贮罐内壁喷铝防腐应用

    金属热喷涂作为现代表面防护新技术，已广泛在石油、化工、纺织、航空、军工、煤矿、电力、通讯等工矿企业应用。金属热喷铝防腐也成功地在诸如石油贮罐、硫化釜、碳化塔、高温烟道、钢闸门、铁塔、煤矿井架等产品上应用。同时，喷铝在公司产品如排渣机贮水罐、高温烟道、水冷壁管上应用[2]，取得显著经济效益和社会效益。随着人们生活水平的提高，人们对居住环境要求也高，作为城市交通工具--汽车，因燃用汽油而污染环境，国家要求用环保燃料一天然气，对此，公司针对市场需求，研制开发了天然气贮罐一CNG罐，尽管罐内工质虽经脱硫、干爆，但仍含有一事实上量的硫化物(主要为H2S)和水，硫化物微溶于水后，形成氢硫酸，这样基体一旦与氢硫酸接触，基体便受到酸的侵蚀，其结果必然加速基本的腐蚀，即Fe+H2S→FeS+H2↑。
　　对此，公司除从设计选材上采用优化方案，同时还采用金属热喷铝加特殊封闭剂，实施复合涂层，该涂层能有效地阻止腐蚀介质对基体的侵蚀，从而延长产品使用寿命。

根据产品实际工况及以上依据，公司对喷涂层做了如下要求：
　　(1)铝材：a.规格Φ3.0;
　　b.纯度>99.7％
　　(2)封闭剂：a.性能：耐酸碱　常温固化
　　b.用量：>400g/m²
　　3.涂层的有关性能试验
　　3.1结合强度
　　金属喷铝是以氧一乙炔焰或电弧作能源，将喷涂铝材加热熔化或半熔化状态，并雾化高速喷射到干净粗糙的工作表面形成具有特殊功效的涂层。然而，评定涂层质量优劣的关键参数之一就是涂层与基体金属结合强度。根据CNG贮罐加工制造情况，从不同角度检测了涂层与基体结合强度，为成台CNG喷铝防护涂层质量控制提供依据。
　　3.1.1　拉伸强度
　　材质20钢，直径Φ36mm，试样分两组，共10个。试样前处理用天然金刚砂进行喷砂粗化，按GB9796中相关条款进行涂层拉伸试验，其结果如下表2示：

前处理方法	除锈粗化一步法					除锈+粗化（二步法）
试样号	4	11	22	32	43	0	7	12	33	77
粗糙度RZUM	44.8	48.42	48.30	45.62	42.92	62.44	60.25	60.04	64.48	65.30
涂层平均厚度（mm）	0.172	0.213	0.185	0.226	0.234	0.196	0.243	0.227	0.218	0.223
拉伸强度（MPa）	17.68	20.80	23.75	16.50	19.32	22.78	25.96	23.80	27.58	24.66
拉伸强度平均值（MPa）	19.61					24.96

　　从试验结果得知，粗糙度增加，涂层与基体相互嵌合程度增强，从而结合强度提高，两步喷砂粗化，能大大提高基体粗糙度。
　　3.1.2　切格法
　　在Q235A钢板上，喷涂试块130×140×5，试样粗糙度RZ要求大于50um，铝层厚控制在0.120、0.220um按GB9796中要求进行切格试验，试验结果涂层未见剥落。
　　3.1.3　热震试验
　　由于CNG贮罐在制造过程中，要进行整体焊后热处理。同时，CNG贮罐只有一个入孔(Φ450)，整体制作完毕再喷铝难度极大，质量上无法控制，甚至可能出现安全事故。对此，在制作工艺上进行了大胆调整，为喷铝顺利完成提供了可靠保证。为确保喷铝质量，根据热处理工艺规范做了模拟热处理及产品挂片试验，其结果如下表3：

项目	实验室		产品挂片
试样编号	1＃	2＃	无号
规格	100×50×5	Φ55×100	130×130×4
基体粗糙度RZ	>50um		>50um
铝层厚度mm	120～220		>120
加热方式	电阻丝		随产品一起天然气
热处理温度℃	600±5		590±10
恒温时间	5～10分钟		4.5～5小时
冷却方式	水急冷		随炉空冷
热震次数	40		1
结果	未见涂层鼓泡或剥落		涂层完好

　　
　　从以上几个方面，要得到结合强度高的涂层，首先保证基体前处理粗糙度RZ大于50um。其次是各工艺参数的严格控制。
　　4.喷铝施工过程
　　喷涂铝层与基体结合强度是以机械相互嵌合为主，因此，喷铝之前必须进行严格的前处理，但要求粗糙度RZ大于50um，干净度达sa3级，其主要工序为：
　　产品检验→除油污→去飞溅物→除锈粗化→清理干净待喷表面→保护预留焊口→喷涂→检验→半球对接→补喷接焊口→热处理→刷封闭剂→水压检验→油漆→包装出厂
　　相关喷涂技术工序主要要点为：
　　4.1 产品检验：上道工序来的产品应满足喷涂要求。
　　4.2 除油污：粗化前，应用有机溶剂把油去干净。
　　4.3 去飞溅物：大的焊瘤、飞渣等必须清理。
　　4.4 除锈粗化：砂子要带棱角、干净；压缩空气应无油、无水，压力应大于0.55MPa。
　　4.5 清理干净待喷表面：用吸尘器或无油无水的压缩空气清理粗化过的基体，并检查，使粗糙度RZ大于50um，干净度应达sa3级。
　　4.6 保护预留焊口：为确保焊接质量，预留焊口不允许有铝涂层。
　　4.7 喷涂：严格按喷涂工艺规范执行，确保喷涂质量。
　　4.8 检验：涂层外观均匀，不漏喷，不起皮、剥落，厚度应达到技术要求，合格后，方可转人下道工序。
　　4.9 半球对接：
　　4.10 补喷对接焊口：严格按4.1～4.8要求执行。
　　4.11 热处理：
　　4.12 刷封闭剂：封闭剂应耐酸、碱，结合力强，用量应达400g/m²
　　4.13 水压检验：
　　4.14 油漆包装出厂：
　　5结论
　　5.1 优质的防腐涂层必须严格按各工艺规范要求，特别是基体清洁度应达sa3级，粗糙度RZ大于50um。
　　5.2 喷铝技术应用于CNG贮罐内壁防腐，从技术上可行，经济上合理，同时，该工艺具有灵活、方便，值得大力推广。
　　5.3 喷铝用于CNG贮罐内壁防护，从去年初至今(2001年2月)，已成功地完成了30多台，约300m²喷铝产品，取得显著的经济效益和社会效益。