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电厂海水冷却塔防腐技术的简要介绍

http://www.pf.hc360.com2011年09月09日11:14厦门双瑞船舶涂料有限公司

    徐初琪,谢晓君,穆振军  厦门双瑞船舶涂料有限公司,福建厦门361101

    摘要:此文介绍电厂海水冷却塔的所处的腐蚀环境为高湿、高温、高盐雾,同时分析混凝土基材的腐蚀机理及国内外对混凝土基材腐蚀控制的相关规范要求。重点论述了725-H57-ZF722耐温防腐涂料的相关性能,针对不同部位的腐蚀环境提出相应的防腐蚀设计方案。列举到目前为止725系列重防腐涂料在国内大型工程的成功应用实例,证明此类产品对海水环境的结构物具有很好的保护作用,为海水塔的防腐蚀设计提供相关的设计思路。

    关键词:防腐与防护;海水冷却塔;腐蚀机理

    1海水冷却塔简介

    海水冷却塔技术最早是从国外二十世纪50年代开始设计使用,主要是应用在电力及化工行业。我国在海水冷却塔方面的研究较晚,特别是对于海水冷却塔结构防腐方面的研究。

    海水冷却塔循环水为浓缩海水,冷却塔环形基础、人字柱及支敦、水池池壁及底板、淋水架构、中央竖井等混凝土结构易受到海水的侵蚀,混凝土表面和金属构件通常都会受到一定程度的破坏。。

    受海水水质、海洋大气影响,海水冷却塔的腐蚀较普通冷却塔的腐蚀更严重,特别是筒壁外侧也会被海洋大气腐蚀。

    针对海水排烟冷却塔的特殊腐蚀环境,必须采取防腐措施对冷却塔加以保护。根据塔体各部分的不同环境采取相应的防腐体系,确保冷却塔的安全运行。

    2混凝土腐蚀机理分析

    钢筋混凝土的破坏主要有两种:内部钢筋的腐蚀和混凝土的碳化

    在通常情况下,混凝土是一种碱性环境(pH值约在12.5左右),钢筋在这种环境下表面形成保护性的氧化膜,处于钝态,因此其腐蚀速率非常低。但是在含有渗透性腐蚀离子的环境中,离子通过混凝土表面的空隙逐渐扩散至钢筋表面,破坏钢筋表面的氧化膜,钢筋由钝态转为活化态,钢筋的腐蚀产物多为FeO等氧化物,其体积远远大于产生这些产物的钢的体积,因此产生了内应力,使混凝土产生开裂,进一步导致各类腐蚀介质的进入,腐蚀进一步加剧。

    混凝土的碳化是一种化学腐蚀。酸性物质(如CO2)渗透到混凝土内,与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低过程称为混凝土碳化,又称作中性化,其化学反应为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,其碱性介质对钢筋有良好的保护作用,使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4

    总之,腐蚀会造成混凝土结构的强度降低,从而大大缩短混凝土结构的使用寿命。采用防腐涂料对混凝土结构进行保护是一种行之有效的防腐蚀措施,可以起到以下作用:在混凝土表面形成一层屏蔽阻隔层,以阻止酸性物质、氯离子、二氧化碳等腐蚀介质浸入混凝土造成腐蚀。,称为钝化膜。碳化后使混凝土的碱度降低,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。可见,混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化,对于素混凝土,碳化还有提高混凝土耐久性的效果,但对于钢筋混凝土来说,碳化会使混凝土的碱度降低,同时,增加混凝土孔溶液中氢离子数量,因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

    3混凝土防腐蚀涂料的选用的一般原则

    3.1国外相关规范

    美国腐蚀工程师协会标准NACERP0591-96将混凝土涂层用于抗水、频繁清洗、美观、防尘、抗轻微化学物、抗严重化学物、中等自然环境、严重自然环境等八大大气腐蚀环境,推荐采用环氧涂料、聚氨酯涂料、氯化橡胶涂料、乙烯涂料、硅烷抗水涂料、水泥涂料、橡胶涂料和聚氨酯沥青涂料等作为混凝土表面的有效保护涂层。

    美国混凝土协会标准ACI515.IR-79:规定混凝土表面防护涂层主要用于混凝土的防水、防潮湿、防腐、装饰等目的。对四大类防护涂料的种类进行规定,特别对应用于防腐的涂料体系按腐蚀环境轻微、中等、严重进行涂装体系设计,提出沥青系、环氧系、聚氨酯系、乙烯系和氯化橡胶系为有效的防腐涂层。

    日本道路协会规定:与大气接触的混凝土表面原则上都应进行涂料保护,涂料体系分底涂、中涂和面涂。底涂涂料要渗入混凝土表层,阻止水和腐蚀介质的渗入;中涂涂料为增强整个涂层体系功能,与底涂层有良好的结合力,阻止腐蚀介质的渗入;面涂层对外界腐蚀物有优良的抵抗能力。

    美国国家高速公路管理协会标准AASHO11-62:规定混凝土表面采用油漆涂装进行表面防腐方法。

    3.2国内相关规范

    根据JTJ275-2001《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》、GB50046-95《工业建筑防腐蚀设计规范》和GB50212-2002《建筑防腐施工及验收规范》等相关标准要求,环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氯化橡胶涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等被认为是适用的涂料品种。

    4推荐的涂料配套方案

    排烟冷却塔与一般混凝土构筑物相比还有以下一些问题需要我们在方案设计时考虑:

    a、海水塔内高温、潮湿、氯离子含量高,因此腐蚀环境比一般的海洋结构物严重的多;

    b、含杂质液体长时间向下流淌对保护层的耐磨蚀提出了很高的要求;

    c、冷却塔内为相对密闭的施工环境,面积大且不允许有很长的施工周期,应此对保护体系的施工性能也有相应要求;

    根据排烟冷却塔的工况条件,我们将需要防腐的区域大致分成四个部分,如表1。

    四个区域所面临的腐蚀恶劣程度依次降低,但在区域二、三两个环境中还对面漆的耐光老化性能提出了很高的要求。所以我们针对不同部位不同腐蚀环境作不同设计,以求在确保防腐效果的前提下取得最优性价比。

保护区域分类

    4.1表面处理

    a用喷砂或高压水的方法进行表面处理;

    b整体喷涂725-H42-29环氧封闭底漆一道;

    c用专用腻子对沟缝、缺陷区域进行修补,基本填平。

    4.2防腐方案

防腐方案

区域四

    4.3主要产品介绍

    a 725-H42-29环氧封闭底漆

    725-H42-29环氧封闭底漆为高渗透型封闭底漆;漆膜主要特点:环氧封闭底漆受到渗透压的作用自动向混凝土深层的孔隙或微缝中渗透,形成不溶于水的物质,从而填充和封堵混凝土内部的渗水通道,使原来渗漏水的混凝土不再发生渗漏水的现象,对空气湿度不敏感,能在不完全干燥混凝土表面施工。耐碱性好,与混凝土表面附着优良、与其配套的重防腐涂料相容性好,推荐采用无气喷涂的施工方法以取得好的施工效果和工效。

    b 725-H57-ZF722耐温防腐涂料

    725-H57-ZF722耐温防腐涂料是采用改性环氧树脂配以无机填料,固化后涂层坚韧致密,与基体的附着力优异,甚至可用于顶管工程,各项物理化学性能良好,并具有优良的耐酸、碱、盐离子的性能和优良的抗渗性,能有效阻止氯离子、二氧化碳等腐蚀介质浸入,因此具有优秀的重防腐性能。

    725-H57-ZF722耐温防腐涂料优良的耐磨耗性能(<0.100g(750g/1000r))确保涂层在长期水流的冲刷下保持好的保护效果。

    725-H57-ZF722耐温防腐涂料的加速试验数据优秀(耐盐雾4000小时,耐湿热1000小时)说明这是一种在腐蚀环境下的长期效保护体系。

    725-H57-ZF722耐温防腐涂料为省工环境友好型产品。首先,该涂料不含挥发性溶剂,在施工中无火灾隐患,又无气味,对人体无毒性,安全、环保;其次,该涂料一道层膜厚度达200微米(相当于普通涂料的4倍),大大缩短施工周期;再其次,该涂料不同于普通涂料对水气的敏感,可在微潮的表面施工,这对于相对密闭且通风干燥不易的排烟冷却塔来说也是一种工艺上的优势。

指标

    c 725-SN99-01丙烯酸聚氨酯面漆

    725-SN99-01丙烯酸聚氨酯面漆具有良好的耐大气性,是各类大气环境下结构物的优选防腐涂料,已大量成功应用各类工程和船舶上层建筑部位的保护;该涂料具有良好的可复涂性能,为未来的维护工作提供好的作业条件,设计的维护周期大于10年。

    5ZF系列重防腐涂料体系性能介绍

    内容详见表6。

    6应用

    ZF系列防腐涂料1987年通过部级鉴定,1989年获得中国船舶工业总公司科技进步二等奖。同年被国家科委评为高新技术产品列入1989年度国家级火炬计划项目,1991年获全国火炬高新技术展交会金奖。ZF系列防腐涂料自问世以来,已在全国各地多个海洋工程项目得到长期效的应用。其中80年代开始用于宝钢原料码头,获宝钢优质工程奖,至今已取得二十年以上在海洋环境下的运行业绩;用于青岛黄岛油库码头钢桩,至今也取海洋环境下得近二十年的运行业绩。1995年成功应用于厦门嵩屿电厂混凝土基础的酸碱中和池,至今有十五年的应用业绩。近年来在国家的各大工程中得到更加广泛的应用:岭澳核电二期大口径海水混凝土箱涵内防腐工程、南水北调中线北京段PCCP管、杭州湾跨海大桥潮差承台防腐工程、沈阳大伙房引水工程、钱江三桥、深圳大型污水处理池等。

    7结论

    通过对影响海水冷却塔使用寿命的因素的分析,结合相关的国外、国内的相关标准的规定,参照相关的标准测试的数据分析以及大量的长期效的实际业绩,证明该类重防腐体系对海水冷却塔能起到长效的保护作用。

    参考文献

    [1]同刚,姚有成,王普育,等.海水冷却塔结构防腐蚀研究[J].电力勘察设计,2009,(6):40-45.

    [2]高妍,季海霞,刘欣.混凝土内钢筋锈蚀初期行为研究[J].徐州职业建筑技术学院学报,2010,10(6):15-18.

    [3]JTJ275-2000,海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].

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