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摘要:针对瓮福磷肥厂含F-含I-磷酸生产过程中的腐蚀机理和腐蚀过程,提出循环水池防腐层的方案设计、材料选择、施工工艺,总结了其应用情况等经验。
引言
随着磷化工产业不断发展,生产企业不断进行技术改造、扩建和新建,磷酸产能、产量逐年上升,特别是针对含F-含I-磷酸生产过程中,碘离子和氟离子的氧化性、腐蚀性强,渗透性高,常规的磷酸生产循环水池防腐层不能满足防腐需要,造成工艺处理的设备、金属管道、管道钢桁架、混凝土表面、地沟及循环水池、槽等产生严重腐蚀,给生产带来不利,甚至酿成重大事故,造成人身伤亡等,同时已对环境保護造成影响,严重时引起环保事故。因此,从设备基层处理到防腐方案的拟订、材料选择都必须满足现有腐蚀体系的防腐蚀要求,保证生产设备长周期、安全、稳定、高效、环保运行。
循环水池防腐蚀施工方案设计和材料选择
2.1 腐蚀体系特点
在瓮福磷肥厂磷酸生产过程中,因磷矿石中含有氟、碘、有机物,磷矿石与硫酸反应生成磷酸的过程中,伴有氟离子、碘离子、有机溶解物、磷酸盐、硫酸盐、二氧化碳等的生成,组成了一个由氧化、腐蚀、溶解的复杂腐蚀体系,且该体系渗透性强。
CaF2 + H2SO4 (浓)→2 HF + CaSO4 (1)
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (2)
6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O (3)
I2+H2O=HI+HIO (4)
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI (5)
H2SO4 + 2HI = 2H2O + SO2↑+ I2 ↑ (6)
针对该腐蚀体系,进行防腐蚀材料的选择和防腐蚀方案的拟订。
2.2 方腐蚀方案的选择
根据循环水池基层C30钢筋混凝土的特点,加上工期紧,防腐蚀要求高的特点,选用施工技术成熟的玻璃钢防腐蚀
2.3 防腐蚀材料的选择
封闭材料:因在混凝土表面进行防腐蚀施工,需要对混凝土表面进行封闭,且材料的粘结性能要求好,选常用的环氧树脂作环氧封闭底涂。
缺陷找平材料:选用耐氟且化学性能稳定的400目重晶石粉。
玻璃钢防腐材料:因腐蚀介质中含有F-,F-和玻璃反应会造成玻璃纤维腐蚀
反应方程式
故不能按照常规的玻璃钢选择玻璃纤维布作为玻璃钢增强材料,经试验,选用涤纶晶格布作为玻璃钢基础层的增强材料,选用无纺涤纶毡作为玻璃钢面层增强材料增加玻璃钢的抗渗性。
2.4 防腐蚀施工工艺的拟定
为保证玻璃钢的强度和增强玻璃钢的抗渗性,玻璃钢最低厚度需达到3mm,施工工艺为混凝土基层处理(混凝土含水率小于6%,平整,有一定的粗糙度)——乙烯基酯树脂封闭底涂——环氧重晶石粉腻子找平——打磨平整——第二道乙烯基酯树脂封闭底涂——MFE-2乙烯基树脂与0.2mm玻纤布一布一涂——MFE-2乙烯基树脂与涤纶晶格布(布120g/m2)三布三涂——MFE-2乙烯基树脂与无纺涤纶毡(毡40g/m2)二布二涂——MFE-2树脂面涂。在阴、阳角处增加一布一涂MFE-2树脂与涤纶晶格布。
循环水池外壁因使用环境不同于池内壁,选用防腐蚀施工工艺为混凝土基层处理(混凝土含水率小于6%,平整,有一定的粗糙度)——环氧树脂封闭底涂——环氧重晶石粉腻子找平——打磨平整——第二道环氧树脂封闭底涂——涂刷二道FVC重防腐涂料。
材料配比
MFE-2树脂玻璃钢施工材料根据材料供应厂家提供的技术参数执行。
施工工艺
混凝土含水率小于6%,基层平整度达到要求后可进行玻璃钢防腐蚀层施工。
4.1基层找平
用手持砂轮机对砼表面进行打磨平整,进行除尘、除油、脱脂处理,涂刷乙烯基酯树脂底漆一道(漆膜干膜厚度不超过20微米),用乙烯基酯胶泥将凹处找补,阴角处用胶泥抹成半径不小于30mm圆弧过渡。胶泥固化后用砂轮机打磨平整,保证混凝土平面达到规范要求(高底处不超5mm),在涂刷一道乙烯基酯树脂封闭底涂(漆膜干膜厚度不小于30微米)。,
4.2玻璃钢施工
基体处理完成后开始贴0.2~0.4mm厚无碱玻纤布和涤纶晶格布,采用连续施工法,压边宽度为50~100mm,布头搭接长度为100~150mm,。边刷树脂边贴布,施工时要注意布应拉紧,贴边整齐,阴角和阳角处要贴附加层,各涂层应饱满(不能见布的网眼)。施工完的布表面平整无皱折、和鼓泡现象(如出现皱折、和鼓泡,用手持砂轮机打磨后刮胶泥找平,并贴一层附加层处理)。布施工完成表干后可进行两毡施工,方法与布相同,最后上封面胶。
4.3池外壁施工
基层处理同循环水池内壁,找平后用人工手刷进行外壁涂刷施工。
涂刷时,将刷子的2/3沾上涂料在桶边刮一下以减少刷子一边的涂料,拿出时,有涂料的一边向上进行涂刷,涂刷按自上而下,从左到右,先难后易的顺序进行;确保涂层均匀,厚薄一致,不露底,不流淌。在死角位置涂刷时,用刷尖沾上涂料,来回弹拍涂刷。
涂刷第二道时要待上层表干后才能进行,以防止出现起皱、桔皮等质量问题。
池外壁涂层干膜厚度不小于300微米。
质量要求及检查
5.1施工及验收技术标准:
《建筑防腐蚀施工质量验收规范》(GB50224—2010)
《建筑防腐蚀施工规范》(GB50212—2002)
5.2检测方法
5.2.1基层含水率检测:要求:基层含水率小于6%
方法:砼基层采用塑料薄膜(450mm*450mm)在梁、柱面密封贴好,24小时后进行观测,塑料薄膜内无水蒸气视为合格,可进行下步施工。
5.2.2玻璃钢层干性检测:
表干—用手轻触不粘手;实干—用手指推不移动;固化—用手指甲压不留刻痕。
5.2.3外观检测:
为确保外观颜色统一,同种材料要是一个厂家同一批次的材料。
对施工完的玻璃钢要逐层检查,防腐层表面平整,无皱折、鼓泡,玻璃布网眼的树脂饱和。
涂料的涂层不露底,不流淌,颜色一致,厚度满足设计要求。
施工节点控制
在玻璃钢防腐施工过程中,每一道工序都是关键工序,因此在施工过程中必须控制好每一道施工工序的质量。由于项目整体玻璃钢防腐蚀层施工面积较大,为控制好施工质量一般将玻璃钢施工分成若干施工面进行控制,在进行每一施工面施工时要求对每一道工序的施工进行独立检查验收,并做好相应的验收记录。
结束语
瓮福磷肥厂从1998年磷酸20万吨一期装置到2003年20万吨磷酸二期装置、2006年第六套和目前第七套磷酸浓缩系统的循环水池防腐蚀层使用情况来看,采用该设计方案做混凝土水池防腐使用情况良好,并在同行业的防腐蚀设计过程中值得借鉴。由上可见,建设工程项目的防腐施工中方案设计、材料选择、施工工艺、施工节点控制是施工质量控制保障。
引言
随着磷化工产业不断发展,生产企业不断进行技术改造、扩建和新建,磷酸产能、产量逐年上升,特别是针对含F-含I-磷酸生产过程中,碘离子和氟离子的氧化性、腐蚀性强,渗透性高,常规的磷酸生产循环水池防腐层不能满足防腐需要,造成工艺处理的设备、金属管道、管道钢桁架、混凝土表面、地沟及循环水池、槽等产生严重腐蚀,给生产带来不利,甚至酿成重大事故,造成人身伤亡等,同时已对环境保護造成影响,严重时引起环保事故。因此,从设备基层处理到防腐方案的拟订、材料选择都必须满足现有腐蚀体系的防腐蚀要求,保证生产设备长周期、安全、稳定、高效、环保运行。
循环水池防腐蚀施工方案设计和材料选择
2.1 腐蚀体系特点
在瓮福磷肥厂磷酸生产过程中,因磷矿石中含有氟、碘、有机物,磷矿石与硫酸反应生成磷酸的过程中,伴有氟离子、碘离子、有机溶解物、磷酸盐、硫酸盐、二氧化碳等的生成,组成了一个由氧化、腐蚀、溶解的复杂腐蚀体系,且该体系渗透性强。
CaF2 + H2SO4 (浓)→2 HF + CaSO4 (1)
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (2)
6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O (3)
I2+H2O=HI+HIO (4)
SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI (5)
H2SO4 + 2HI = 2H2O + SO2↑+ I2 ↑ (6)
针对该腐蚀体系,进行防腐蚀材料的选择和防腐蚀方案的拟订。
2.2 方腐蚀方案的选择
根据循环水池基层C30钢筋混凝土的特点,加上工期紧,防腐蚀要求高的特点,选用施工技术成熟的玻璃钢防腐蚀
2.3 防腐蚀材料的选择
封闭材料:因在混凝土表面进行防腐蚀施工,需要对混凝土表面进行封闭,且材料的粘结性能要求好,选常用的环氧树脂作环氧封闭底涂。
缺陷找平材料:选用耐氟且化学性能稳定的400目重晶石粉。
玻璃钢防腐材料:因腐蚀介质中含有F-,F-和玻璃反应会造成玻璃纤维腐蚀
反应方程式
故不能按照常规的玻璃钢选择玻璃纤维布作为玻璃钢增强材料,经试验,选用涤纶晶格布作为玻璃钢基础层的增强材料,选用无纺涤纶毡作为玻璃钢面层增强材料增加玻璃钢的抗渗性。
2.4 防腐蚀施工工艺的拟定
为保证玻璃钢的强度和增强玻璃钢的抗渗性,玻璃钢最低厚度需达到3mm,施工工艺为混凝土基层处理(混凝土含水率小于6%,平整,有一定的粗糙度)——乙烯基酯树脂封闭底涂——环氧重晶石粉腻子找平——打磨平整——第二道乙烯基酯树脂封闭底涂——MFE-2乙烯基树脂与0.2mm玻纤布一布一涂——MFE-2乙烯基树脂与涤纶晶格布(布120g/m2)三布三涂——MFE-2乙烯基树脂与无纺涤纶毡(毡40g/m2)二布二涂——MFE-2树脂面涂。在阴、阳角处增加一布一涂MFE-2树脂与涤纶晶格布。
循环水池外壁因使用环境不同于池内壁,选用防腐蚀施工工艺为混凝土基层处理(混凝土含水率小于6%,平整,有一定的粗糙度)——环氧树脂封闭底涂——环氧重晶石粉腻子找平——打磨平整——第二道环氧树脂封闭底涂——涂刷二道FVC重防腐涂料。
材料配比
MFE-2树脂玻璃钢施工材料根据材料供应厂家提供的技术参数执行。
施工工艺
混凝土含水率小于6%,基层平整度达到要求后可进行玻璃钢防腐蚀层施工。
4.1基层找平
用手持砂轮机对砼表面进行打磨平整,进行除尘、除油、脱脂处理,涂刷乙烯基酯树脂底漆一道(漆膜干膜厚度不超过20微米),用乙烯基酯胶泥将凹处找补,阴角处用胶泥抹成半径不小于30mm圆弧过渡。胶泥固化后用砂轮机打磨平整,保证混凝土平面达到规范要求(高底处不超5mm),在涂刷一道乙烯基酯树脂封闭底涂(漆膜干膜厚度不小于30微米)。,
4.2玻璃钢施工
基体处理完成后开始贴0.2~0.4mm厚无碱玻纤布和涤纶晶格布,采用连续施工法,压边宽度为50~100mm,布头搭接长度为100~150mm,。边刷树脂边贴布,施工时要注意布应拉紧,贴边整齐,阴角和阳角处要贴附加层,各涂层应饱满(不能见布的网眼)。施工完的布表面平整无皱折、和鼓泡现象(如出现皱折、和鼓泡,用手持砂轮机打磨后刮胶泥找平,并贴一层附加层处理)。布施工完成表干后可进行两毡施工,方法与布相同,最后上封面胶。
4.3池外壁施工
基层处理同循环水池内壁,找平后用人工手刷进行外壁涂刷施工。
涂刷时,将刷子的2/3沾上涂料在桶边刮一下以减少刷子一边的涂料,拿出时,有涂料的一边向上进行涂刷,涂刷按自上而下,从左到右,先难后易的顺序进行;确保涂层均匀,厚薄一致,不露底,不流淌。在死角位置涂刷时,用刷尖沾上涂料,来回弹拍涂刷。
涂刷第二道时要待上层表干后才能进行,以防止出现起皱、桔皮等质量问题。
池外壁涂层干膜厚度不小于300微米。
质量要求及检查
5.1施工及验收技术标准:
《建筑防腐蚀施工质量验收规范》(GB50224—2010)
《建筑防腐蚀施工规范》(GB50212—2002)
5.2检测方法
5.2.1基层含水率检测:要求:基层含水率小于6%
方法:砼基层采用塑料薄膜(450mm*450mm)在梁、柱面密封贴好,24小时后进行观测,塑料薄膜内无水蒸气视为合格,可进行下步施工。
5.2.2玻璃钢层干性检测:
表干—用手轻触不粘手;实干—用手指推不移动;固化—用手指甲压不留刻痕。
5.2.3外观检测:
为确保外观颜色统一,同种材料要是一个厂家同一批次的材料。
对施工完的玻璃钢要逐层检查,防腐层表面平整,无皱折、鼓泡,玻璃布网眼的树脂饱和。
涂料的涂层不露底,不流淌,颜色一致,厚度满足设计要求。
施工节点控制
在玻璃钢防腐施工过程中,每一道工序都是关键工序,因此在施工过程中必须控制好每一道施工工序的质量。由于项目整体玻璃钢防腐蚀层施工面积较大,为控制好施工质量一般将玻璃钢施工分成若干施工面进行控制,在进行每一施工面施工时要求对每一道工序的施工进行独立检查验收,并做好相应的验收记录。
结束语
瓮福磷肥厂从1998年磷酸20万吨一期装置到2003年20万吨磷酸二期装置、2006年第六套和目前第七套磷酸浓缩系统的循环水池防腐蚀层使用情况来看,采用该设计方案做混凝土水池防腐使用情况良好,并在同行业的防腐蚀设计过程中值得借鉴。由上可见,建设工程项目的防腐施工中方案设计、材料选择、施工工艺、施工节点控制是施工质量控制保障。