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炼油厂大型湿式气柜新型 防腐涂装 工艺应用

2016-02-05 08:46【作者/来源:www.jshhqg.com
1 工程概况
        兰州石化公司炼油厂东油品车间的火炬 回收系统 30000m 气柜于 1997年 lO月投用。该气柜为螺旋湿式气柜,结构如图 1所示 ,气柜本体以 Q235一A为主。该 气 柜 操 作 温 度 为 一l9—40~C,压 力 为0.02MPa(最大 400mm水柱),介质为放空气体 (炼厂放空气体即瓦斯 ,主要成份 ,见表 1)。在实 际运行过程中工作环境极为恶劣 ,湿干交替 ,与瓦斯介质和水都有可能接触 ,介质中含有大量硫化氢。这些硫化氢、二氧化碳等气体与水结合 ,产生的新物质对气柜造成的腐蚀将是非常严重的。
        原内壁采用防腐材料为环氧煤沥青漆,外部采用氯磺化聚乙烯。2007年系统大检修 ,发现气柜 内壁防腐材料大面积脱落 ,原气柜经长时间使用 ,其防腐漆已起鼓、翘皮、脱落 ,气柜内外壁已严重腐蚀 ,尤其是 内壁点蚀严重 ,整个设备钢板减薄比较厉 害,甚至局部出现应力腐蚀裂纹或穿孔 ,导致气体泄漏 ,存在重大安全隐患。须部分更换后进行整体防腐。
30000m3气柜
 

采样分析结果

2 腐蚀机理
2.1 原电池腐蚀
       在酸和盐的水溶液中,由材质的非均匀性引起。
2.2 硫酸盐还原菌的腐蚀
        气柜底部的无氧给腐蚀创造 了条件 ,其环境适合硫酸盐还原菌的生长 ,引起 了针状或线状 的细菌腐蚀 ,也是电化学腐蚀 。例如 :4Fe+sO:一+4H2O —BFes+3Fe(OH)2+2OH一
2.3 氢 的腐蚀在腐蚀过程 中溶解的金属离子发生水 解 ,生成氢离子 :Fe“’+nH2O=Fe(OH) +nH’
         在反应 中生成 的氢离子与金属作用生成氢原子 ,氢原子还会向金属与涂料层间内部渗透扩散 ,一部分分散到金属的晶格中;另一部分在金属缺陷 内积聚形成氢分子,导致金属发生脆化 ;金属与涂料问的氢原子积聚成氢分子 ,在金属与涂料间形成气泡,导致涂料发生剥离。
2.4 氧的腐蚀
         在 中性、酸性水溶液中氧原子被大量消耗 ,就发生了氧腐蚀 的电极反应 。
         在中性溶液 中:O2+H2O+4e一 OH一
         在酸性溶液中:O2+4H +4e一 H2O
2.5 应力腐 蚀
         由于气柜本体 以 Q235一A为主,该材质中含有少量的硫、磷等杂质 ,在常温下,其中的硫 、磷杂质对应力较为敏感,特别是对焊缝热影区更为严重。当腐蚀发生在应力集 中区域时 ,储气柜在各种载荷作用下产生振动或扭 曲,腐蚀点就开裂 ,严重时将扩展成裂纹。此类腐蚀为应力腐蚀 ,它主要表现在气柜穹顶及导轨轨道附近。
3 主要防腐措施及分析
3.1 涂料防护法
         优点 :易实施维护,造价低 。
         缺点:保护性能一般 ,易发生局部腐蚀。
3.2 牺牲阳极保护法
         优点 :成本低、使用寿命长。
3.3 涂料与牺牲阳极相结合的联合保护方法涂料与牺牲阳极相结合的联合保护方法是 目前使用较广的一种方法 ,但在涂装体系的设计和实施尚存在一定问题 ,有时会发生局部失效。
3.4 热喷涂防腐涂层
         优点 :长效耐蚀。
         缺点:施工周期长 ,造价高 ,维护、维修不容易
4 防腐优化方案
4.1 防腐工艺设计及实施过程中需解决的问题
1)建立能够使设备 “安稳长满优 ”运行的防腐配套体系。
2)能够适应本地气候条 件及介质变动情况 的防腐配套工艺体系。在兰州冬冷夏热 ,气温在 一25~47.7℃之间 ,漆膜常因温 度的变化而被拉裂 ,因此,选用底漆必须考虑与气柜本体线膨胀系数的一致性。另外 ,还要考虑底漆与面漆能否配套使用 ,一般底漆的附着力和机械强度要高于面漆。面漆的选择,除了考虑耐蚀性、与底漆配套、抗温差变化外 ,还要考虑漆膜的封闭性、耐光性、耐低温性。
3)适应建设施工工期紧的要求,可以交叉开展施工作业而无需独立作业。
4)工程造价控制在合理的范围之内,经济技术指标最优。
5)在长期使用后 ,如 出现局部 防腐层失 效脱落 ,可以迅速有效地修复。
6)环保方面的要求。
4.2 重点部位防腐工艺
1)气柜外壁
2)气柜外底板
3)气柜内底板上表面及内壁
4.3 气柜防腐蚀涂层优化氯磺化聚乙烯涂料虽然具有耐老化、耐候性好的特点 ,但存在强度差、附着力欠佳及易粉化失光等缺陷,只能在干燥环境下施工 ,不能有湿度。而用环氧树脂高氯化聚乙烯涂料不仅可克服上述的各种缺陷 ,而且具有其共性的优点,使涂层具有 良好的柔韧性、抗冲击性、耐磨性 ,对金属、非金属具有 良好的粘接强度。优化方案 ,见表 2。
气柜 防腐蚀涂层体 系优化
4.4 本配套体 系的特点
1)主要采用无溶剂型长效重防腐涂料,目的是减少由于溶剂挥发而产生的针孔 ,大幅度减少涂层因针孔的存在而被介质穿透 的概率 ,从 而大幅度提高涂层的可靠性。
2)挥发物较少,施工过程对环境污染小,降低了对人体的损害。
3)便于施工 ,施工周期短。
4)涂装体系完整,有针对性的解决腐蚀问题,实现长效使用的目的。
5 涂装工程施工要点
1)重防腐蚀与一般防腐蚀不同,除了对涂料本身质量、性能要求较高之外,对涂装和施工的要求也比较高。
2)底材表面须经充分处理,处理程度与涂膜的耐久性密切相关。 日本关西涂料公司称 ,底材表 面对涂膜寿命的影响程度可达71%。因此,要特别重
视底材的表面处理。
3)涂膜厚度在强腐蚀环境 中应 ≥150p,m。对于某些腐蚀环境涂膜厚度应大于 250~m或更厚才行 。薄薄的一层涂料并不能对基体起到屏蔽作用,因为涂料的主要成膜物质是高聚物 ,有一定的透气性 ,气孔的平均直径一般都在 l0~ ~10 m 之间,而水 的分子直径通常只有几个 A(1A=10 。m),所 以,在涂层很薄时 ,它们是可 以自由通过并渗透到基体发生电化 学 腐 蚀。实 践 证 明,当漆 膜 厚 度 增 加 到150p~m以上时 ,其抗渗性大大提高。
4)涂装体系宜采用多道涂层体系 ,但对 于无溶剂型涂料可以采用一遍成型或两次成型。涂层间要相互 配套 。
5)每次防腐施工开始前必须检查露点 ,保证基材表面温度高于露点 3℃以上。
6)严格施工过程控制
(1)喷砂前的钢材表面处理和喷砂按规范 要 求所 有 锐 边 要 打磨 至半 径最 少 为3arm的圆角 ,清除所有毛刺、飞溅和焊渣 ,所有切割边缘的熔渣须清除干净。喷砂完毕钢材表面应达到Sa2.5级。粗糙度达到 40~80tzm,用粗糙度检测量具进行测量。
(2)涂料配制过程在施工时 的气温条件下 ,按施工说明书所示配方配制。混合油漆需注意 :施工前确保容器 内每一种成份被充分混合 ;确保双组分涂料 中的基料和固化剂充分混合 ,使之发生正确 、完全 的化学反应 。
(3)涂装过程
a.预涂。主要针对拐角处、孔洞处提前进行刷涂和滚涂 ,以方便大面积施工。
b.设定正确 的涂装 工艺参数。涂装工 艺有刷涂 、辊涂 、压缩空气喷涂和无气喷涂。其中无气喷涂是近几年来新型的涂装工艺 ,它是利用 特殊形式的气动、电动或其 它动力驱动 的液压 泵 ,使涂料形 成10-40MPa的高压 ,通过特殊的无气喷嘴瞬时喷出,使高压状态的涂料喷射成为极细的扇面形雾状,高速喷向被涂表面形成涂膜层。由于其喷涂是依靠涂料 自身液压瞬时喷射成为雾状 ,雾化状态 的涂料 中不含压缩空气 ,因而国际上称 :无空气喷涂 。气柜防腐施工时选用无气喷涂技术,严格按 JB/T9188—1999高压无气喷涂典型工艺进行操作和作业,其主要施工工艺参数 :喷嘴口径为 0.4~1ITI1TI,喷出压力为 15~20MPa,施工气温:≥5oC。
(4)水压试验后处理
罐体水压试验后 ,待水放净(10~15d),检查 内壁表面可能出现的锈点,将其打磨至金属本色 ,按涂装工艺补涂至所需厚度。此工序可确保涂膜成型后的完整性 ,杜绝局部破坏 。
6 结语
本例在涂层体系及施工工艺的选择过程中主要着眼于:
1)可靠性 ,即选材及施工控制环节均满足 了尽可能降低在设备投用后点蚀或其他类型的腐蚀破坏的可能性。
2)稳定 性 ,重 型防腐 涂料 在相 同或类 似 的介质、环境条件下 ,在国内外经过实验及实践检验其有效性是显著 的,并可以长期使用。
3)系统性。整 个防腐体 系包 括作业过程 由环境、介质的分析出发 ,结合安装过程具体条件,考虑到了安全环保等各方面的因素,兼顾 了专业施工过程 中的细节 ,形成较为完备的系统。
4)先进性 ,针对工程具体特点 ,综合选用新型防腐涂装工艺 ,优化施工方案。该气 柜在 2007年防腐施工后投用至今 ,使用状况 良好。
 

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