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乙烯基酯樹脂在石膏濕法脫硫系統(tǒng)中防腐原理與分析
乙烯基酯樹脂_不飽和樹脂_湖南不飽和樹脂批發(fā)_科寶化工
【科寶化工網(wǎng)www.153min.cn】行業(yè)新聞:煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐重點(diǎn)是煙道和脫硫塔,已采用過的耐腐蝕材料有:鎳基合金:鎳基合金是以鎳為主與Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的連續(xù)固溶體合金,其中以蒙耐而合金和哈氏合金為代表。比較典型的有Nicrofer 5923hMo—59合金(2.4605),Microfer 3127hMo—31合金(1.4562),Cronifer1925hMo—926合金(1.4529)等,通常不低于1.4529。能和良好的機(jī)械強(qiáng)度,具有良好的加工和焊接性能,無焊縫開裂問題,并具有良好的熱穩(wěn)定性,使用效果較為理想,國際上有使用十多年未出現(xiàn)腐蝕的例子。但鎳基合金造價(jià)昂貴,增加了脫硫的投資。玻璃磷片樹脂襯里:鱗片樹脂是20世紀(jì)50年代由美國一家公司發(fā)明的一種重防腐材料。所謂玻璃鱗片樹脂,是將一定片徑(0.2~2.4mm)和一定厚度的(6~40μm)的玻璃鱗片與樹脂混合制成的膠泥或涂料,將其用涂抹或噴涂的方法敷于金屬表面即成為防腐涂層,此法應(yīng)用于煙氣脫硫系統(tǒng)的許多部位。該技術(shù)目前已成為煙氣脫硫系統(tǒng)首選技術(shù),經(jīng)驗(yàn)證明,玻璃鱗片樹脂使用性能良好,有的已安全使用10萬小時(shí)以上。因其具有優(yōu)良的抗?jié)B透性,結(jié)合良好的機(jī)械強(qiáng)度,高的耐蝕性能,同時(shí)耐高溫性能也很好的優(yōu)點(diǎn),尤其是酚醛類乙烯酯樹脂玻璃鱗片涂層,在180℃,短時(shí)間220℃仍具有良好的性能,我國現(xiàn)行引進(jìn)的煙氣脫硫裝置中均采用此項(xiàng)技術(shù)。在鱗片襯里中,由于實(shí)體鱗片的阻擋性,使介質(zhì)只能沿迷宮型的曲折途徑滲透,這相當(dāng)于加厚了襯層的厚度,但又避免了襯層太厚引起的副作用。而鱗片對應(yīng)力的松馳作用,使應(yīng)力的傳導(dǎo)和加和成為不可能,加之鱗片對應(yīng)力作用下引起的裂紋發(fā)展也起到了限制作用。故鱗片襯里確實(shí)較好地滿足了煙氣脫硫防腐襯里的理論要求地,在實(shí)際使用中也確實(shí)起到了抑制襯層物理破壞的作用,使襯層壽命大大提高。
(一)鱗片襯里防腐層結(jié)構(gòu)組成從鱗片襯里剖斷面看,鱗片襯里層與玻璃鋼層的主要區(qū)別在于變玻璃鋼的連續(xù)絲狀纖維為鱗片襯里的不連續(xù)的片狀鱗片。由于鱗片是不透性實(shí)體,在襯層中垂直于介質(zhì)滲透方向,成為多層次有序疊壓排列,故一方面為介質(zhì)滲透設(shè)置了一道道屏障;另一方面,改變了樹脂固化時(shí)的收縮殘余應(yīng)力及使用時(shí)由于環(huán)境熱引起熱應(yīng)力的分布、傳導(dǎo)、疊加及松馳條件,從而有效地抑制了以往防腐襯里技術(shù)中常見的物理破壞現(xiàn)象,如擴(kuò)散性底蝕、鼓包、分層、剝離等物理腐蝕破壞。
(二)鱗片襯里耐蝕特性及原理
1、優(yōu)良的抗腐蝕介質(zhì)滲透性玻璃鱗片防腐材料的抗介質(zhì)滲透性,可以通過玻璃鋼與鱗片試片的溫度梯度擴(kuò)散和加壓滲氨對比試驗(yàn)得到明確的結(jié)論。玻璃鋼厚度增加也增加了介質(zhì)的滲透時(shí)間,但其增量與厚度是近似成正比的,曲線平滑近似成直線,且斜率較小。而鱗片滲透時(shí)間曲線則為突變型,其厚度的增加使透過時(shí)間大大提高。從曲線對比分析看,0.5mm鱗試片其介質(zhì)滲透時(shí)間已略大于2.0mm玻璃鋼試片。溫度梯度實(shí)質(zhì)上是反映了介質(zhì)滲透及熱應(yīng)力的綜合破壞能力。當(dāng)試片受到環(huán)境溫度作用時(shí),產(chǎn)生熱脹冷縮,若其脹縮受到制約時(shí)就會(huì)在試樣內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力。在溫度梯度試驗(yàn)中試樣受到了兩方面的制約,一是不同性質(zhì)的材料的相互制約,二是試樣內(nèi)各單元層間溫度不同引起相互制約,從而導(dǎo)致較大的熱應(yīng)力產(chǎn)生。這類應(yīng)力與滲入介質(zhì)之間的交互激發(fā)作用,致使試樣產(chǎn)生較多的微裂紋。因鱗片材料具有較好的抗介質(zhì)滲透性及對應(yīng)的掏作用較強(qiáng),故試驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)優(yōu)于玻璃鋼。加壓滲氨實(shí)驗(yàn)也屬于動(dòng)態(tài)研究試驗(yàn)之一。介質(zhì)在壓力作用下,滲透能力提高,可較迅速的透過襯里材料,導(dǎo)致基體的腐蝕破壞。為了便于觀察判斷氨水滲透時(shí)間,在試片的非加壓側(cè)貼了一張氨水顯示試紙。加壓滲透試驗(yàn)試樣除受到介質(zhì)作用外,還受到外壓力的作用,這一應(yīng)力促進(jìn)了介質(zhì)的滲透速度。鱗片防腐材料之所以具有比玻璃鋼高得多抗?jié)B透能力,是因?yàn)樵邝[片防腐層中,扁平狀鱗片在樹脂中平行疊壓排列。這不僅對腐蝕介質(zhì)滲透構(gòu)成了一道道屏障,使介質(zhì)在基料中必必須經(jīng)過類似迷宮般的曲曲折折地途徑,這相當(dāng)于客觀上增加了防腐層的厚度。而且基料中必然存在的微氣泡、微裂紋、分子級空穴等缺陷被鱗片有效分割,從而有效的抑制了介質(zhì)的滲透。另外,由于鱗片是不連續(xù)片狀實(shí)體,且在基料中近似排列,使得鱗片與樹脂界面間缺陷又為樹脂分割,因此,盡管在片襯里中也存在許多缺陷,但其獨(dú)特的襯層結(jié)構(gòu)使之對缺陷的抑制作用確較玻璃鋼好許多。
2、鱗片襯里成型殘余應(yīng)力小 鱗片襯里結(jié)構(gòu)與玻璃鋼結(jié)構(gòu)相比,大大改變了樹脂的固化收縮及熱應(yīng)力的作用狀態(tài),從而減小了殘余應(yīng)力的影響,提高了界面強(qiáng)度。從圖11-2和圖11-3中可以看出,玻璃鋼中樹脂是呈連續(xù)膜狀,樹脂在膜層內(nèi)固化時(shí),因分子的集聚和構(gòu)象發(fā)生變化,導(dǎo)致體積收縮;又由于樹脂與纖維的線脹系數(shù)不同,故受環(huán)境熱影響的不同,故在樹脂層內(nèi)及界面間產(chǎn)生縮脹應(yīng)力,且此類應(yīng)力可經(jīng)連續(xù)的玻纖及樹脂相互傳遞。而分散狀的鱗片的排列是不十分規(guī)則的,具有一定的傾角。因此樹脂的縮脹被鱗片分割成一個(gè)個(gè)分散的小區(qū)域,使其相互抵消松馳,而不傳遞疊加。另外,雖然樹脂與鱗片之間也產(chǎn)生縮脹應(yīng)力,但應(yīng)鱗片是分散體,可隨樹脂的縮脹移位,故界面收縮應(yīng)力被用來對鱗片位移做功,將應(yīng)力松馳掉。這樣,使得防腐層內(nèi)的殘余應(yīng)力大大減小,相應(yīng)的層內(nèi)界面強(qiáng)度也大大提高,微裂紋也相應(yīng)減少。
3、鱗片襯里使用壽命的分析近代許多防腐蝕學(xué)者在探討有機(jī)高分子防腐層的腐蝕機(jī)理和使用壽命時(shí),大都是從抗介質(zhì)滲透和固化應(yīng)力及熱應(yīng)力影響兩個(gè)方面入手的。眾所周知,金屬的腐蝕反應(yīng)是一種由局部電池生成的化學(xué)反應(yīng)。而就有機(jī)非金屬襯里抑制金屬腐蝕而言,實(shí)質(zhì)上就是利用非金屬的電絕緣性達(dá)到增加電池電阻的作用。在腐蝕環(huán)境中,我們可以將離子或電解質(zhì)的滲透性視為控制層電阻的因素。換句話說,襯層對可電離成離子的介質(zhì)的滲入阻力越大,其電阻越大,防腐效果越好。因此,襯層壽命的研究就轉(zhuǎn)為抗?jié)B性及殘余應(yīng)力。有機(jī)高分子襯里的破壞,主要表現(xiàn)為兩種形式:一種是化學(xué)腐蝕破壞;二是物理破壞。這兩種形式常常互為影響。在實(shí)踐中襯里破壞的表現(xiàn)形式常以物理破壞為主體,如中常見的鼓泡、脫粘、開裂、分層、剝離等襯里破壞現(xiàn)象均屬此類。產(chǎn)生物理破壞的原因較復(fù)雜,但主要可分為三個(gè)方面。
(1)介質(zhì)的滲透。這是引起物理破壞極為重要的因素,應(yīng)力的來源一般也分三個(gè)方面:①介質(zhì)經(jīng)樹脂基體中分子級空穴逐步遷移;②介質(zhì)經(jīng)樹脂中存在的微裂紋,微氣泡在毛細(xì)作用下滲入;③介質(zhì)經(jīng)填料和樹脂間界面孔隙滲入。這三種滲透途徑在襯里中并存,相互促進(jìn),導(dǎo)致防腐層內(nèi)介質(zhì)逐層滲透。
(2)殘余應(yīng)力及熱應(yīng)力。這是引起襯里破壞的重要因素,應(yīng)力的來源一般也分為三個(gè)方面:①基體固化時(shí)的收縮應(yīng)力;②不同介質(zhì)材料界面收縮應(yīng)力;③環(huán)境溫度引起的熱應(yīng)力。材料成型中的殘余應(yīng)力及使用中熱應(yīng)力的存在,可使襯里的界面強(qiáng)度降低,增加微裂紋及界面孔隙,為材料內(nèi)缺陷的發(fā)展及介質(zhì)滲入提供潛在的條件。殘余應(yīng)力與介質(zhì)滲透是相互促進(jìn)的兩個(gè)方面。殘余應(yīng)力導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生,微裂紋給介質(zhì)滲透提供了途徑,滲入的介質(zhì)又進(jìn)一步激發(fā)殘余應(yīng)力并產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng),致使微裂紋發(fā)展、新生,形成腐蝕破壞的惡性循環(huán)。
(3)施工質(zhì)量。施工質(zhì)量包括襯里成型的每一個(gè)環(huán)節(jié),從防腐蝕設(shè)計(jì),表面處理,操作技能,材料配置到各工序的質(zhì)量的基礎(chǔ)上,主要應(yīng)從加厚防腐層,抑制腐蝕介質(zhì)滲透,減少襯層內(nèi)殘余應(yīng)力并改變應(yīng)力作用效果,強(qiáng)化施工質(zhì)量控制等方面入手。而鱗片防腐襯里在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料組成上較好的滿足了上述理論,它較之傳統(tǒng)的防腐技術(shù)的突出不同點(diǎn)在于它是抗介質(zhì)滲透、減少殘余應(yīng)力為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。
(三)鱗片襯里施工技術(shù)要點(diǎn):鱗片襯里施工為手工作業(yè),許多技術(shù)要求如:表面質(zhì)量,鱗片形狀及排列方向,界面氣泡消除,防腐層厚度等在很大程度上取決于施工人員的技術(shù)水平、熟練程度及現(xiàn)場管理。這就需要充分認(rèn)識影響施工質(zhì)量的諸因素,認(rèn)真實(shí)踐總結(jié)施工技巧,從中找出掏或解決影響襯層質(zhì)量問題的辦法。 1、鱗片襯里對被防護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及表面狀態(tài)的要求內(nèi)襯鱗片襯里的金屬基體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度及剛性,以防止在施工、安裝及運(yùn)輸過程中因變形而導(dǎo)致的襯層破壞。金屬基體結(jié)構(gòu)必須滿足材料施工作業(yè)的條件,必須具備能進(jìn)行手工涂抹的條件。襯里施工前,基體的加工、焊接、試壓等應(yīng)全部完成,設(shè)備應(yīng)按設(shè)計(jì)要求完成檢驗(yàn)。原則上,貼襯以后不準(zhǔn)在鋼殼上動(dòng)火焊接。如確需施工后補(bǔ)焊,應(yīng)制定相應(yīng)的措施。裝有內(nèi)件并在運(yùn)行使用中需經(jīng)常檢修的設(shè)備,應(yīng)具有安裝、檢修的條件,保證在安裝和檢修中不損壞內(nèi)襯層。金屬基體原則上應(yīng)采用焊接結(jié)構(gòu),如需特殊原因需采用鉚接時(shí),應(yīng)采用沉頭鉚釘。金屬基體表面及端面應(yīng)光潔、平整、無焊渣及毛刺等,表面焊縫應(yīng)光滑平整,凸起高度不超過1mm。如超過時(shí),應(yīng)用砂輪機(jī)打磨至滿足要求止。型架、型材、狹長狀板材、多孔、多齒形板不適合鱗片襯里時(shí),應(yīng)改用其它防腐材料。如玻璃鋼、鱗片涂料加玻璃鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)等。鋼殼設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用法蘭結(jié)構(gòu)的開孔結(jié)構(gòu),連接管法蘭焊接不宜超過內(nèi)壁,如為不可拆式的封閉結(jié)構(gòu),則必須設(shè)置2個(gè)以上的人孔。設(shè)備如需內(nèi)插管,其插管應(yīng)經(jīng)法蘭連接插入,不得直接焊在殼體上。
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