在石油化工或煤氣生產中很多
氣柜和氣罐貯存的是酸性氣體,如硫化氫、二氧化硫、氯化氫、一氧化碳、二氧化碳、氫、氨等。這些酸性氣體在潮濕的空氣中可以轉化成相應的酸,對金屬產生電化學腐蝕,腐蝕程度極為嚴重。例如5%以下的稀硫酸對普通碳鋼腐蝕率可達3. 4 mm/a;在40e時對18-8不銹鋼腐蝕率可達1. 65 mm/a。如果按這樣的腐蝕速度,一個厚度為5~6 mm的碳鋼氣柜,只能使用1~2年。含硫的酸性氣體,如硫化氫、二氧化硫不僅對金屬具有均勻或局部腐蝕作用,還會產生應力腐蝕破壞,達到一定程度時鋼材會發生裂紋,甚至出現脫碳現象,使整個鋼材疏松,最后形成脆性破裂。因此,對貯存酸性氣體的氣柜采取有效的防護措施是十分必要的。
氣柜防護須考慮下列因素:¹氣柜由鐘罩、水封箱組成,一般為浮動式。首先考慮的因素是氣柜內壁防護,以及如何選擇耐酸性氣體的涂料和樹脂;º鐘罩外壁、水箱內部及底部與水接觸處,如何選擇耐酸性水涂料和樹脂;»鐘罩外頂部和水箱外部與工業氣體接觸,如何選擇耐工業大氣腐蝕及耐紫外線照射抗老化的涂料及樹脂。
1 氣柜防護材料及防護結構形式
一般石油化工或民用煤氣柜、氣罐容積很大,通常在3 000 m3以上,故氣柜防護是一項大型耐腐蝕工程。從防護選材、耐腐蝕結構設計、施工等方面都須慎重。隨著近代工業迅速的發展,新材料、
新技術不斷結合,防護效果會更加理想。為延長設備使用壽命,確保生產安全,氣柜防護的材料和結構應滿足如下要求。
1.1 氣柜防護材料
對防護材料的要求為:涂料或樹脂耐酸性強,能耐酸性氣體腐蝕;º氣柜多數采用水封浮動式,防護材料應具有較強的耐水性;»耐潮濕與耐霉菌腐蝕;金屬附著力強,常溫固化施工方便;氣柜外層涂料應具有耐老化、耐候、耐紫外線照射等性能。
1.2 氣柜防護結構形式
隨著腐蝕防護技術的發展,出現了很多耐蝕材料。20世紀60年代采用生漆涂料,因毒性大, 70年代采用改性漆酚涂料、瀝青涂料、環氧瀝青涂料等。80年代采用復合材料及氯磺化聚乙烯涂料。
氣柜耐蝕涂料的防護結構有下列幾種形式:涂料形式采用單一涂料,同一種類涂料,分為底層涂料和面層涂料;º復合涂料形式,用附著力強的作底層涂料,用耐蝕性能好的作面層涂料。例如,環氧富鋅涂料作底層涂料;氯化橡膠涂料作面層涂料;»噴鋁加耐蝕涂料;涂料加襯玻璃鋼加涂料。上述防護方法在工業上已獲得成功的應用,使用時間可超過10年。
2 硫化氫氣柜的防護
煉油廠生產中使用T202-1石油添加劑,副反應生成硫化氫氣體,濃度70% ~80%。氣柜用厚度為5~6mm碳鋼制造。采用漆酚涂料防護施工的程序如下。
2.1 表面除銹處理
噴砂除銹所用石英砂粒度為1~3mm,壓力為0. 5~0. 6 MPa。噴嘴與加工表面距離150~200mm,噴嘴直徑<8 mm,噴砂角度(35?4)b。除銹能增加表面積,增加附著力。如果沒有噴砂條件則可采用磷酸鹽除銹劑除銹。氣柜除銹前用0. 6 MPa的水沖刷幾遍,以除去浮銹,待水干后,用耐酸泵噴磷酸鹽除銹劑。磷酸鹽除銹劑配方見表1。
加料順序為:水)磷酸)氧化鋅)三氧化鉻,攪拌至氧化鋅溶解為止。磷酸與鐵銹作用生成的磷酸鹽不溶于水而構成防護膜。磷酸鹽除銹劑反應機理是生成難溶的磷酸鹽沉積在金屬表面,以防止
氧化生銹。
刷涂漆酚涂料后使用時間可達12年之久,涂層仍完好無變化。漆酚經生漆改性,具有生漆的性能,耐腐蝕性能好,耐硫化氫腐蝕,對金屬附著力強,施工方便,毒性低于生漆,且價格不高。
煉油廠硫化氫氣柜用厚度為5~6 mm碳鋼制成,采用環氧涂料和玻璃鋼防腐蝕。鐘罩內部與硫化氫接觸,采用噴砂除銹再噴鋁,在鋁層上涂2層環氧涂料,鐘罩外部襯3層環氧玻璃鋼。水箱內部襯3層環氧玻璃鋼,外面涂綠色醇酸磁漆。
噴砂除銹檢查合格后進行噴鋁,要求噴鋁層均勻,附著力好。鐘罩內部噴鋁工藝條件為:空氣壓力0. 5~0. 6MPa;乙炔氣壓力0. 06~0. 1MPa,常用0. 07MPa;氧氣壓力0. 5~0. 6 MPa;鋁絲直徑為<2. 3~<3 mm;進絲速度1. 7~2. 2 m/min;槍口移動速度10~17 cm/s;槍口與氣柜壁距離90~140mm;噴射角度為80b~90b,特殊部位45b;噴鋁層厚度0. 2~0. 3 mm;噴鋁層數2層;鐘罩鋁層上刷涂環氧涂料2層。環氧涂料配方見表3。
第1層自干24 h后,再涂刷第2層。鐘罩外部和水箱內部及底部襯3層環氧玻璃鋼,配方同上。水箱外部涂1層綠色的醇酸涂料。采用環氧涂料后氣柜使用時間可超過10年。
某煉油廠碳鋼硫化氫氣罐腐蝕嚴重,采用噴鋁再涂刷環氧富鋅涂料,使用效果很好。H06-4環氧富鋅涂料,以環氧樹脂為基材,聚酰胺樹脂為固化劑,超細鋅粉涂料量為82% ~85%。它具有優異
的防護功能,有電化學保護作用,涂層中超細鋅粉含量較高,鋅粉顆粒之間、鋅粉與鋼板之間可保持良好的接觸。涂層少許損傷時會有足夠的金屬鋅對露出的小面積鋼板起電化學保護作用。這些優
點是其他類型耐蝕涂料所不具備的。環氧涂料還具有附著力強、常溫干燥快、施工方便等優點。H06-4環氧富鋅涂料配方見表4。
3 二氧化硫氣罐的防護
某煉油廠二氧化硫氣罐,直徑<2 m,長6 m,用厚度為5~6 mm的碳鋼制成,采用氯磺化聚乙烯涂料防護。先用砂紙除銹,再用乙醇脫脂擦凈,然后刷涂3~4層氯磺化聚乙烯涂料,配方見表5。
防老化劑PS264和松香溶于甲苯后再加入氯磺化聚乙烯漆中,現場現配,應在10 h之內用完,否則聚膠不能使用。每層自干后再涂下1層,罐內外各刷涂4層。例如,某氣柜介質為二氧化硫,濃度
99%,常溫,采用氯磺化聚乙烯涂料防護,經6年多使用,效果良好,漆膜無變化,預計可使用8~10年。
4 乙炔、乙烯、氫氣等氣柜的防護
(1)乙炔、乙烯、氫氣、氮氣氣柜內外防護可采用紅丹酚醛底層涂料刷涂2層,瀝青耐酸面層涂料L50-1刷涂2層。
(2)氨氣氣柜的防護可采用環氧涂料H52-3刷涂5層。
(3)氧氣氣柜內外防護刷涂過氯乙烯涂料10層。
(4)一氧化碳、二氧化碳、焦爐氣氣柜內外防護涂刷T09-11型漆酚涂料,共8層。
5 煤氣柜的防護
煤氣柜是由碳鋼焊接而成,長期暴露于工業大氣和含硫化氫的工業水中,故要求煤氣柜內壁防護涂料耐煤氣和水的腐蝕,外壁涂層必須耐工業大氣和紫外線,同時還要求涂層具有良好的物理力學性能,應采用合適的底層涂料與面層涂料配套。煤氣柜防護涂料配套體系見表6。
煤氣柜典型刷涂范例如下。
(1)華東某冶金企業有5臺
干式氣柜,總容量為60萬m3。內壁采用刷涂環氧瀝青涂料(240Lm),外壁刷涂氯化橡膠涂料配套(150Lm),外部實測上部為422~457Lm,除銹Sa 2. 5級。1995~2003年使用期間,除罐頂積水返銹,其他涂層完整無脫落。
(2)某冶金企業有3臺濕式氣柜,總容量為25. 8萬m3,采用氯醋共聚樹脂配套涂料150~180Lm,除銹達Sa3級。使用3年后涂層無變色,無起泡,無粉化,無銹蝕。
(3)廊坊某煤氣公司的2臺濕式氣柜,總容量為11萬m3,采用紅丹底層涂料, 842環氧云鐵中層涂料及氯化橡膠面層涂料為150Lm。使用3年后涂層無變化,不起泡,無粉化龜裂。
(4)廓坊某煤氣公司有2臺濕式氣柜,總容量4萬m3,采用環氧瀝青配套涂料,內部為250Lm,外部為200Lm,使用7年涂層仍然良好。
(5)武鋼濕式焦爐煤氣柜,由水槽和4個塔組成,施工面積為8 300m3。過去3萬m3煤氣柜采用氯磺化聚乙烯涂料, 15萬m3煤氣柜采用醇酸涂料,僅使用1年多便出現反銹?，F采用氯醋共聚樹脂配套涂料(底層涂料1層,中層涂料2層,面層涂料2層),已使用3年涂層仍良好,無脫落。
氯醋涂料中添加了防銹顏料鉻酸鹽(實際是緩蝕劑),具有優良的防銹性能,耐化學介質腐蝕比氯磺化聚乙烯涂料和醇酸涂料提高2倍。
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