煙囪防腐材料的檢測(cè)及性能評(píng)價(jià)

1、天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì) 院 我院是化學(xué)工業(yè)十大重點(diǎn)科研院所之一。主要 從事化工機(jī)器、化學(xué)工程及設(shè)備、材料及腐蝕 防護(hù)、儀器儀表、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制及環(huán)保技 術(shù)與設(shè)備等領(lǐng)域的研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、 推廣應(yīng)用等工作。 防腐材料的研發(fā)和防腐工程一直是我院的技術(shù) 重點(diǎn)，在化工系統(tǒng)享有很高的聲望和權(quán)威，目 前在防腐領(lǐng)域普遍使用的實(shí)用防腐蝕施工技 術(shù)手冊(cè)就是由我院組織編寫(xiě)的。 化學(xué)工業(yè)非金屬材料和設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn) 中心 成立于1982年，是經(jīng)國(guó)家認(rèn)可委認(rèn)證通過(guò)的國(guó) 家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，主要從事非金屬防腐材料和設(shè) 備的檢測(cè)。自成立以來(lái)的三十年中，為石化、 化工、冶金、制藥、染料、電力等行業(yè)使用的 非金屬設(shè)

2、備和材料進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，積累了大 量的檢測(cè)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了一批具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 和科學(xué)評(píng)判能力的檢測(cè)技術(shù)人員。 在化工生產(chǎn)中，非金屬材料和設(shè)備主要用于防 腐蝕，我中心的專業(yè)特長(zhǎng)就是對(duì)材料耐腐蝕性 能檢測(cè)和評(píng)價(jià)，以保證化工生產(chǎn)的安全運(yùn)行。 本人簡(jiǎn)介 南京化工大學(xué)畢業(yè)后分配到天華院非金屬 檢驗(yàn)中心，二十多年來(lái)，一直從事玻璃鋼、 塑料、陶瓷、搪玻璃、石墨材料的性能檢 測(cè)和材料在腐蝕、高溫工況下使用的可靠 性評(píng)價(jià)以及材料腐蝕失效原因分析。 2000年任全國(guó)搪玻璃設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委 員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)，2001年任化學(xué)工業(yè)非金屬 材料和設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心主任。 2005年任全國(guó)非金屬化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技 術(shù)委員會(huì)副秘書(shū)

3、長(zhǎng)。 1、引言 隨著脫硫裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行，煙囪腐蝕問(wèn)題隨著脫硫裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行，煙囪腐蝕問(wèn)題 日益突出，甚至影響到了煙囪的結(jié)構(gòu)安全，引日益突出，甚至影響到了煙囪的結(jié)構(gòu)安全，引 起發(fā)電企業(yè)的普遍關(guān)注，特別是近幾年防腐的起發(fā)電企業(yè)的普遍關(guān)注，特別是近幾年防腐的 煙囪，煙囪，不少出現(xiàn)防腐層開(kāi)裂、脫落、腐蝕等破不少出現(xiàn)防腐層開(kāi)裂、脫落、腐蝕等破 損現(xiàn)象，導(dǎo)致煙囪冷凝液滲漏，嚴(yán)重危及煙囪損現(xiàn)象，導(dǎo)致煙囪冷凝液滲漏，嚴(yán)重危及煙囪 安全，令人擔(dān)憂。安全，令人擔(dān)憂。 實(shí)現(xiàn)煙囪安全可靠運(yùn)行是本次大會(huì)的目的！實(shí)現(xiàn)煙囪安全可靠運(yùn)行是本次大會(huì)的目的！ 引言 材料的性能是決定防腐成功的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。 巧婦難為無(wú)米之炊，沒(méi)有好

4、的、適用的材料， 再好的施工也沒(méi)有意義。 不同的使用工況，對(duì)材料性能的要求不同。 不同的材料，需要檢測(cè)的項(xiàng)目也不同，針對(duì)我 國(guó)火電廠脫硫煙囪的運(yùn)行工況，對(duì)防腐材料提 出以下性能要求和檢測(cè)、評(píng)價(jià)方法，同時(shí)對(duì)煙 囪防腐提出建議。 2、國(guó)內(nèi)、外煙囪運(yùn)行工況差異 國(guó)外：為單一濕煙氣運(yùn)行。 國(guó)內(nèi)：濕煙氣運(yùn)行為主，干、濕煙氣交替運(yùn)行。 干煙氣運(yùn)行時(shí)：煙氣溫度125160，最高 可達(dá)180左右，煙氣中含有大量的粉塵； 濕煙氣運(yùn)行時(shí)： 有GGH，煙氣溫度低于80， 沒(méi)有GGH，煙氣溫度低于50，煙氣溫度在露 點(diǎn)以下，含水量高，煙囪內(nèi)壁有大量冷凝液，PH值 為23，其中含有低濃度的硫酸、鹽酸、硝酸、磷 酸和氫氟

5、酸等，具有較強(qiáng)的腐蝕性。 2、煙囪冷凝液濃度 經(jīng)我中心對(duì)國(guó)內(nèi)幾家電廠（其中有西南的高含硫煤使用廠）煙氣冷凝液中 H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4和HF含量進(jìn)行分析檢測(cè)，數(shù)據(jù)如下： H2SO4 : 0.132.03% HCl: 0.00260.031% HNO3 : 0.00320.030% H3PO4 : 0.00020.012% HF: 0.0000940.0092% 2、煙囪運(yùn)行工況 國(guó)外煙囪國(guó)內(nèi)煙囪 國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn) 只能借鑒！ 不能照搬！ 3、煙囪防腐材料的性能要求 針對(duì)煙囪的運(yùn)行工況，對(duì)防腐材料的性能提出以下要求： 優(yōu)良的 耐溫性 能 優(yōu)良的 耐溫急 變性能 優(yōu)良的 熱老化 性

6、能 抗拉、 抗壓強(qiáng) 度 優(yōu)良的 耐磨性 能 優(yōu)良的 耐腐蝕 性能 優(yōu)良的 附著性 能 優(yōu)良的 抗?jié)B性 3、煙囪防腐材料的性能要求 FGD停運(yùn)時(shí)，從旁路煙道進(jìn)入煙囪的干煙氣溫度達(dá) 130150，鍋爐事故裝態(tài)下煙氣的短期溫度高達(dá)230，這 就要求防腐材料要有長(zhǎng)期承受140左右溫度和短期使用溫度 可達(dá)230的優(yōu)良耐高溫性能。 高溫干煙氣，對(duì)耐腐蝕金屬的破壞性是很小的，但是， 對(duì)膠粘劑、玻璃鋼、玻璃鱗片膠泥、塑料等有機(jī)材料的破壞性 非常大，目前，能長(zhǎng)期在130150下，短期可在230使用 的有機(jī)材料很少，特別是在腐蝕環(huán)境下。 3、煙囪防腐材料的性能要求 干濕煙氣交替運(yùn)行時(shí)，干煙氣攜帶的大量熱量，突然進(jìn)

7、入 煙道，對(duì)煙囪內(nèi)防腐材料會(huì)造成熱沖擊破壞，特別是泡沫玻璃 磚和陶瓷磚，熱沖擊會(huì)造成泡沫磚開(kāi)裂，甚至炸裂。 3、煙囪防腐材料的性能要求 有機(jī)材料隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)緩慢老化，溫度高會(huì)加速老 化速度，因此，對(duì)膠粘劑、玻璃鋼、塑料等有機(jī)防腐材料，要 求要有優(yōu)良的耐熱老化性能。采用泡沫玻璃、陶瓷磚做煙囪防 腐材料，除輕質(zhì)、耐腐蝕性能以外，主要是泡沫磚有優(yōu)良的絕 熱性能，可保證底部膠粘劑長(zhǎng)期處于較低溫度狀態(tài)，延緩老化。 3、煙囪防腐材料的性能要求 高溫?zé)煔?，?huì)引起煙囪受熱膨脹，特別是鋼內(nèi)筒煙囪，膨脹量更大，煙 囪基體和防腐層膨脹系數(shù)的差異，會(huì)對(duì)防腐層造成拉或壓應(yīng)力的破壞，因此， 要求防腐材料要有一定的

8、抗拉、抗壓強(qiáng)度。 煙氣中含有大量的粉塵，隨煙氣高速流動(dòng)，對(duì)煙囪內(nèi)壁沖刷磨損很大， 又由于煙囪長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，長(zhǎng)期的磨損，要求防腐材料要有優(yōu)良的耐磨性能， 特別是檔煙墻，煙囪自與水平煙道接口60m高度以下區(qū)域。 3、煙囪防腐材料的性能要求 1、酸的濃度非常低 2、對(duì)非金屬材料的腐 蝕性是非常小的 3、對(duì)于耐腐蝕合金腐 蝕性很強(qiáng)，因?yàn)?，冷?液中含有Cl-1 和HF酸， Cl-1 會(huì)富集對(duì)耐腐蝕合金 形成點(diǎn)腐蝕，穿孔，HF 酸對(duì)合金形成點(diǎn)蝕和縫 隙腐蝕。 鎮(zhèn)海電廠0.130.00260.0160.00140.0002 南京電廠0.520.0310.030.00920.0011 重慶珞璜1.650.0

9、1810.00675E-056E-07 重慶珞璜4# 1.10.010.00320.00630.0013 中寧電廠3.030.340.00949.4E-050.012 H2SO4 HCl HNO3 HF H3PO4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 % 煙囪冷凝液中各種酸含量煙囪冷凝液中各種酸含量 3、煙囪防腐材料的性能要求 煙囪內(nèi)壁防腐材料與煙囪基體要有優(yōu)良的附著性能，特別是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期 高溫運(yùn)行和多次溫度高低變化后，仍能保證與基體良好的粘結(jié)強(qiáng)度不脫落， 才能保證煙囪長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。 煙氣正壓運(yùn)行時(shí)，冷凝液的滲透力增加，腐蝕性介質(zhì)會(huì)滲透防護(hù)層到 達(dá)煙囪基體，對(duì)基體腐蝕，造成防腐層開(kāi)裂

10、脫落，嚴(yán)重時(shí)危及煙囪安全。因 此，防腐層應(yīng)有優(yōu)良的抗?jié)B性能。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 耐蝕金屬（鎳基合金、鈦合金、純鈦） 泡沫玻璃（陶瓷）磚和膠粘劑 玻璃鋼（樹(shù)脂和玻璃纖維的復(fù)合體） 玻璃鱗片膠泥（樹(shù)脂和玻璃鱗片的混合體） 耐高溫耐腐蝕涂料（通過(guò)改性，使原有材料的耐溫性能大大提高） 塑料（如聚四氟乙烯） 目前，還沒(méi)有國(guó)家、或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙囪用防腐材料的性能提出 統(tǒng)一的技術(shù)要求和檢測(cè)方法，材料性能的優(yōu)劣只能采取對(duì)比的方法。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 具有優(yōu)良的耐溫、耐磨、抗?jié)B和力學(xué)性能 考核其耐混合酸（H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4和HF）和煙囪冷 凝液腐蝕性能，混合酸的濃度應(yīng)大于煙囪

11、冷凝液中酸的濃度。 在塑料容器中進(jìn)行試驗(yàn)，配置好的試驗(yàn)混合液在貯存和試驗(yàn)過(guò)程中 不能接觸玻璃。 煙氣從濕煙氣轉(zhuǎn)為干煙氣時(shí)，高溫干煙氣對(duì)煙囪內(nèi)壁的冷凝液有 蒸發(fā)、濃縮的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程雖然時(shí)間很短，但對(duì)耐蝕金屬影響很大， 應(yīng)引起重視。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成 優(yōu)良的耐溫性能 優(yōu)良的抗?jié)B性能 優(yōu)良的保溫性能 耐溫差急變，耐磨性能較差。 煙囪冷凝液對(duì)泡沫磚的破壞性很小，造成泡沫磚破壞的主要原因是 溫差急變，煙氣從濕煙氣轉(zhuǎn)為干煙氣時(shí)，高溫?zé)煔鈱?duì)泡沫玻璃磚防腐層 形成高溫沖擊，導(dǎo)致泡沫磚開(kāi)裂。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 大部分為含硅類膠粘劑。 對(duì)其耐高溫、耐老化、耐腐蝕、抗拉強(qiáng)度、附著

12、性進(jìn)行檢測(cè)。 大部分膠粘劑耐高溫、耐熱老化、耐腐蝕性能較 差。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 樹(shù)脂 玻璃 纖維 玻璃 鋼 樹(shù)脂 玻璃鱗 片 玻璃鱗 片膠泥 目前，采用玻璃鋼內(nèi)筒煙囪已經(jīng)成為國(guó)外煙囪防腐 的趨勢(shì)，但國(guó)外只是用于濕煙囪。 玻璃鱗片防腐層具有優(yōu)良的抗?jié)B性和耐磨性，但整 體強(qiáng)度差，只能作為內(nèi)襯層。 樹(shù)脂的耐高溫、耐熱老化、 耐腐蝕性能是材料好壞的關(guān)鍵。 導(dǎo)致玻璃鋼、玻璃鱗片防腐層老 化、碳化開(kāi)裂的主要原因是高溫 煙氣。 要特別說(shuō)明的是，樹(shù)脂、有 機(jī)膠粘劑、涂料等有機(jī)材料最高 使用溫度分空載溫度和在腐蝕狀 態(tài)下的溫度。 4、煙囪防腐材料性能檢測(cè) 近幾年，為了滿足我國(guó)火電廠煙囪防腐的需求，國(guó)內(nèi)

13、外企業(yè)通過(guò)改性、 雜化等方式研制出耐高溫耐腐蝕涂料，為了提高耐腐蝕涂料的施工厚度、整 體強(qiáng)度和耐磨性，防止開(kāi)裂，加入玻璃纖維或石英粉等材料。 耐腐蝕涂料應(yīng)測(cè)試以下性能： 耐高溫 耐熱老化 耐腐蝕 耐磨 抗拉強(qiáng)度 附著性 主要的固化性能： ASTM D695 抗壓強(qiáng)度110 Mpa ASTM D638 拉伸強(qiáng)度30 Mpa ASTM D790 彎曲強(qiáng)度50 Mpa 肖氏硬度D89 ASTM D 150(150KHz) 電容率3.0 最高溫度240 ASTM D 648測(cè)試熱變形溫度150 耐高溫耐腐涂料宣傳性能 耐腐蝕性能：在25度時(shí)養(yǎng)護(hù)10天，在21度時(shí)測(cè)試。養(yǎng)護(hù)溫度更高防化學(xué)性能更好。 1-

14、長(zhǎng)時(shí)間浸泡 2-短時(shí)間浸泡 耐高溫耐腐涂料宣傳性能 10%乙酸 2 丙酮 1 20%磷酸 1 鹽水 1 冰醋酸 2 氯化銨 1 5%硫酸 1 污水 1 5%鹽酸 1 啤酒 1 20%硫酸 1 5%氫氧化銨 1 10%鹽酸 1 二氯甲烷 2 氰化鈉 1 20%氫氧化銨 1 濃鹽酸 1 柴油 1 5%氫氧化鉀 1 甲苯 2 5%硝酸 2 異丙醇 1 20%氫氧化鉀三氯乙烷 1 5%氫氧化鈉 1 10%硝酸 2 煤油 1 白酒 1 20%氫氧化鈉 1 5%磷酸 1 汽油 1 二甲苯 1 在80，2%H2SO4、0.1%HCl、 0.1%HNO3和0.1%H3PO4混合酸 中浸泡168 h后的試樣。

15、經(jīng)經(jīng)230高溫試驗(yàn)的涂料試樣高溫試驗(yàn)的涂料試樣 經(jīng)經(jīng)200溫差急變?cè)囼?yàn)后的涂料試樣溫差急變?cè)囼?yàn)后的涂料試樣 5、煙囪防腐材料性能檢測(cè)方法的設(shè)計(jì) 以煙囪運(yùn)行 工況為依據(jù) 濃度、溫度均 要略高于實(shí)際 應(yīng)考核材料 對(duì)混合介質(zhì) 的耐腐蝕性。 6、煙囪防腐材料性能綜合評(píng)價(jià) 通過(guò)各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)材料的耐腐蝕性能進(jìn)行 評(píng)價(jià)是很復(fù)雜的。試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能說(shuō)明一切，評(píng)價(jià)是在試驗(yàn)方法 選擇正確，試驗(yàn)數(shù)據(jù)保證準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn) 過(guò)程和最終發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，通過(guò)長(zhǎng)期積累的豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專 業(yè)知識(shí)，對(duì)材料使用可靠性的綜合評(píng)判。在評(píng)判時(shí)還應(yīng)分清主 要性能和次要性能，不能一概而論。 7、對(duì)煙囪防腐的幾點(diǎn)建議 標(biāo)

16、準(zhǔn)對(duì)試樣的制作、養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)都有明確的規(guī)定。 需方應(yīng)派人抽樣或監(jiān)督抽樣 隨機(jī)抽樣 覆蓋全部受檢物品 確保取樣的真實(shí)性和代表性，這對(duì)檢測(cè)非常重要。 7、對(duì)煙囪防腐的幾點(diǎn)建議 專業(yè)的檢測(cè)機(jī) 構(gòu) 正確的檢測(cè)方法 大量的檢測(cè)數(shù)據(jù) 用戶 很難取舍和判斷好壞 檢驗(yàn)報(bào)告 及 評(píng)價(jià)報(bào)告 方便選擇和判斷 綜合評(píng)價(jià) 確保準(zhǔn)確性 7、對(duì)煙囪防腐的幾點(diǎn)建議 近幾年： 煙囪施工隊(duì)的選擇只注重有沒(méi)有高空施工資質(zhì)； 對(duì)防腐施工經(jīng)驗(yàn)和能力沒(méi)有提出明確的要求； 前期煙囪防腐短期內(nèi)出現(xiàn)的失敗，與施工隊(duì)伍 的經(jīng)驗(yàn)欠缺和質(zhì)量意識(shí)單薄不無(wú)關(guān)系。 三 分 材 料 七 分 施 工 7、對(duì)煙囪防腐的幾點(diǎn)建議 對(duì)防腐施工 工藝進(jìn)行專 家論證，確

17、 保施工工藝 正確，沒(méi)有 紕漏。 環(huán)形支撐 樑 水平煙道 與煙囪連 接處 積灰平臺(tái) 與煙囪連 接處 牛腿 對(duì)施工工人進(jìn) 行崗前培訓(xùn)， 保證施工質(zhì)量 非常重要。 明確施工 方法 掌握施工 技巧 嚴(yán)格按照 要求施工 7、對(duì)煙囪防腐的幾點(diǎn)建議 有的防腐材料（主要指樹(shù)脂和膠粘劑）需經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間或加溫一段 時(shí)間才能達(dá)到完全固化。 對(duì)于工期特別緊的工程，沒(méi)有足夠的時(shí)間讓防腐層完全固化，一旦啟 機(jī)，防腐層經(jīng)受高溫?zé)煔獾耐蝗粵_擊，對(duì)防腐層的破壞是非常大的。 不論是需加熱固化的防腐層，還是常溫可固化的防腐層，第一次使用 時(shí)應(yīng)盡量有一個(gè)緩慢升溫的過(guò)程! 2、國(guó)內(nèi)、外煙囪運(yùn)行工況差異 國(guó)外：為單一濕煙氣運(yùn)行。 國(guó)

18、內(nèi)：濕煙氣運(yùn)行為主，干、濕煙氣交替運(yùn)行。 干煙氣運(yùn)行時(shí)：煙氣溫度125160，最高 可達(dá)180左右，煙氣中含有大量的粉塵； 濕煙氣運(yùn)行時(shí)： 有GGH，煙氣溫度低于80， 沒(méi)有GGH，煙氣溫度低于50，煙氣溫度在露 點(diǎn)以下，含水量高，煙囪內(nèi)壁有大量冷凝液，PH值 為23，其中含有低濃度的硫酸、鹽酸、硝酸、磷 酸和氫氟酸等，具有較強(qiáng)的腐蝕性。 2、煙囪運(yùn)行工況 國(guó)外煙囪國(guó)內(nèi)煙囪 國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn) 只能借鑒！ 不能照搬！ 3、煙囪防腐材料的性能要求 有機(jī)材料隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)緩慢老化，溫度高會(huì)加速老 化速度，因此，對(duì)膠粘劑、玻璃鋼、塑料等有機(jī)防腐材料，要 求要有優(yōu)良的耐熱老化性能。采用泡沫玻璃、陶瓷磚做煙囪防 腐材料，除輕質(zhì)、耐腐蝕性能以外，主要是泡沫磚有優(yōu)良的絕 熱性能，可保證底部膠粘劑長(zhǎng)期處于較低溫度狀態(tài)，延緩老化。 主要的固化性能： ASTM D695 抗壓強(qiáng)度110 Mpa ASTM D638 拉伸強(qiáng)度30 Mpa ASTM D790 彎曲強(qiáng)度50 Mpa 肖氏硬度D89 A