1、前言
我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是我國大氣的主要污染物。在20世紀(jì)50年代的工業(yè)化初始發(fā)展階段，全國煤炭消耗量為2000-10000萬噸，二氧化硫的排放量為50-200萬噸；在60-70年代的工業(yè)化第二階段，煤炭消耗量為1000-45000萬噸，二氧化硫的排放量為300-700萬噸；自1980年代始在工業(yè)化第三階段，煤炭年消耗量達(dá)80000萬噸，二氧化硫的排放量為900-1500萬噸；同時在燃煤過程中產(chǎn)生相當(dāng)量的氮氧化物，如2000年我國燃煤電廠的NOx的排放量達(dá)到290萬噸。因此我國的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致了較多的重腐蝕情況，形成了酸雨等污染情況，尤其是燃煤電廠中，對于二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行，目前國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD"）。
煙氣脫硫是當(dāng)今燃煤電廠等控制二氧化硫排放的主要措施。而濕法石灰石洗滌法是當(dāng)今世界各國應(yīng)用zui多和zui成熟的工藝。國家電力公司已將濕式石灰石脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝。根據(jù)有關(guān)資料介紹，自1980年代以來，僅向日本就進(jìn)口或合作開始了近10套FGD裝置，占中國進(jìn)口FGD裝置的70%。但預(yù)計到2003年濕法脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)96%以上，到2010年，國產(chǎn)化率達(dá)100%。
2、濕法煙氣脫硫工藝的腐蝕情況
濕法脫硫工藝的基本原理是：煙氣中的SO2、SO3、HF或其它有害化學(xué)成份在高溫狀態(tài)下與某些化學(xué)介質(zhì)相遇，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生稀硫酸、硫酸鹽或其它化合物，煙氣溫度也同時降低到露點(diǎn)以下，這就給脫硫裝置帶來了露點(diǎn)腐蝕問題。
火電廠煙氣中含有SO2、NOx、HF、HCl等氣體。因此，脫硫系統(tǒng)洗滌液中含有H2SO4、HCl、HF等溶液，且含有20%左右的固體物。煙氣吸收塔入口溫度可高達(dá)160-180℃，且有一定的干、濕界面；吸收塔出口煙溫較低，為45-55℃左右，處于在露點(diǎn)以下。因此，濕法脫硫系統(tǒng)對材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴(yán)格；同時脫硫系統(tǒng)要求與電站主機(jī)、主爐同步運(yùn)行，因而對脫硫系統(tǒng)的可靠性、利用率和使用壽命要求也*。
研究選擇合適的耐腐蝕材質(zhì)是各國長期努力的目標(biāo)，1980年初，國內(nèi)的電力、冶金研究設(shè)計部門為了克服濕氣脫硫系統(tǒng)中脫硫塔、煙道和煙囪及襯里的腐蝕，一直在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。而引起國內(nèi)用戶廣泛注意的是耐蝕鱗片膠泥的適用性，根據(jù)樹脂基體基材的不同，有二種可供選擇：一種是環(huán)氧樹脂鱗片膠泥，；另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡稱為VEGF玻璃鱗片膠泥。相對而言，后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，目前在日本、美國等國家均采用后者。
3、玻璃鱗片膠泥的耐蝕機(jī)理
玻璃鱗片膠泥具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，這主要是與膠泥的組成有關(guān)。一般情況下，防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到腐蝕，基體樹脂首先產(chǎn)生失重、變色等情況，之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況，zui后導(dǎo)致防腐蝕層失效，尤其后者，由于滲透等因素，加速了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲入到防護(hù)層的內(nèi)部。因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時，應(yīng)采取有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的滲透作用。而VEGF鱗片膠泥比基體樹脂能夠提供更為有效的耐腐蝕性能，這主要是因為VEGF玻璃鱗片能夠有效的防止腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的物理滲透。
玻璃鱗片膠泥具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性是與其物料組成有關(guān)，一般情況下，VEGF鱗片膠泥含有10%-40%片徑不等的玻璃鱗片，膠泥在施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，客觀上相當(dāng)于有效地增加了防腐蝕層的厚度。同時，在無玻璃鱗片增強(qiáng)情況下，樹脂基體連續(xù)相中會存在大量的所謂的“缺陷"，如微孔、氣泡及其它微縫等，這些缺陷的存在會加速或加快腐蝕介質(zhì)的滲透過程，因為一旦介質(zhì)滲透到這些缺陷中，滲透的速度在得到提高的同時，接觸具有腐蝕性的介質(zhì)的基體連續(xù)相的面積也隨之會加大，從而更加速了物理滲透和化學(xué)腐蝕過程，而在VEGF玻璃鱗片膠泥中，由于平行排列的玻璃鱗片能夠有效的分割基體樹脂連續(xù)相中的這些“缺陷"，從而能夠有效的抑制腐蝕介質(zhì)的滲透速度。
另外，除了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲透之外，還存在著水蒸汽的滲透。通常情況下，高聚物材料的分子間距為10?，而對于水蒸汽來說，只要高聚物材料的分子間距達(dá)到3? ，水蒸汽就能容易地透過高聚物的單分子層。若基礎(chǔ)材料是碳鋼時，水蒸汽由于滲透而達(dá)到碳鋼表面后，并在氧氣存在情況下，會由于電化學(xué)反應(yīng)而生銹。VEGF鱗片膠泥在固化后，由于乙烯基酯樹脂的高交聯(lián)密度可以有效的減弱水蒸汽和腐蝕性化學(xué)介質(zhì)的滲透，并且如同上文中所述，VEGF的*結(jié)構(gòu)更能達(dá)到防滲透或減滲的效果，經(jīng)測定VEGF鱗片膠泥的水蒸汽擴(kuò)散速率為1.5×10-6g/hr.cm2。
固化后的VEGF鱗片膠泥是一種復(fù)合材料，其中基體樹脂起粘結(jié)作用，這個過程主要是：具有高度活性的不飽和雙鍵的基體樹脂通過交聯(lián)，形成三維的體型結(jié)構(gòu)，期間線性的高分子形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致化學(xué)體積的收縮；同時，在這分子中的不飽和雙鍵打開生成飽和單鍵時伴隨著分子體積的變化，有數(shù)據(jù)表明：液態(tài)樹脂中C=C基團(tuán)分子體積在固化后會縮小25%，這個樹脂固化過程中分子自由體積的變化，也是造成不飽和樹脂（包括乙烯基酯樹脂）收縮的一個重要原因。而收縮會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時會導(dǎo)致微裂紋等的出現(xiàn)，并且殘余內(nèi)應(yīng)力的存在會為微裂紋的擴(kuò)展提供了潛在條件。因此在選擇基體樹脂時，應(yīng)充分考慮樹脂在具有良好的耐腐蝕性能的同時，又要求樹脂具有較低的收縮率。由于加入了玻璃鱗片和其它填料等，VEGF鱗片膠泥的收縮率會大幅度降低。并且由于VEGF鱗片膠泥的中玻璃鱗片的存在可以起到降低固化后的殘余內(nèi)應(yīng)力的作用。這是因為：在樹脂基體中不規(guī)則分布的玻璃鱗片是一具有較大比面積的分散體，在膠泥固化后，樹脂由于固化收縮而產(chǎn)生的界面收縮內(nèi)應(yīng)力可以被玻璃鱗片所稀釋或松弛，因此有效的減弱了內(nèi)應(yīng)力影響；同時，雖然玻璃鱗片在樹脂基體連續(xù)相中是近乎平行排列，但還是存在一定的傾角，該傾角的存在可以有效的分割樹脂基體連續(xù)相為幾個小區(qū)域，使應(yīng)力不能相互影響或傳遞。
鱗片膠泥的特點(diǎn)
1、耐腐蝕性能好。由于VEGF鱗片膠泥采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能。
2、較低的滲透率。VEGF鱗片膠泥的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15倍，比普通環(huán)氧FRP高4倍。
3、鱗片膠泥具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結(jié)強(qiáng)度較高，而且VEGF鱗片膠泥與混凝土或碳鋼基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度高，與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度≥2.0Mpa，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5Mpa 。因此VEGF鱗片膠泥涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好，從而保證較好的耐蝕性。
4、耐溫差（熱沖擊）性能較好。涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂層與鋼鐵之間的線膨脹系數(shù)的差別，VEGF鱗片膠泥涂層的線膨脹為11.5×10-6/℃,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12×10-6/℃，兩者之間比較相近，使VEGF鱗片膠泥適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境，如電力系統(tǒng)中的FGD。在某些非正常情況下，F(xiàn)GD中的某些階段溫度可以達(dá)到200-250℃。我們進(jìn)行了耐熱沖擊性能試驗，即把涂有VEGF膠泥的鋼板交變放置在100℃沸水和0℃的冰水各1小時，經(jīng)100次交變試驗后未能有異常現(xiàn)象出現(xiàn)。
5、耐磨性好。VEGF鱗片膠泥在固化后的硬度較高，比普通醇酸漆高2-3倍，耐磨性較好，如VEGF鱗片膠泥的耐磨性為120mg（CS-17W-500g情況下），而受外機(jī)械損傷時，VEGF鱗片膠泥的破壞是局部的，其擴(kuò)散趨勢小，易于修復(fù)。
6、具有適中的造價。目前國內(nèi)外的FGD裝置中的選材主要有鎳基耐蝕合金；橡膠襯里，特別是軟橡膠襯里；合成樹脂涂層，特別是帶玻璃鱗片的樹脂；玻璃鋼；耐蝕塑料如聚四氟乙烯；不透性石墨；耐蝕硅酸鹽材料如化工陶瓷；人造鑄石等等。
7、工藝性較好。由于VEGF鱗片膠泥的固體成份較高，可以一次性成較厚的涂層，涂層方法可以是噴涂（spay coating）、滾涂(trowel coating)、刷涂（roller coating）等成型工藝，室溫下固化的特點(diǎn)。在VEGF鱗片膠泥涂層使用幾年后，若出現(xiàn)遭損壞的情況，只需在該處作簡單的處理即可進(jìn)行修復(fù)，并可繼續(xù)使用而不影響使用性能，具有修補(bǔ)性好的特點(diǎn)。
5、鱗片膠泥的使用
5.1 VEGF鱗片膠泥已成功應(yīng)用于發(fā)電廠FGD和冶煉廠硫酸系統(tǒng)煙道內(nèi)壁的防腐蝕襯里，有效地延長了防腐襯里的使用壽命。根據(jù)內(nèi)襯里基層材料的不同，有相應(yīng)不同的施工工藝要求。
5.1.1 在碳鋼基層上使用的方法：
（1）、基體檢查：
主要檢查項目為：①設(shè)備結(jié)構(gòu)能否進(jìn)行鱗片襯里施工（如設(shè)備內(nèi)部的局部結(jié)構(gòu)存在狹小的縫隙，施工工具無法深入其中），②焊縫的打磨，要求焊縫的高度不高于基體0.5mm，且與基體保證平滑過渡，③陰陽角的部位一定要保證拐角部位的圓角半徑R＞5mm。
（2）、噴砂處理：
鱗片襯里對基體噴砂處理的要求為Sa2.5級，即要求對金屬基體表面經(jīng)過噴砂處理后，表面呈現(xiàn)“銀白色"，鋼材表面無可見油脂、污垢、氧化皮、鐵銹、油漆涂層等附著物，任何殘留的痕跡僅是點(diǎn)狀的輕微色斑。
（3）、底漆涂刷：
噴砂后表面在一個工作輪班（8～12小時）之內(nèi)或在產(chǎn)生可見的表面銹斑之前上底漆。如果發(fā)生表面生銹，生銹區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)以上要求重新噴吹。通過刷或滾動上底漆。
—
（4）、膠泥涂抹：
膠泥涂抹時，底漆層必須已經(jīng)固化，且底漆層暴露在空氣中的時間不超過兩周。
鱗片膠泥施工采用涂抹磙壓法施工。
抹涂磙壓施工作業(yè)是通過作業(yè)人員用抹子、灰刀等工具按一定厚度要求和一定的涂抹方向涂抹到被防護(hù)的表面，再經(jīng)過壓磙（方向統(tǒng)一）壓光、除泡壓實(shí)、壓平、使鱗片按規(guī)定方向疊壓排列后固化成型。
（5）、局部FRP加強(qiáng)層：
在設(shè)備的陰陽角、人孔、支撐及接管處等部位結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為集中，由于鱗片襯里材料為熱固化材料，所以在材料固化過程中會在這些部位形成較大的熱應(yīng)力集中，為保證這些部位的防腐層質(zhì)量，需要在該部位加襯一層FRP加強(qiáng)層，從而確保這些部位的防腐層質(zhì)量。
FRP貼襯，一般采用手糊法，貼襯順序應(yīng)先立面后平面，先上后下，先里后外，先壁后底。一般采用間斷法施工，先涂刷膠料，再襯布或氈，趕走氣泡并貼緊，其上再涂膠料直至*漿布或氈沁透。FRP襯里施工后應(yīng)檢查其質(zhì)量，如有毛刺，流淌，氣泡等缺陷，應(yīng)清除修整，合格后方可繼續(xù)施工。在固化后，應(yīng)進(jìn)行全面質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷后應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。FRP加強(qiáng)層的施工環(huán)境要求與底漆涂刷的施工環(huán)境要求相同。）。
（6）、質(zhì)量檢測及修補(bǔ)驗收
等防腐層施工完畢并固化后，對施工過的防腐層根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測分為目測、厚度檢測、針孔檢測。當(dāng)沒有達(dá)到設(shè)計要求時，需要對防腐層進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)過程與鱗片襯里的施工過程近似。
（7）、面漆：當(dāng)一切防腐層檢測合格后，在內(nèi)襯層表面涂刷一層面漆。面漆的涂刷及環(huán)節(jié)要求與底漆相同。
（8）、VEGF鱗片膠泥涂層質(zhì)量控制。VEGF鱗片膠泥涂層的質(zhì)量好壞直接影響其耐腐蝕性能和使用壽命，因此應(yīng)對VEGF鱗片膠泥涂層的質(zhì)量加以嚴(yán)格控制。一般情況下，涂層的zui終檢測項目主要有：外觀缺陷、硬度、針孔測試、厚度測試、錘擊檢查等。
1. 外觀缺陷檢查：通過目測方法，要求防腐層表面整體均勻、平整，無漏涂，無特別明顯的不均勻狀況。
2、 厚度檢測：通過電磁測厚儀進(jìn)行厚度檢測，根據(jù)設(shè)計厚度要求進(jìn)行檢測，每平方米測3個點(diǎn)，要求達(dá)到襯里設(shè)計厚度的要求，當(dāng)厚度達(dá)不到要求時再涂抹一層鱗片膠泥，達(dá)到設(shè)計厚度的要求，并通過厚度檢測合格后為止。煙道部位的鱗片襯里厚度為2mm。
3、電火花檢測針孔測試：：通過電火花檢測儀對防腐層進(jìn)行100% 全面針孔檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在針孔時要進(jìn)行修補(bǔ)直至通過電火花檢測合格為止。修補(bǔ)過程為：表面處理（通過打磨來完成，即對不合格部位打磨至底層）——鱗片膠泥涂抹——檢測。
電火花檢測的電壓為7000V。（每增加1mm檢測電壓增加3000V）
4、 硬度：常用巴柯爾硬度來檢測，一般要求表面的硬度值不低于材料性能指標(biāo)提供值的90%。
5、 錘擊檢查：用木錘輕擊涂層表面，任意取點(diǎn)測試，不應(yīng)有不正常聲音。
5.1.2 在混凝土基層上使用的方法：
①基礎(chǔ)混凝土要求養(yǎng)護(hù)期不少于28天，表面含水率應(yīng)＜6%。首先中和去掉表面的堿性物質(zhì)，并之后利用噴砂或其它機(jī)械方法去除混凝土表面浮灰，清理干凈后，然后用VEGF樹脂打底一至二道，待干后施工。
②用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚的VEGF膠泥層，硬化后，再進(jìn)行第二刀刮鏝，直至達(dá)到規(guī)定厚度。一般在每涂1mm厚度時進(jìn)行檢測，以確認(rèn)涂層是否有針孔及其它瑕疵。
③凹凸部位，適當(dāng)增加厚度，或用FRP復(fù)合使用。
④用VEGF樹脂罩面一至二道。
6、玻璃鱗片膠泥的應(yīng)用
目前，玻璃鱗片膠泥已成為煙氣脫硫（FGD）防腐的技術(shù)，在美國和日本普遍使用，我國現(xiàn)運(yùn)行的引進(jìn)裝置中均采用此技術(shù)，那是正如上文提到的，由于VEGF鱗片膠泥具有抗?jié)B性好、施工難度小、易修補(bǔ)物理失效少和造價適中等的優(yōu)點(diǎn)。因此，VEGF鱗片膠泥在電力、冶金和化工等行業(yè)中廣泛使用，尤其是電力系統(tǒng)中的煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)中。
會員1.png)