔身、集料漏斗、底座组成。尿素造粒塔的主要流程为:弱碱性(ph=9)的熔融液态尿素经熔融泵输送到造粒塔顶喷头,高速旋转的喷头把熔融状态的尿素沿塔横截面分布成极小的液滴,在重力作用下降落,与从塔底进入的冷空气逆向接触,冷却结晶成一定规模的颗粒尿素。结晶热由冷空气带出。尿素造粒塔是尿素生产中的重要设备,具有使用温度高、介质腐蚀性强、连续运转周期长、维修难度大等特点。多年来,其腐蚀一直是困扰尿素生产的难点问题。目前玻璃钢衬里是尿素造粒塔使用最普遍的衬里。作者通过对几家尿素生产厂家调查发现,有的玻璃钢衬里防腐蚀效果较好,但有的玻璃钢衬里防腐蚀效果差,衬里层及造粒塔本体破坏严重,这主要是由于设计不合理和施工措施不得力所致。本文试图通过分析玻璃钢衬里破坏的原因及影响因素,进而提出防范该衬里破坏的有效措施和监控手段,扬长避短,从而提高防腐蚀衬里的耐腐蚀性能和使用寿命,更好地保护好尿素造粒塔。
二、防腐蚀衬里破坏的原因
    1、涂料防腐蚀衬里破坏的原因引起涂料防腐蚀衬里破坏的原因主要
有:
    (1)涂料施工的特点是溶剂用量大,成型后的涂层中有大量空穴和空隙,为腐蚀介质提供了渗透的途径,液态的尿素渗入涂层后,发生结晶体积膨胀,膨胀力致使衬里破坏。
    (2)涂层与多孔性混凝土基体的界面粘接力低,极易因腐蚀介质的渗透而脱落。
    (3)涂层自身的厚度较薄,一般厚度约为200μm左右,物理机械性能低,易被划伤和物理损坏。
　　2、玻璃钢衬里破坏的原因引起玻璃钢衬里破坏的原因有:
    (1)造粒塔在进行滑模过程中,出现裂缝、空鼓,进行修补时,修补层与基体粘接不好而造成剥落,致使玻璃钢衬里破坏。
    (2)在防腐衬里施工时,基体没有完全干腐蚀控制燥,塔壁内的水分在高温下变为水蒸汽无法排除,对衬里产生张力引起破坏。
    (3)造粒塔在施工中为了便于脱模,在钢模上涂有脱模剂,从而影响衬里与基体之间的附着力,致使衬里层脱落。
    (4)砼基体自身的毛细孔、微小裂纹及蜂窝麻面较多,与衬里的表面贴合性差,两者的结合不紧密,会将大量的空气封闭在接触界面,形成气泡,当环境温度升高时,气泡中的空气会发生体积膨胀,发生鼓泡、起壳等现象,衬里层与砼基体局部脱落。
    (5)粘合剂的选择直接影响玻璃钢衬里的粘接强度和抗渗透能力,树脂的附着力越高,玻璃钢衬里的粘接强度就越大,整体性就好,抗腐蚀介质渗透的能力就越强;反之,则玻璃钢抗腐蚀介质渗透的能力就越差。
    (6)玻璃钢衬里在施工过程中,若树脂含量低,衬里层极易形成针孔,抗腐蚀介质渗透的能力下降,液态尿素渗入衬里后,发生结晶体积膨胀,造成衬里层大面积脱落、起壳。由此可见,由于涂层的抗渗透性差,且与砼基体的界面粘接强度低,极易因腐蚀介质的渗透和腐蚀而破坏。在尿素造粒塔内的防腐蚀中,其使用已受到限制。玻璃钢衬里是目前使用最普遍的尿素造粒塔衬里,我们分析了玻璃钢衬里在造粒塔中破坏的原因后,对于有针对性的设计防腐蚀方案,制定强有力的预防措施和监控手段具有重要意义。作为一种耐腐蚀性优异的尿素造粒塔衬里,应满足抗腐蚀介质渗透性强和界面粘接强度高的特点。
三、环氧树脂玻璃钢衬里
    环氧树脂玻璃钢衬里同其它类型的玻璃钢衬里相比,具有界面粘接强度高、整体性好、抗腐蚀介质渗透性强等优点,能有效地抵抗尿素的腐蚀。该衬里技术是目前解决尿素造粒塔腐蚀的最佳方法。我公司尿素造粒塔内壁的设计方案为:环氧树脂二底二面,衬玻璃纤维丝布三层,在衬里层与砼基体之间增设2-3mm厚的环氧树脂胶泥层。
    1、基体预处理
    (1)尿素造粒塔在滑模过程中不使用脱模剂,以避免脱模剂对界面粘接力产生影响;
    (2)造粒塔的混凝土出模干燥后,其缺陷部位不用水泥砂浆修复,应用环氧树脂砂浆进行修复,以避免水泥砂浆与砼基体脱层,造成环氧树脂玻璃钢衬里层的剥落;
    (3)砼基体自然干燥直至在深度为20mm的范围内含水率不大于6%;
    (4)表面处理时,彻底除去砼基体表面的疏松物、浮灰和水泥残渣。
    2、底漆
    第一道底漆粘度应较小,使其尽可能地渗透入砼基体内部,以增强内衬与砼基体的粘接力;第二道底漆采用导电底漆,除起增强粘接力的作用之外,主要目的在砼基体表面形成导电层,这样便于对砼基体上所做的防腐蚀内衬进行电火花检测,以避免针孔、气泡等缺陷的产生,更好地保证工程质量。
    3、环氧树脂胶泥层
    由于砼基体毛细孔、微小裂纹、蜂窝麻面较多,采用环氧树脂胶泥进行密封,施工厚度为2-3mm,可以有效地解决衬里层与基体之间的粘接性,消除气泡等缺陷的产生。
    4、环氧树脂玻璃钢层
    用间断法贴衬环氧树脂玻璃钢,上层玻璃钢的质量合格后再衬贴下一层,环氧树脂的胶含量是保证衬里质量的关键,稀释剂的用量应控制在10-15%之间。环氧树脂含量高,才能有效地密封玻璃纤维丝布,避免针孔的产生,提高衬里层抗介质的渗透性。
    5、面漆
    环氧树脂玻璃钢衬完后,应对表面彻底打磨处理,使表面平整,然后涂刷两道面漆,以提高整个衬里表面的光洁度和密封性。
四、监　　控
    1、施工前,准备齐各种检测仪器,如粘度计、电火花检测仪、巴氏硬度计等,做到科学测试。
    2、对购买的主要原材料如环氧树脂、固化剂、玻璃纤维丝布、填料等进行复检,保障原材料全部合格。
    3、环氧树脂胶泥施工前,应先作施工配合比试验,检查其配合比是否符合《施工规范》的规定。
    4、环氧树脂胶泥施工完后,应作检查测试,以检测其粘接强度和抗拉强度是否符合《施工规范》的规定。
    5、环氧树脂玻璃钢施工完后,应用电火花检测仪检测其针孔、磁性测厚仪测定其厚度、巴氏硬度计检测其固化度,对检测出的缺陷应认真修补,直到符合规范要求为止。
五、应用实例
    环氧树脂衬里技术在尿素造粒塔防腐蚀中已得到成功应用。2000年,我公司尿素造粒塔防腐蚀工程的内壁工程量为2200m2,原设计方案为:氯磺化聚乙烯涂料四底四面,衬玻璃纤维丝布二层。后经多方考察、论证,认为氯磺化聚乙烯涂料的附着力最高为2级,粘贴强度较低,会影响衬里层与基体之间、玻璃纤维丝布与玻璃纤维丝布之间的粘接强度,同时对玻璃纤维丝布的密封性差,易形成针孔和气泡,造成衬里层抗腐蚀介质渗透性弱。因此,修改了原设计方案,采用环氧树脂玻璃钢衬里技术,并对施工过程中每一环节进行了严格监控,该尿素造粒塔现已投入生产运行。
六、结　　论
    1、环氧树脂玻璃钢衬里具有整体性强、界面粘接强度高、抗腐蚀介质渗透性强等优点,能有效地解决尿素造粒塔的腐蚀。
    2、环氧树脂玻璃钢衬里工程造价在涂料与玻璃鳞片衬里之间,是玻璃鳞片衬里的三分之一。一次投资不高,既经济,效果又理想,是尿素造粒塔防腐蚀的最佳方案。
    3、尿素造粒塔在滑模施工中,不使用脱模剂是解决界面粘接强度的有效措施。
    4、在砼基体与环氧树脂玻璃钢之间增设环氧树脂胶泥层,从根本上解决了因砼基体的多孔结构而影响其与衬里的粘接强度,从而有效地提高了衬里层界面的粘接强度。
    5、采用切实的施工预防措施和监控手段能有效地控制防腐蚀工程质量,改善和提高防腐蚀衬里的耐腐蚀性能和使用寿命。