不銹鋼酸洗生產(chǎn)線防腐蝕樹脂的選用

1、不銹鋼酸洗項(xiàng)目中防腐蝕材料及結(jié)構(gòu)選擇杜步虎王天堂陸士平(上海富晨化工有限公司上海 200233摘要:本文根據(jù)不銹鋼酸洗項(xiàng)目中腐蝕介質(zhì)的狀態(tài),主要分析了常見防腐蝕材料的不同的性能,對酸液貯罐、地面、設(shè)備、地溝地坑、廢液處理池等需防腐的地方進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和選材方面的優(yōu)化設(shè)計,給出了不同介質(zhì)情況下,如何選擇合適的防腐蝕材料的建議,在保證防腐蝕壽命的基礎(chǔ)上,合理的降低了成本,可以作為生產(chǎn)廠家和防腐蝕公司的選材及施工的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:不銹鋼酸洗防腐蝕材料結(jié)構(gòu)樹脂1、前言由于不銹鋼具有優(yōu)越的耐蝕性、耐磨性、強(qiáng)韌性和良好的加工性能,被廣泛的應(yīng)用于航宇、海洋、軍工、化工、能源及日用家具、建筑裝潢、交通等領(lǐng)域,市場前

2、景看好,而不銹鋼的酸洗處理過程是不銹鋼生產(chǎn)和制品加工中的一個必不可少的一環(huán)。不銹鋼酸洗工藝選用的酸洗液一般為多種酸的混合物,主要有硫酸、硝酸和氫氟酸等,這些混合酸的腐蝕性很強(qiáng)且具有很強(qiáng)的氧化性,腐蝕介質(zhì)的溫度也比較高,這些對防腐材料的耐蝕性能提出了很高的要求。我們公司根據(jù)多年樹脂的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),和對不銹鋼酸洗生產(chǎn)線的工藝和防腐工程的研究,針對不同應(yīng)用場合的介質(zhì)條件選用的防腐蝕材料進(jìn)行了歸納,希望能給不銹鋼酸洗生產(chǎn)線的防腐蝕提供參考。2、不銹鋼酸洗項(xiàng)目介紹不銹鋼酸洗原理是使用酸性液體,去除預(yù)處理后鋼材表面的氧化物表皮,去除表面的金屬離子,使其具有美好的光潔度。酸洗的材料形態(tài)有帶洗、管洗、板洗、線洗等

3、,無論何種工藝的酸洗,不銹鋼酸洗生產(chǎn)線工藝從生產(chǎn)到廢水廢氣回收系統(tǒng)之間的各個環(huán)節(jié)都存在很強(qiáng)的腐蝕狀態(tài)。因此,防腐材料選擇的好壞直接關(guān)系到設(shè)備、車間地坪、地溝、廢水廢氣的環(huán)保回收系統(tǒng)等處的正常使用。常用的酸洗工藝如下:2.1 酸洗段工藝流程:混酸酸洗段(約14原酸貯備預(yù)清洗段(約3.5米硫酸酸洗段(約12米HF+HNO3米清洗段(三段式約8米烘干段(約4米廢酸液回收廢水廢氣處理系統(tǒng)根據(jù)以上酸洗工藝的流程,需要防腐蝕處理工作的地方主要有:1酸(清洗鋼制槽體及平臺;2酸路系統(tǒng)(包括新酸系統(tǒng)、酸循環(huán)系統(tǒng)、廢酸系統(tǒng)的貯罐和管道;3酸霧收集系統(tǒng)(包括槽蓋及收集管道;4車間的鋼筋混凝土地坪(包括設(shè)備基礎(chǔ)地坪

4、、地溝和地坑。2.2 不銹鋼酸洗工藝的腐蝕介質(zhì):不銹鋼酸洗工藝中,各個工段具有不同的腐蝕介質(zhì),由某鋼鐵公司提供的的酸洗液介質(zhì)狀況如下:1原酸液:硫酸:槽中液濃度150300g/L,溫度為<90,原液濃度98%;硝酸:槽中液濃度100200g/L,溫度為<90,原液濃度65%;氫氟酸:槽中液濃度4060g/L,溫度為<65,原液濃度70%。2混合酸:硝酸和氫氟酸:槽中液濃度4060g/L,溫度為<65。3廢水:含多種重金屬離子、鹽類和含氟離子的酸性廢水。4廢氣:含HF、NOx的廢氣。從以上介質(zhì)條件可以看出,介質(zhì)的腐蝕性很強(qiáng),尤其是硫酸和硝酸的濃度和溫度比較高,具有很強(qiáng)的氧

5、化性;因此在酸洗工藝中介質(zhì)的貯存和使用介質(zhì)的設(shè)備對防腐蝕材料的要求很高。3、各處防腐蝕處理方法根據(jù)以上工段的不同腐蝕介質(zhì),對不同工段的設(shè)備和地面需要不同的防腐蝕處理,具體的防腐蝕方式在下表中進(jìn)行了總結(jié):序號 名 稱 說 明1 酸(清洗槽體1、所有槽體均為鋼結(jié)構(gòu)焊接件,內(nèi)外襯玻璃鋼防腐,內(nèi)部厚度不低于6mm,外部為二布一氈四油;2、槽內(nèi)設(shè)置PVC20防撞層;3、槽兩側(cè)設(shè)置玻璃鋼格柵平臺;2 酸路系統(tǒng) 1、酸泵選用優(yōu)質(zhì)耐酸泵類;2、酸路系統(tǒng)的管道材質(zhì)采用玻璃鋼;3、酸貯罐材質(zhì):硫酸原酸罐:鋁罐;硝酸原酸罐:鋁罐;氫氟酸原酸罐:玻璃鋼; 混酸配酸罐:玻璃鋼; 硫酸循環(huán)罐:玻璃鋼; 混酸循環(huán)罐:玻璃鋼

6、; 清洗水循環(huán)罐:玻璃鋼; 廢酸罐: 玻璃鋼;3 酸霧收集系統(tǒng)1、槽蓋、風(fēng)管均采用耐腐蝕玻璃鋼;2、槽蓋連接密封采用特制Q形密封圈;3、風(fēng)管配備相應(yīng)插板閥和水封接頭;4 地坪、地溝和地坑1、車間地坪及設(shè)備基礎(chǔ)防腐蝕采用乙烯基樹脂砂漿地坪;2、地溝和地坑基礎(chǔ)防腐蝕采用乙烯基樹脂膠泥做隔離層,外襯耐酸磚;4、常用酸洗項(xiàng)目防腐蝕材料分析不銹鋼酸洗生產(chǎn)線的地面和設(shè)備的防腐蝕,現(xiàn)在基本上用玻璃鋼材質(zhì),而做成玻璃鋼的主要原材料(樹脂是直接決定防腐蝕效果的關(guān)鍵,因此,樹脂選擇的好壞就直接影響著防腐蝕壽命。我司根據(jù)多年的樹脂應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),對常用的幾種防腐蝕樹脂的防腐蝕特性和使用特性歸納如下:4.1 環(huán)氧樹脂2酸洗

7、項(xiàng)目中原來使用的是雙酚A型環(huán)氧樹脂,最早應(yīng)用于60年代。這種樹脂耐鹽酸、稀硫酸和鹽類介質(zhì)性能較好,而且粘結(jié)強(qiáng)度大,固化收縮率低,因此在酸洗項(xiàng)目上曾一度被廣泛使用。但是環(huán)氧樹脂的耐溫性能不好(其HDT不大于80,一般在70的環(huán)境下使用,尤其是作為FRP內(nèi)襯時,使用溫度一般不能超過70,否則會出出現(xiàn)“脫層”等防腐蝕失效情況,同時在胺類固化劑(如T31成型條件下,固化成膜物的耐酸性能尤其耐氫氟酸性相對較差,而且施工操作工藝等性能差,所以應(yīng)用上受到了限制,在防腐蝕實(shí)踐中現(xiàn)在逐漸被其他樹脂(如環(huán)氧改性乙烯基樹脂代替。4.2 呋喃樹脂2呋喃樹脂具有很好的耐腐蝕性能,耐溫性能好,溫度可達(dá)180200,因此在

8、60年代的防腐工程中得到大量應(yīng)用。但是呋喃樹脂不耐濃硫酸及濃硝酸等氧化性介質(zhì),而且呋喃樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度低,脆性比較大,施工工藝和固化性能不好,所以一般情況下不推薦使用。新近開發(fā)的室溫固化型呋喃樹脂(899,在保持呋喃樹脂耐腐耐溫的同時,改善了施工工藝性,降低了固化要求,減少固化后殘留的氣泡。4.3 雙酚A不飽和聚酯樹脂2雙酚A不飽和聚酯樹脂(197A在酸洗項(xiàng)目中應(yīng)用開始于70年代,具有較好的耐酸、堿、鹽腐蝕特性,耐溫性能良好,固化和施工工藝方便,因此在防腐蝕工程用比較適用。4.4 特種芳烴樹脂2二甲苯樹脂一直以來是國內(nèi)防腐蝕企業(yè)普遍使用的防腐蝕樹脂之一,這類樹脂具有較好的防腐蝕特性和工藝特性,但

9、由于一些廠家的合成技術(shù)問題,通常有固化物表面發(fā)粘的現(xiàn)象,影響使用效果。新開發(fā)提高的特種芳烴樹脂(902,具有更好的耐化學(xué)腐蝕性能,尤其耐硫酸和硝酸性能,可以在80下的化學(xué)介質(zhì)中使用。該樹脂能夠在室溫下快速固化,固化收縮率較低,并且常溫下粘度很低,具有很好的施工工藝性,因此適合于玻璃鋼和防腐蝕工程的使用,綜合樹脂的工藝性能、防腐蝕性能和成本等方面的考慮,該樹脂越來越多的代替了環(huán)氧樹脂和雙酚A不飽和樹脂。4.5 環(huán)氧乙烯基酯樹脂27環(huán)氧乙烯基樹脂是目前國內(nèi)外防腐蝕領(lǐng)域的首選材料,它是由環(huán)氧樹脂和甲基丙烯酸合成而制得,因此保留了環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)的同時,又具有不飽和樹脂很好的加工工藝性和固化性能。自20世

10、紀(jì)60年代推出以來,得到迅猛發(fā)展,國內(nèi)乙烯基樹脂的應(yīng)用起于80年代, 90年代開始在酸洗項(xiàng)目中使用,由于乙烯基樹脂的良好的優(yōu)異性能,使得該樹脂取代了其他樹脂,成為酸洗工程防腐蝕首選的產(chǎn)品。乙烯基樹脂種類比較多,但根據(jù)環(huán)氧基團(tuán)的不同分為雙酚A環(huán)氧乙烯基樹脂(如854、411和酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂(890、470。前者具有很好的耐化學(xué)腐蝕性能,較高的延伸率和韌性,工藝性能好,廣泛應(yīng)用耐腐蝕玻璃鋼和防腐工程。后者含有多個穩(wěn)定的苯環(huán),固化后交聯(lián)密度大,耐熱性能和耐腐蝕性能較好,在耐氧化性酸、含氯溶液和有機(jī)溶劑方面優(yōu)異。在酸洗項(xiàng)目中氧化性強(qiáng)、溫度較高時一般選用酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂。但在實(shí)際施工中由于易受工礦

11、條件、施工等因素的影響,希望有更耐高溫的樹脂出現(xiàn),以獲得更加滿意的效果。最近開發(fā)的高交聯(lián)密度乙烯基樹脂(898,熱變形溫度高達(dá)155,在耐溫和耐氧化性介質(zhì)條件下有更好的實(shí)際使用效果。在防腐蝕施工中,無論內(nèi)襯玻璃鋼工藝,還是樹脂砂漿施工工藝,均要求樹脂有較小的固化收縮率,以減小樹脂在固化過程中產(chǎn)生的收縮內(nèi)應(yīng)力,從而減少腐蝕失效隱患的產(chǎn)生。因此在防腐蝕施工中要求樹脂的收縮率不能太大,否則可能會導(dǎo)致玻璃鋼襯里“脫殼”,而引起防腐蝕失效。根據(jù)工程需要所開發(fā)的低收縮雙酚A乙烯基樹脂(891,固化收縮率為0.014%,比常規(guī)乙烯基樹脂(固化收縮率為2-4%小的多,與基礎(chǔ)的粘結(jié)性好,具有很好的耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕

12、、和填料的相容性好,更適合酸洗項(xiàng)目地坪、地溝和地坑的防腐蝕。4.6 氯化不飽和聚酯樹脂1氯化不飽和聚酯樹脂(791H,又稱海特酸型樹脂,是由海特酸、馬來酸酐和富馬酸等合成而來,氯含量高達(dá)54.4%,對水、醇、堿具有高度的穩(wěn)定性,優(yōu)異的氧化性酸及高溫濕氯氣等氧化性介質(zhì),突出的耐含氯溶液介質(zhì)和耐溫性能,并具有良好的阻燃特性。因此酸洗項(xiàng)目中的氧化性酸(硫酸和硝酸、氫氟酸、混合酸及廢酸玻璃鋼貯罐的內(nèi)襯很適合采用該樹脂。4.7 聚偏二氟乙烯(PVDF聚偏二氟乙烯具有耐鹵素及鹵代烴,強(qiáng)氧化劑,沸酸、堿、鹽及溶劑的優(yōu)異特性,但是不耐發(fā)煙硫酸、濃熱硫酸、硝酸。這種材料在酸洗項(xiàng)目中做防腐蝕貯罐的內(nèi)襯,外用玻璃鋼

13、復(fù)合增強(qiáng),耐氫氟酸及混酸溶液。但是PVDF和玻璃鋼復(fù)合制作時,復(fù)合層的粘結(jié)強(qiáng)度不太好,造成FRP/PVDF復(fù)合罐的整體性不好,影響防腐蝕質(zhì)量,在酸洗工藝中應(yīng)用也出現(xiàn)了一些問題,所以復(fù)合貯罐的使用還有待進(jìn)一步考證。4.8 玻璃鱗片膠泥和涂料(VEGF材料68玻璃鱗片膠泥和涂料是由高性能環(huán)氧乙烯基樹脂和C-玻璃鱗片復(fù)合而成,具有優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)、耐高溫濕態(tài)腐蝕性氣體性能、極低的水蒸氣滲透率、硬化收縮率小、線膨脹系數(shù)低、耐溫度沖擊、磨耗系數(shù)小、施工簡單、常溫固化和易于修補(bǔ)等優(yōu)點(diǎn)。在不銹鋼酸洗項(xiàng)目中廢氣處理設(shè)備的防腐蝕得到了很好的使用。4.9 各種防腐蝕材料的參數(shù)比較(以下是65的比較,耐腐蝕性與溫度

14、和濃度都有關(guān)。2 5、防腐蝕方式和材料選擇2345 5.1 玻璃鋼管道和貯罐的結(jié)構(gòu)及原材料選擇 酸洗項(xiàng)目中所用的貯罐和管路系統(tǒng)及酸霧回收系統(tǒng)現(xiàn)在基本上選用玻璃鋼材質(zhì)， 結(jié)構(gòu)為 防滲層+防腐層+結(jié)構(gòu)強(qiáng)度層。一般情況下，防滲層和防腐層至少要 6-8mm。樹脂選用合適 的耐腐蝕環(huán)氧乙烯基酯樹脂（在介質(zhì)為非氧化性酸、溫度條件不是很高時，宜選用雙酚 A 環(huán) 氧乙烯基樹脂；在氧化性酸、溫度條件要求高時，宜選用酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂。下同） ，為 了降低成本，結(jié)構(gòu)層大都選用間苯不飽和聚酯樹脂，厚度根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。對于混 酸和廢酸貯罐，由于腐蝕介質(zhì)比較復(fù)雜，一般選用 PVDF/FRP 復(fù)合罐，但是解決復(fù)合

15、罐間 PVDF 和玻璃鋼的粘結(jié)是一個亟待解決的問題，而且價格較高，造成成本的增加。我們建議 采用整體玻璃鋼形式，選用海特酸樹脂（791H）做為內(nèi)襯防腐材料，能滿足以上介質(zhì)條件的 防腐蝕要求，綜合成本降低，而且由于是采用玻璃鋼形式，整體性能好，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。 增強(qiáng)材料選用無堿玻璃纖維氈、無堿無捻紗，但在含有氫氟酸的介質(zhì)條件下，內(nèi)襯防滲 層增強(qiáng)材料要采用有機(jī)纖維增強(qiáng)材料（如滌綸布） ，而不能選用玻璃纖維氈。 5.2 酸洗槽體的內(nèi)外襯防腐蝕 內(nèi)外襯防腐蝕采用玻璃鋼襯里，內(nèi)襯做成厚度為不少于 6mm，外層結(jié)構(gòu)選用二布一氈 四油工藝。樹脂建議選用環(huán)氧乙烯基樹脂，增強(qiáng)材料的選擇同上。 5.3 車間地坪、

16、設(shè)備基礎(chǔ)防腐蝕 車間地坪、設(shè)備基礎(chǔ)的防腐蝕采用樹脂砂漿地坪結(jié)構(gòu)（總厚度約為 7-10mm） ，結(jié)構(gòu)為： 底漆 12 道+玻璃鋼（2 布 3 油）隔離層+樹脂砂漿層（5-7mm）+面層（約 1mm） 。 地坪、設(shè)備基礎(chǔ)的防腐蝕樹脂現(xiàn)在都采用環(huán)氧乙烯基樹脂，但是在底漆的選擇上，許多 施工單位還習(xí)慣采用環(huán)氧樹脂做底涂材料，以增加樹脂和基層的粘結(jié)性能，但是環(huán)氧樹脂一 般會采用胺類固化劑，固化后表面有油性物質(zhì)浮出，再和乙烯基樹脂粘結(jié)時，不能夠很好的 匹配， 需要對固化后的表面進(jìn)行處理方可進(jìn)行后續(xù)的防腐蝕結(jié)構(gòu)施工， 若處理不好容易分層、 開裂。我們根據(jù)多年的產(chǎn)品應(yīng)用情況，做了底涂材料的粘結(jié)實(shí)驗(yàn)，環(huán)氧乙烯基

17、樹脂和混凝土 基礎(chǔ)間粘結(jié)力達(dá) 2MPa 以上，在抗拉試驗(yàn)中，混凝土基礎(chǔ)是最早受破壞的，而樹脂和基層的 粘結(jié)層還沒有分離，所以環(huán)氧乙烯基樹脂作為底涂材料已經(jīng)具有足夠的粘結(jié)性能，因此現(xiàn)在 防腐蝕協(xié)會推薦直接用環(huán)氧乙烯基樹脂作為底涂材料進(jìn)行打底， 其他各層采用相同的環(huán)氧乙 烯基樹脂。增強(qiáng)材料選用玻璃布、石英砂和石英粉，但在含有氫氟酸介質(zhì)時選用重晶石砂和 重晶石粉。 5.4 地溝、地坑的防腐蝕 地溝、地坑防腐蝕采用樹脂膠泥外襯耐酸磚，結(jié)構(gòu)為：底漆 12 道+玻璃鋼（2 布 3 油） 隔離層+樹脂膠泥外襯耐酸磚。 材料選擇如 5.3 條，在介質(zhì)含氫氟酸時改用石墨磚。 有些廠家亦采用乙烯基玻璃鱗片膠泥涂料

18、（VEGF）進(jìn)行防腐蝕施工。 5.5 廢水處理池防腐蝕 廢水處理池防腐蝕采用玻璃鋼襯里結(jié)構(gòu)，厚度為 24mm，樹脂采用環(huán)氧乙烯基樹脂， 增強(qiáng)材料選用的玻璃布、玻璃氈和滌綸布和氈的復(fù)合。廢水廢氣蓋子采用的防腐蝕材料多為 襯玻璃鋼或噴玻璃鱗片膠泥涂料（VEGF） 。 5.6 其它 為了降低成本，在某些腐蝕條件不是很高的情況下，防腐蝕地坪選用環(huán)氧樹脂和特種芳 烴樹脂的也比較多。我們從綜合成本、施工工藝、固化工藝、耐腐蝕機(jī)理和對人的健康與保 護(hù)環(huán)境方面考慮，推薦使用特種芳烴樹脂。 6、應(yīng)用實(shí)例 6.1 2002 年浙江某不銹鋼公司，酸洗槽的防腐蝕采用環(huán)氧乙烯基樹脂；地面采用環(huán)氧乙烯 基樹脂打底+二布三

19、油乙烯基樹脂玻璃鋼隔離層+6mm 乙烯基樹脂砂漿面層；地溝和地坑采 用環(huán)氧乙烯基樹脂打底+二布三油乙烯基樹脂玻璃鋼隔離層+乙烯基樹脂膠泥砌筑 150*150*20 耐酸磚面層 （硝酸和氫氟酸區(qū)域面層采用 150*150*50 不透性石墨磚） 做好后投 。 入使用至今，沒有開裂、脫離等現(xiàn)象，沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象。 6.2 2001 年上海某不銹鋼公司， 廢酸坑壁和蓋板采用環(huán)氧樹脂打底+二布三油乙烯基樹脂玻 璃鋼隔離層+乙烯基樹脂鱗片涂料（0.5mm） 。投入使用至今，沒有脫落、開裂等現(xiàn)象，除顏 色輕微的改變外，沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象。 6.3 2002 年廣州某不銹鋼公司，設(shè)備容器采用玻璃鋼材質(zhì)，內(nèi)襯

20、樹脂選用環(huán)氧乙烯基樹脂， 結(jié)構(gòu)采用間苯不飽和樹脂；氫氟酸貯罐采用 PVDF 作內(nèi)襯，外纏乙烯基樹脂玻璃鋼增強(qiáng)。投 入使用后，沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象，使用良好。 Anti-corrosion material selecting and its construction in stainless steel production line Du Buhu Wang Tiantang Lu Shiping (Shanghai Fuchen Chemicals Corp., Shanghai 200235, P.R.China Abstract: This article has explained anti-corrosion condition in stainless steel production line, and as well accounted for the varieties AC materials performance, thereby we conclude the right materials selection and there construction