煙囪耐高溫防腐涂料現(xiàn)狀分析與ZS-1041使用分析

 志盛威華  周工

     煙囪煙道是電力、熱力、燃氣等行業(yè)不可少的建筑，為達到長期安全運行，其結(jié)構(gòu)的耐久性就占有相當重要的地位，無論磚混結(jié)構(gòu)還是鋼結(jié)構(gòu)大多采用耐高溫內(nèi)襯+耐防腐層，國內(nèi)采用最多的是玻璃鱗片膠泥防腐，玻璃鱗片材料固話后呈脆性，耐溫特性和耐溫沖擊特性較差，極易造成鱗片襯里在高溫和高低溫熱沖擊下，發(fā)生開裂、脫層現(xiàn)場，通過本文介紹國內(nèi)煙囪煙道防腐方案介紹和對比，以及ZS-1041如何解決高溫下煙氣腐蝕問題。   

一、  國內(nèi)煙囪、煙道防腐現(xiàn)狀分析

煙道防腐，煙囪防腐，如果是僅僅濕熱酸腐蝕的話，這個在國內(nèi)已經(jīng)得到很好的解決了，經(jīng)歷了2000至今的發(fā)展，目前基本以玻璃鱗片膠泥方案為主，當然也存在KPI、磚板內(nèi)襯等方案，但在中低溫以及一般的高溫時，玻璃鱗片膠泥的方案已經(jīng)被大家所認同，盡管不一定是最完美的解決方案，但從性價比，使用壽命等各方面綜合來看，玻璃鱗片膠泥內(nèi)襯的方案確實是好的選擇。
      國內(nèi)做防腐的工程公司正在越來越多得遇到一些更加棘手的問題：電廠原煙道、煙囪、鍋爐原煙道、煙囪高溫防腐，特別是特高溫，瞬間高溫達200度以上，長期溫度也接近180度，并且基材有鋼質(zhì)的，也有混泥土基材的，在實際運行過程中，會時常出現(xiàn)溫度時高時低，運行環(huán)境的溫度驟變很厲害。
      目前國內(nèi)做這一行的工程公司很多，材料商也很多，提出來的方案五花八門，但是真正經(jīng)歷了五年以上的實際環(huán)境運行的成功案例，幾乎沒有。下面就目前國內(nèi)防腐行業(yè)在高溫煙囪防腐領域所提出來的方案一一分析其優(yōu)缺點，供所參考。

二、防腐方案介紹和分析
     特高溫煙道煙囪的防腐方案，目前主流的有：乙烯基酯樹脂（VER）玻璃鱗片膠泥、VER膠泥玻璃鋼復合、VER膠泥勾縫磚板內(nèi)襯（賓高德?；u、耐酸磚、耐酸陶瓷等）、耐酸KPI膠泥、KPI膠泥勾縫磚板內(nèi)襯、OM涂料、鈦合金哈氏合金等等合金方案。
     特高溫煙道煙囪的防腐方案設計，關(guān)鍵考慮點：防腐、抗?jié)B、防脫落。防腐由材料本身材質(zhì)的耐酸性，尤其是高溫下的耐酸性決定的；抗?jié)B主要由防腐涂層的厚度，有機/無機成份的固化物的致密性決定的；防脫落主要是由施工質(zhì)量、基材的處理好壞、防腐材料本身的耐溫驟變性能高低以及防腐涂層的耐應力變化優(yōu)劣決定的。

三、腐蝕工況分析

煙氣溫度一般在70℃--500℃左右,部分工況煙氣溫度會達到1000℃，煙氣流速一般都在5米/秒以上，粉塵顆粒物粒徑大小在0.3毫米以上，粉塵濃度在10%以上，相對濕度為3-10%,含有灰分及各種腐蝕性成分,如SO2、HCl、NO2及鹽霧等，甚至有的煙氣中含有HF強腐蝕氣體存在，有酸堿腐蝕，低溫煙氣還會有冷凝水腐蝕，而且在脫硫過程中,又具有酸堿介質(zhì)交替的情況發(fā)生,因此設備腐蝕嚴重,防腐條件要求比較苛刻。需要重點指出煙囪本體的腐蝕主要是防腐內(nèi)襯損壞，酸液滲透到煙囪本體或者是通過牛腿滲透到煙囪本體。水平煙道和積灰平臺如沒有良好的防腐和疏水裝置，對水平煙道及煙囪積灰平臺會造成很大的腐蝕。

煙囪防腐內(nèi)襯損壞原因包括施工中漆膜厚度薄，煙囪表面不平整，形成積液，腐蝕加重；煙氣粉塵沖刷嚴重部位沒有進行加厚處理；材料的線膨脹系數(shù)過小，表面形成裂紋、龜裂等缺陷，施工中的缺陷問題需要施工方規(guī)范施工來解決，避免減小人為影響。

四、ZS-1041煙氣防腐涂料

4.1產(chǎn)品背景

近年來，在煙囪煙道腐蝕涂層研發(fā)和實踐中，志盛威華工程師通過對上百家煙囪煙道成功與失敗的防腐案例進行經(jīng)驗分析總結(jié)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，經(jīng)過廣泛學習交流，采用新技術(shù)新方法，不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，推出1041煙氣防腐涂料。

1041煙氣防腐涂料的推出，避免玻璃鱗片膠泥不耐高溫偏脆和APC抗?jié)B弱基材要求高成本貴的不足，同時綜合兩種方案的優(yōu)點。

4.2產(chǎn)品介紹及參數(shù)

涂料的成膜物質(zhì)以無機聚合物為主的互穿網(wǎng)絡聚合物作為成膜物質(zhì)，溶液中含硅無機聚合物作為主鏈，高溫嫁接有機聚合物改性樹脂，得到交替排列組成的多嵌段嫁接無機—有機螯合聚合物，通過PIN對樹脂改進，既能發(fā)揮有機樹脂軟段柔韌性，提高基材粘接力，同時又發(fā)揮無機聚合物耐高溫作用，從而涂料成膜性好，附著力高，涂層光滑自潔，耐溫高，成膜致密降低介質(zhì)損耗率的特點。

磚、水泥的線膨脹系數(shù)為10-14×10^-6/℃，鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12-18×10^-6/℃，而玻璃鱗片類的線膨脹系數(shù)大約為1.15×10^-6/℃，與基材相差了一個數(shù)量級，在溫度變化時，容易出現(xiàn)溫差應力，導致涂層應力開裂（幾油幾布的涂刷主要就是防裂），由于該材料涂層較厚，熱傳遞會因此受到一定影響，煙道內(nèi)壁溫度與涂層表面溫度會存在相對較大的差異，應力開裂的風險因此而加大。雖玻璃鱗片通過幾油幾布的工藝可以預防短期應用內(nèi)的應力開裂，但如特殊工況出現(xiàn)得較為頻繁時，涂層及防裂布會因多次變形而產(chǎn)生疲勞，最終出現(xiàn)裂紋。

      ZS-1041煙氣防腐涂料的線膨脹系數(shù)為16-23×10^-6/℃，與煙道用的基材線膨脹系數(shù)處于同一數(shù)量級，兩者相差不大，因該涂層為薄涂即可，導熱速度較快，能很快與基材達成溫度平衡，在遇到急冷急熱狀況時形變幾乎與基材保持一致，不易產(chǎn)生溫差應力造成漆膜的損壞。

一個良好的線膨脹系數(shù)，是由無機填料體現(xiàn)出來，涂料采用無機抗腐蝕耐磨材料，如納米硅微粉、碳化硅、氮化硼、石墨、超細金屬氧化物等涂料固體顏料,在高溫下形成耐磨陶瓷功能，使涂層具有高硬度，高耐磨，防蝕性，耐高溫、抗沖擊性和好的延展性。涂料并且使用無機陶瓷纖維，增加涂層內(nèi)聯(lián)交強性，進一步增強涂層的抗沖擊性。

涂層線膨脹系數(shù)與基材接近，在遇到溫變大時，形變與基材保持一致，煙氣溫度越高溫變越大，煙氣一般溫度在70-500℃，對于有脫硫裝置的煙囪，煙氣溫度一般會低于100℃，標準規(guī)定的250℃耐溫極限能滿足大多工況，但不能滿足某些特殊工況，包括事故狀態(tài)。

ZS-1041煙氣防腐涂料耐溫幅度可達750℃，可長期在600℃正常使用，這一性能使得煙道防腐蝕更為可靠，減少因特殊工況帶來的防腐蝕涂層破壞，通過提高耐溫度數(shù)和與基材良好的線性膨脹系數(shù)，使涂膜擁有好的耐高溫溫變性能。

耐水防滲

由于煙氣中含水，如果加裝了濕法脫硫裝置，煙氣中的含水量會更高，此項雖是在檢測吸水率但實際考究的是涂料的致密性、抗?jié)B透性，致密抗?jié)B無溶脹是防腐蝕涂料必備的特性。普通防腐蝕涂料如玻璃鱗片膠泥采用的是片狀玻璃鱗片，直徑大概在0.2mm左右，在涂層成膜時玻璃鱗片呈魚鱗狀搭接從而具有極好的防滲性。但具有0.2mm直徑的玻璃鱗片尺寸偏大，加之玻璃鱗片密度較大在工作液中的分散會存在不均一性，存在鱗片搭接不均的情況，加之在施工時由于粘度、溫度、施工方法等原因，可能會架空搭接出現(xiàn)空鼓，防滲性能下降。

耐水性

之前提到煙氣中含有水分，在煙囪煙道部分區(qū)域會有冷凝水腐蝕，冷凝水的腐蝕相對于煙氣腐蝕嚴重程度更高，基材表面未找平位置會出現(xiàn)積液，積液腐蝕性更高，也是容易出現(xiàn)壞點部位，施工中需要增加厚度來增強防腐性能。ZS-1041煙氣防腐涂料可長期耐酸浸泡、堿浸泡以及NaCl溶液浸泡，具備全面的抗?jié)B耐腐蝕性能，可針對煙道有可能出現(xiàn)的各種腐蝕。該項性能的測試，試驗標準酸液為Liu酸，但實際上煙氣中的腐蝕介質(zhì)卻遠不止硫化物，特別是有脫硫裝置的煙道脫硫后煙氣中僅含微量硫化物，煙氣的主要腐蝕介質(zhì)為CL-，對于濕法脫硫，煙氣中可能還會存在堿性物質(zhì)，因此在考慮酸腐蝕（硫化物）的同時還應考慮CL-腐蝕、堿腐蝕。

好的解決方案和適合的產(chǎn)品，需要通過精準的售前溝通分析，對腐蝕原因分析、實際工況總結(jié)和產(chǎn)品性能掌握等各種前期技術(shù)交流，前期工作信息了解離不開志盛威華工程師深厚的防腐經(jīng)驗和實際應用的積累，能夠切中時弊的解決防腐難題。

在施工完設備使用過程中，及時跟蹤使用效果，收集使用數(shù)據(jù)，做到涂層工況匯總，及時總結(jié)經(jīng)驗，編寫應用報告。

六、作者介紹

    周工    北京志盛威華化工有限公司涂料工程師

    主要涉及高溫防腐、高溫抗氧化、隔熱保溫等復雜工程問題分析及解決預案，主要涉及防腐領域包括電力、燃氣、海工、化工等行業(yè)設備及鋼結(jié)構(gòu)；在水泥回轉(zhuǎn)窯、設備及管道的隔熱保溫方案，有豐富經(jīng)驗；堅持以問題為導向，對客戶遇到的“偏難怪”難點問題，提供適合的技術(shù)解決方案。