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工程技术

杂化聚合材料在烟囱钢内筒防腐技术改造中的应用

发布时间:2018-12-27发布人:admin人气:552
国家电投集团广西北部湾 (钦州) 热电有限公司供热工程共用一座钢筋混凝土套筒式烟囱, 烟囱总高度为100m, 烟囱筒身由钢筋混凝土外筒、夹层钢平台、自立式钢内筒三部分组成, 设计出口内径为3.0m。锅炉脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺, 未设置GGH系统。
机组等级检修中, 委托工程结构检测单位对供热工程烟囱钢内筒进行检测。烟囱钢内筒上部结构安全性略低于国家现行标准规范的安全性要求, 仍能满足结构安全性的下限水平要求, 尚不显著影响整体安全, 极少数不符合要求的构件应采取整改措施。由于现有的防腐体系已经出现局部破损、失效, 而酸性烟气对筒壁钢板的腐蚀速率极为迅速且不可预测, 筒壁现有的腐蚀坑洞 (穿孔) 区域会迅速发展, 筒壁截面损伤会逐渐增大, 进而影响钢内筒的整体结构安全。为保证钢内筒结构的安全, 应对筒壁腐蚀坑洞区域钢板进行修补、更换, 恢复到筒壁原有的状态, 并对钢内筒整体进行防腐改造处理。
1 对策
根据现场检测结果, 针对钢内筒结构的损伤情况, 采取处理措施如下:钢内筒38.5~47.4m区段筒壁锈蚀损伤较严重、分布较为集中, 对该区段内壁防腐层进行全面的喷砂清理, 对筒壁腐蚀坑洞区域的钢板进行切割、更换或修补, 必要时可在该区段增设竖向加劲钢柱进行补焊。钢内筒21.0~38.5m区段、47.5~100m区段筒壁锈蚀损伤较轻、分布较为分散, 对该区段筒壁腐蚀坑洞周边的防腐层进行清理后, 对筒壁钢板进行切割、修补。钢内筒内壁防腐层因施工质量、材料老化等原因已出现局部破损、失效, 筒壁存在多处腐蚀、穿孔现象, 部分区段筒壁截面有较明显的削弱。筒壁钢板的锈蚀损伤使周边的防腐层隆起、撕裂和剥离, 加速了腐蚀坑洞周边的发展, 现有的防腐体系已不可靠, 不能有效隔绝烟气对筒壁钢板的腐蚀作用, 后续使用年限不可预估, 且一旦有任何区域防腐层失效, 酸性烟气会对钢内筒造成迅速、严重的腐蚀, 进而影响钢内筒的整体结构安全。结论:对钢内筒防腐体系进行整体更新。
2 方案可行性研究
根据项目前期调研报告, 结合公司的实际情况, 并从节约造价、降低供热损失等角度考虑, 最终确定选择GDAPC杂化聚合材料进行防腐施工。采用烟囱防腐杂化聚合材料技术工艺 (包括底涂层、杂化层、耐磨面层, 总厚度为3.0mm) , 其杂化聚合结构材料是将硅和硼元素键合到碳氧分子链上, 并交联成环, 形成有机-无机杂化的笼型环状硅氧碳杂环-砜杂化分子结构, 具有抗强化学腐蚀、耐温变冲击、高韧性、高耐磨、室温固化等特性;可长期抵抗硫酸、盐酸、氢氟酸等废气冷凝液的腐蚀;具有极低吸水 (酸) 率和高抗渗性;吸水率小于0.3%, 拉伸强度大于50MPa, 断裂伸长率为1.0%~8.0%, 弯曲强度大于80MPa, 水蒸汽渗透系数小于5.0×10-14g·cm/cm2·s·Pa, 拉伸强度大于50MPa, 弯曲强度大于100MPa, 平均线膨胀系数1.1~2.5×10-51/℃, 粘接强度大于10MPa。
3 方案实施及施工工艺
对国家电投集团广西北部湾 (钦州) 热电有限公司供热工程烟囱钢内筒进行修复、防腐, 包括清除原烟囱钢内筒 (含挡烟墙) 的防腐涂层, 对烟囱钢内筒腐蚀渗漏点进行补焊或贴补钢板, 经检验合格后重新进行防腐施工。
3.1 喷砂基本要求
基本要求如下: (1) 表面喷砂处理用的磨料和压缩空气应清洁、干燥, 没有油脂和污染物; (2) 在喷砂达到要求后, 需清除干净灰尘, 可采用真空吸尘器或其他合适的工具。喷砂用材料应具有防潮包装, 存放在干燥、防雨水的房内, 不能直接放在地面, 地面应铺设一层防水、防潮材料; (3) 基体喷砂清理以彻底清除基层表面各类污染物、附着物为目的。喷砂之后基层表面不得残留任何污染物、油脂、脱层等疏松物; (4) 烟囱内衬防腐层喷砂完毕, 对整体内壁采用压缩空气进行彻底清灰。将烟囱内衬、烟道、灰斗平台等位置表面灰尘进行全面清扫; (5) 基底处理质量标准:基体表面无疏松物, 无凸出基体污染物, 裂纹、缺块位置修复坚固、平整。
3.2 GDAPC底涂层施工
底涂层是GDAPC杂化聚合物防腐层中与基底粘接层, 本产品的成膜物质是一种有机-无机环状立体结构的双组分杂化聚合物。底涂层是防腐层中与基层基体粘接的过度层, 施工喷涂厚度控制以完全覆盖基层、无遗漏、无流坠现象为标准, 整体厚度达到0.15mm左右为宜。
3.3 GDAPC结构层施工
杂化结构层施工采用无碱玻璃纤维毡两层粘布防腐处理, 每层无碱玻璃纤维毡表面涂刷钢基体杂化材料。在底涂表干后即可进行杂化聚合结构层的无碱玻璃纤维毡粘布施工。施工要求杂化聚合结构层完全覆盖上层, 厚度均匀、无流坠、无遗漏、辊压密实、浸润良好、无毛刺, 并确保杂化层厚度均匀、无气泡, 总厚度符合设计要求。涂刷要求杂化聚合物无流坠、无遗漏, 并确保粘布厚度均匀、无气泡。粘布时压辊人员必须同时进行压辊作业, 避免由于滚压不及时材料固化致使杂化层内形成气泡、孔洞。
3.4 GDAPC耐磨面层施工
本产品的成膜物质是一种有机-无机合成环状结构的双组分杂化聚合物。适用于耐200℃以下的抗酸液/汽渗性要求高的构件上。在上道涂层表干后进行施工, 所有待涂位置表面均应清洁干燥、无油污等污染, 面层是GDAPC杂化层的主要耐磨层。耐磨面层厚度要求完全覆盖杂化结构层, 喷涂均匀一致、无流坠、无遗漏。厚度达到0.3mm左右为宜, 如图1所示。
图1 施工设计结构图
图1 施工设计结构图   下载原图
4 经验推广
杂化聚合结构层在钢基体、混凝土砌块砌体和混凝土等基体上是一次成型, 整体结构没有缝隙, 并对高速烟气冲刷区、烟道与烟囱连接部、伸缩缝、导流板、落灰斗等部位做特殊防腐加强处理, 进一步确保整体无缝。杂化底涂层与基体的高结合力、杂化结构层的主体防腐和独立结构强度、耐磨层的高耐磨和高抗渗性三者相互协同使GDAPC杂化聚合结构层在脱硫烟囱防腐技术改造中具有明显优势。烟囱整个防腐层为一体, 无缝隙、无连接点、无薄弱处。
通过量化可控施工, 各道施工工序都用先进的检测仪器现场检验, 对工程质量实行有效监控。本工程根据烟囱设计图纸及GDAPC材料技术特点确定防腐层数、厚度、功能、协同作用、间隔处理时间等最佳方法, 施工全程做到量化可控并配合超声波测厚、电火花检漏、粘结强度测试、GMP固化度检测等确保杂化结构层无缺陷, 保证主烟囱安全投运。
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