维普资讯 http://www.cqvip.com ★ ★凶★ ★鼬★ ★ 石斗 斗 油工程建设 2006年4月 0掰黪黪强罄 籍豫_菇孽 瓣t翻 漱 ≯貉巷 瓤貉搿一 妒 尊 | 王天堂,陆士平,沈 伟 (上海富晨化工有限公司,上海200235) 摘要:介绍了常见工业污(废)水处理池的玻璃钢衬里、树脂鳞片胶泥衬里、耐酸块材砌筑3 种防腐蚀处理技术的特点和施工要点。其中对玻璃钢衬里工艺中树脂材料的选择进行了讨论,对 目前防腐蚀市场上常见的环氧树脂的性能进行了分析,同时结合树脂防腐蚀技术的发展,探讨了 乙烯基树脂的应用,推荐了一种新型材料——玻璃鳞片胶泥。 关键词:污水处理池;防腐;玻璃钢;树脂;玻璃鳞片;施工工艺 . 中图分类号:TE988 O 引言 文献标识码:B 文章编号:1001—2206(2006)02—0034—05 四季的温差变化,容易发生胀裂渗透的物理性破 坏;贮池中存放的废酸或酸性介质、碱液,能使 水泥固化物中的游离铝酸三钙、氢氧化钙的水化 目前石油、化工、湿法冶炼、火力发电、制 药等企业中有许多大型混凝土贮池,其功能为: 用作酸、碱液的储存;酸碱的中和处理;污(废) 水存放;排烟脱硫系统中的石膏浆及石灰浆的堆 放等。这些贮池一般为埋地式或半埋地式的封闭、 物反应生成可溶性盐类,造成水泥表面层层剥减; 大气中的二氧化碳与水泥中的氢氧化钙作用生成 不溶于水的碳酸钙,堵塞在混凝土的孔隙中,二 半封闭、敞口露天状态,且大都采用钢筋混凝土 结构。贮池由于长期受酸碱等化学品、工业污水、 工业大气、紫外线、固体颗粒的流动磨损等因素 氧化碳还可以和孔隙中的碳酸钙进一步反应生成 易溶于水的碳酸氢钙,使混凝土受到破坏。当水 质为碳酸钠、碳酸钙型时,水中的碳酸钙呈不饱 的作用,存在着酸碱腐蚀、大气腐蚀、磨蚀、渗 透式胀裂的物理侵蚀和菌藻类的微生物腐蚀等多 和状态,有继续溶解混凝土中碳酸盐的能力,致 使混凝土强度减弱。此外,大多数贮池由于长期 种较复杂的腐蚀形态,严重影响其使用寿命。为 此在设计贮池时就要采取合理的防腐蚀措施。大 型钢筋混凝土贮池一般均建在室外,要经历一年 痧护痧痧痧痧痧痧,驴 存放污水,当夏季温度升高到30.一4O℃时,污水 中菌藻类微生物大量繁殖,从而形成严重的微生 物腐蚀。 州和胶州至青岛站隔离绝缘,而且这两段管道同 时有其他外接电源的可能性几乎为零,所以管道 的电流就只可能由套管里的镁产生,这样,就可 以确定管道电位低的原因是由于套管封堵不合格, 测试正常,管道阴极保护系统运转正常。 参考文献: [1】胡十信.阴极保护工程手册【M】.北京:化学下业出版社,1999. [2】SY/T 0023-5919—1994,埋地钢质管道下线保护技术管理规程【sJ. 造成套管内积水,致使成为镁带牺牲阳极,从而 【3]3 SY/r 0023-1997。埋地钢质管道刚极保护参数测试方法[S】. [4】SY厂r 0032-2000,埋地钢质管道交流排流保护技术标准fS J. 【5】SYJ 4006—1990,长输管道阴极保护技术工程施二r:及验收规范[ 导致了管道电位偏低。密封口开裂的原因,是由 于管道在下沟以后不可避免地遇到诸如沉降、热 胀冷缩、不均匀受力等因素的影响,而且所用沥 青麻刀的封口形式在气温较低的情况下难以保证 作者简介:常兴(1971一),男,河南开封人,毕业于河北省承德 石油高等专科学校,现从事天然气长输管道的建设管理和运 行管理工作。 收稿日期:2005—12—06 质量,故采用更好的套管封堵方法并严格控制施 工质量是防止此类问题出现的关键。 通过对钢套管穿越处进行风干及封堵,电位 维普资讯 http://www.cqvip.com 第32卷第2期 王天堂等:工业污水废水处理池内防腐蚀材料及结构探讨 35 如上所述,必须对各类腐蚀性的工业污(废) 水进行防腐蚀处理,以尽晕延长污(废)水处理 设施的使用寿命。根据我们多年的实际经验,下 面对各种防腐蚀处理方法进行总结,并介绍一些 新型防腐蚀材料的发展及应用。 1混凝土处理池的防腐 1.1玻璃钢衬里 这是最常见的防腐蚀处理方法,它是利用玻 璃纤维增强塑料(玻璃钢)结构在混凝土基础上 形成一防护层,玻璃钢衬里具有整体性、抗渗性 好和造价合理的特点,选用适当的防腐蚀树脂就 能够达到良好的防腐蚀效果。在玻璃钢衬里防腐 蚀工法中,一般采用玻璃纤维加玻璃纤维短切毡 或表面毡的复合结构,厚度存1—3 mm。 1.1.1树脂的选择 ・般情况下许多厂家和工程公司均会选择环 氧树脂,因为环氧树脂具有来源广、成本合理、 耐腐蚀性能优良、收缩率低的特点。由于是在混 凝土基础上施工,因此对树脂收缩率的要求不能 太高,否则可能会出现由于树脂固化收缩内应力 而导致的“脱壳”现象,从而引起防腐蚀失效。 但是环氧树脂本身也有其化学组成等方面的局限 性,具体如下: (1)一般情况下,环氧树脂采用胺类固化体 系或者酸酐类固化体系。胺类固化体系为常温或 窒温固化体系,酸酐类固化体系为中高温固化体 系,而…般防腐施T均在室温或常温下进行,所 以在污(废)水防腐蚀处理中均采用胺类固化体 系,其崮化原理是利用胺基团上的活泼氧与环氧 基反应而最后交联,形成三维网状结构,但这个 交联结构很容易在酸性介质作用下分解,导致l一 维交联结构的解体而引起防腐蚀的失效,所以胺 类固化的环氧树脂在室温下的耐酸性较好,但在 高于40 cI二或者更高的温度作用下的耐酸性就不太 理想;室温下固化环氧树脂的热变形温度(HDT) 均在60~70℃,推荐使用温度不能超过75℃。表 1中列出了环氧树脂耐介质的浓度和温度。 (2)胺类固化体系的环氧树脂养护周期较长, 而且胺类固化剂的毒性大,对施工人员的身体危 害极大,如乙二胺的LD50(半数致死量)为620 mg/kg,蒸气压高达14 665 Pa(11 mmHg),施工人 员极易接触和吸入乙二胺蒸气而引起皮肤过敏、 表1环氧树脂耐介质的浓度和温度 化学介质 浓度/% 温度/℃ 化学介质 浓度/% 温度/℃ 硫酸 20 66 盐酸 20 60 硫酸 7() 40 盐酸 36 35 氢氟酸 10 20 醋酸 10 66 氢氧化钠 30 40 甚 一 25 苯酚 一 66 氨水 稀 66 甲醛 (40 50 舣氧水 29 20 头昏、失眠、健忘、急燥、胸闷等神经系统症状 和肝器官等疾病,严重者甚至引起急性中毒或死 亡。现已开发成功并大量应用了毒性较小的固化 剂,如T31等。 (3)一般T程中采用的6l0l(E一44)树脂的 黏度较大,尤其是在南方冬天或北方施_T时,树 脂已凝结成固体或半吲体状,不可能直接操作, 给现场施工等带来了极大不便,为了降低树脂黏 度,应加入适当比例的稀释剂降黏,稀释剂有活 性稀释剂(如低黏度的液体状环氧树脂)和非活 性稀释剂(如丙酮等)。但前者的成本相当高,一 般不会采用;而丙酮极易挥发,丙酮的气味具有 刺激性,在给现场施工人员造成身体伤害的同时, 也污染了周围的环境,并容易起火或发牛爆炸。 更为重要的是,由于非活性稀释剂的挥发性造成 了固化物的不致密,势必影响玻璃钢的抗渗性, 从而导致耐腐蚀效果下降,尤其在电了工业『{_|的 污(废)水处理中,由于工业废水中含有氟化氢 等化学介质,而氟化氢介质的腐蚀形态主要是聚 合物中体积较小的分子在水平上的扩散或溶胀 (如表1中的数据)。所以,日前在国外已经很少 采用环氧树脂用于防腐蚀丁程制作,一般情况下 会采用环氧树脂改性的环氧乙烯基酯树脂。环氧 乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸通过开 环加成化学反应而制取。它保留了环氧树脂的基 本链段,又有不饱和聚酯树脂的良好工艺性能, 在适宜条件下固化后,具有良好的工艺性和耐腐 蚀性。由于树脂的收缩率对于玻璃钢的耐腐蚀效 果影响较大,常规的双酚A型乙烯基酯树脂的室 温同化收缩率为3%左右,而新推出的低收缩891 乙烯基酯树脂(见表2)的收缩率<1%,较环氧 树脂的线收缩率低,这种树脂更具有高耐蚀性与 填料良好的浸润性的特点,尤其适合胶泥制作或 者玻璃钢内衬制作。目前,环氧乙烯基酯树脂在 维普资讯 http://www.cqvip.com 36 石油工程建设 2006年4月 国内各种电子工厂(如中芯国际等)、化工厂等均 有成功应用的实例,但在玻璃钢衬里制作中,环 氧乙烯基酯树脂的成本较高,目前国内一些厂家 d.每铺衬一层,均应检查前一层的质量,当 有毛刺、脱层和气泡等缺陷时,应进行修补。 e.铺衬时,同层纤维增强材料的搭接宽度不应 还不能承受。 表2 891环氧乙烯基酯树脂耐介质的浓度和温度 化学介质 浓度/% 温度/ 化学介质 浓度/% 温度/℃ 高氯酸 10 65 氯化钾 1oo lOO 草酸 1oo 100 硫酸铜 饱和 100 盐酸 32 65 次氯酸钠 15 65 铬酸 20 40 氢氧化钠 10 75 氢氟酸 10 49 氢氧化钠 50 85 35 40 氨水 25 55 硫酸 70 70 海水 90 在此我们推荐一种高性能的芳烃型树脂902 (见表3)。这是一种特种不饱和聚酯树脂,含有较 多的苯环结构,它在硫酸和介质中表现出较 优良的性能。902树脂与常用的环氧树脂相比具有 低毒、工艺性好、成本低的特点。 表3 902芳烃型树脂耐介质的浓度和温度 化学介质 浓度/% 温度/℃ 化学介质 浓度/% 温度/℃ 硫酸 <70 60 氨水 饱和 常温 10 80 <30 常温 盐酸 31 8O 醋酸 <40 常温 氢氧化钠 40 6O 硫酸铵 饱和 常温 醛化液 8O 尿索 饱和 常温 氢氟酸 <30 25 盐酸 <37 常温 铬酸 <30 60 碳酸钠 饱和 常温 1.1.2施工过程及要点 (1)封底层:在经过处理的混凝土基层表面, 均匀地涂刷封底料,不得有漏涂、流挂等缺陷, 自然固化不宜少于24 h。 (2)修补层:采用树脂胶泥料修补基层的凹 陷不平处,自然固化不宜少于24 h。 (3)间歇法树脂玻璃钢铺衬层的施工,应符 合下列规定: a.玻璃纤维布应剪边,涤纶布应进行防收缩的 前处理。 b.先均匀涂刷一层胶料,随即铺上一层纤维 增强材料,必须贴实;其上再涂一层胶料,胶料 应饱满。 c.固化24 h后,修整表面,再按上述程序铺 衬以下各层,直至达到设计要求的层数或厚度。 小于50 mm,上下两层纤维增强材料的接缝应错 开,错开距离不得小于50 mm。阴阳角处应增加 1—2层纤维增强材料。 (4)连续法树脂玻璃钢铺衬层的施工,应符 合下列规定: a.平面一次连续铺衬的层数或厚度,以不产生 滑移、固化后不起壳、脱层为限。 b.立面一次连续铺衬的层数或厚度,以不产 生滑垂、固化后不起壳、不脱层为限。 c.铺衬时,上下两层纤维增强材料的接缝应错 开,错开距离不得小于50 mm,阴阳角处应增加 1~2层纤维增强材料。 d.当前一次连续铺衬层固化后,再进行下一 次连续铺衬层的施工。 e.连续铺衬到设计要求的层数或厚度后,应自 然固化24 h,即可进行封面层施工。 (5)树脂玻璃钢封面层的旌工。均匀涂刷面 层胶料,当涂刷两遍以上时,应待上一遍固化后, 再涂刷下一遍。 1.2树脂鳞片胶泥衬里 所谓鳞片胶泥衬里,就是将具有…定片径和 厚度的玻璃鳞片与耐腐蚀树脂等混合,经专用机 械配制成胶泥(涂料),涂敷于混凝土表面,室温 固化后得到防腐蚀内衬。根据树脂基体的不同, 有2种胶泥可供选择:一种是环氧树脂鳞片胶泥; 另一种是乙烯基酯树脂鳞片胶泥(vinyl ester glass lfake mortar),简称为VEGF鳞片胶泥。相对而言, 后者的综合性能均优于前者。目前在日本、美国 等国家均采用后者。 1.2.1 VEGF鳞片胶泥的特点 (1)耐腐蚀性能好。由于VEGF鳞片胶泥采用 的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂,该类型树 脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能。 (2)较低的渗透率。VEGF鳞片胶泥的抗水蒸 气渗透率比普通环氧树脂涂料高6~15倍,比普 通环氧FRP高4倍。 (3)VEGF鳞片胶泥具有较强的粘结强度,不 仅指树脂基体与其中的玻璃鳞片之间的粘结强度 较高,而且VEGF鳞片胶泥与混凝土基材之间的粘 维普资讯 http://www.cqvip.com 第32卷第2期 王天堂等:工业污水废水处理池内防腐蚀材料及结构探讨 37 结强度也高(≥2.5 MPa)。因此VEGF鳞片胶泥 涂层不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击 强度较好,从而保证了较好的耐蚀性。 (4)耐温差(热冲击)性能较好。由于涂层 中含有许多玻璃鳞片,因此消除了涂层与基材线 膨胀系数不同的影响,VEGF鳞片胶泥涂层的线膨 胀系数为11.5 x 10 /℃,,因此VEGF鳞片胶泥适 合于温度交变的重腐蚀环境。通过耐热冲击性能 试验,即把涂有VEGF胶泥的钢板交变放置在100 ℃沸水和0 cIC的冰水中各1 h,经100次交变试验 后未有异常现象。 (5)耐磨性好。VEGF鳞片胶泥在固化后的硬 度较高,比普通醇酸漆高2~3倍。如VEGF鳞片 胶泥的耐磨性为105 mg(CS一17W一500 g情况下), 当受到外部机械损伤时,VEGF鳞片胶泥的破坏是 局部的,其扩散趋势小,易于修复。 (6)工艺性较好。由于VEGF鳞片胶泥的固体 成分较高,可以一次成型较厚的涂层,涂敷方法 有喷涂、镘涂、刷涂等,并具有当场配制和室温 下固化的特点。在VEGF鳞片胶泥涂层使用几年后 若损坏,只需在该处作简单的处理即可修复,不 影响使用性能,具有修补性好的特点。 1.2.2胶泥施工过程及要点 (1)基础混凝土要求养护期不少于28天,表 面含水率应<6%。首先中和去掉表面的碱性物质, 之后利用喷砂或其他机械方法去除混凝土表面浮 灰,清理丁净后,用VEGF树脂打底1~2道,待 干后施T。 (2)用手工泥刀镘涂成1~2 mm(每道)厚的 VEGF胶泥层,硬化后,再进行第二刀刮镘,直至 达到规定厚度。一般每涂l mm厚就进行检测,以 确认涂层是否有针孔及其他瑕疵。 (3)『U1凸部位,应适当增加胶泥层的厚度, 或与普通环氧FRP复合使用。 (4)最后用VEGF树脂罩面1~2道。 1.3耐酸块材砌筑 在许多工业场合中,刚排放的污(废)水的 腐蚀性能较强,温度较高(有的高达120 oC),还 有的固体粉粒含量较高,如热轧车间的含酸废水 (达到180 oC);钛白粉生产中的含硫酸废水等更具 有腐蚀性。在这种情况下,用玻璃钢衬里或者 VEGF衬里就不能达到耐高温、耐腐蚀、耐磨耗的 要求,一般采用耐酸块材砌筑的方式来解决。选 用的耐腐蚀块材有耐酸砖、各类耐腐蚀石材(如 花岗石、石英石等),这些耐腐蚀块材的基本成分 是二氧化硅,具有优良的耐酸性能,同时具有结 构致密、吸水率小、耐磨耗性好的特性。表4中 列出了耐酸砖的部分耐腐蚀性能。 表4耐酸砖的耐腐蚀性能 化学介质 浓度/% 温度/oc 化学介质 浓度/% 温度/ ̄c 硫酸 98 70 尿素 任意 沸点 任意 低于沸点 氯化钠 任意 沸点 盐酸 37 70 甲醛 任意 沸点 氯氧化钠 20 70 丙酮 100%以下 沸点 醋酸 ft意 低于沸点 硫酸铵 任意 沸点 耐酸块材砌筑的施工过程及要点: (1)铺砌块材前,基层的表面应均匀涂刷封 底料,待固化后再进行块材的铺砌。在某些情况 下,基层上可采用玻璃钢隔离层,此时宜先涂刷 一遍与衬砌用树脂相同的胶料,然后进行块材的 铺砌。 (2)块材结合层厚度、灰缝宽度和灌缝或勾 缝的尺寸,均应符合表5的规定。 表5结合层厚度、灰缝宽度和灌缝或勾缝的尺寸 铺砌/mm 灌缝/mm 勾缝/mm 材料种类 结合层 灰缝 厚度 宽度 缝宽 缝深 缝宽 缝深 耐酸砖、耐 厚度≤30mm 4~6 2~3 6~8 10~15 酸耐温砖 厚度>30Into 4~6 2~4 6~8 15~20 厚度≤30mm 4—8 3—6 8~l2 l5 2O 8~l2 l5~20 天然石材 厚度>30mm 4—12 4—12 8~l5 满灌 _—— _—— (3)块材在铺砌前先进行试排,铺砌时的顺 序应由低往高,即先地坑、地沟,后地面、踢脚 板或墙裙。阴角处立面块材应压住平面块材,阳 角处平面块材应盖住立面块材,块材铺砌不应出 现十字通缝,多层块材不得出现叠缝。 (4)块材的铺砌,还应符合下列规定: a.耐酸砖和厚度≤30 mm石材的铺砌,宜采用 树脂胶泥揉挤法施工;在平面上铺砌厚度>30 mm 的石材,宜采用树脂砂浆作浆、树脂胶泥灌缝法 施工;在立面上铺砌厚度>30 mm的石材,宜采用 树脂胶泥揉挤法砌筑定位,其结合层应采用树脂 胶泥灌缝法施工。结合层和灰缝的胶泥或砂浆应 饱满密实,块材不得滑移。 维普资讯 http://www.cqvip.com 38 石油工稃建设 2006年4月 b.立面块材的连续铺砌高度,应与树脂胶泥 的固化时间相适应,砌体不得变形。 c.铺砌块材时,应在胶泥或砂浆初凝前,将缝 VEGF树脂鳞片胶泥结构,以确保整个防腐蚀内衬 层的整体性和抗渗性,另外在混凝土基础上加衬 一层O4玻璃纤维布。 填满压实,灰缝的表面应平整光滑。 (5)块材的灌缝与勾缝,应符合下列规定: a.树脂胶泥的灌缝与勾缝,应在铺砌块材用的 (3)在浙江菜农药厂,排放的废水中含有三 氟乙酸、硫酸等强腐蚀性的化学介质,同时刚排 放的废水温度较高,部分达到90℃,甚至更高。 对废水池的防腐措施是:采用耐酸砖衬里,勾缝 采用耐高温898乙烯基酯树脂胶泥。 参考文献: I1I陆十平.建筑防腐蚀材料设计与施工手册fM】一E京:化学工业出 版社,1996. 胶泥、砂浆固化后进行。 b.灌缝或勾缝前,灰缝应清洁、干燥。 c.灌缝时,宜分次进行,缝应密实,表面应平 整光滑。 d.勾缝时,缝应填满压实,灰缝的表面应平 整光滑。 2应用举例 [2】陈平.环氧树脂[M】.北京:化学工业出版社,1999. f3I王天堂.VEGF鳞片泥在烟气脱硫装置中的应用Ⅲ.中国环保产 !lk,2002,(2):70—72. 【4j李喇莱.重防腐涂料【M】一E京:化学工业出版社,1999. (1)在目前国内某最大的芯片集成电路制造 厂的工业污水处理池中,含有一些废酸,其中包 括一些氢氟酸。在这个防腐工程中采用了891乙 烯基酯树脂玻璃钢结构,已经运行2年,效果良 I5I l李国莱.合成树脂及玻璃钢【M¨E京:化学工业出版社,1995. f61卢绮敏.石油工业中的腐蚀与防护m】一B京:化学工业出版社, 2001. I7] 秦国治.防腐蚀技术应用实龇M】.北京:化学工业出版社,2001. 好,其玻璃钢结构是2层O4玻璃纤维布再加一层 表面毡,总厚度约为2mm。 (2)在湖南某石油化学品公司的T业废水处 理池中,由于池的面积较大,同时废水义含有大 作者简介:王天堂(1975一),男,浙江台州人,毕业于华 东理工大学,主要从事复合材料树脂(尤其是乙烯基酯树 脂)及防腐蚀工程技术等应用研究工作。 收稿日期:2005—02—28;修州口期:2005—11-30 痧舻痧——; ≯ 量的烃类等化学介质。对废水处理池的防腐采取 痧——; ≯ 管道维修、更 (上接第31页) 为运行维护、换提供了重要参考。 用寿命的问题,减少经济损失。 (6)通过对各种管道腐蚀状况检测与评价的 综合分析,使我们刘‘各种防腐技术的适应性以及 各种腐蚀环境对管道埋设的技术要求有了一定的 认识,2004年的检测至少使我们获得了下列几方 面有价值的观念:对埋地管道采用泡沫黄夹克保 温防腐应慎重;管道的外腐蚀仍然是集输管道腐 蚀穿孔的主要原因之一;植物根系会加速管道的 (3)对埋地管道的外防腐层目前的性能状况 提供了基本的评价数据,通过评价正确区分出存 役管道防腐状况等级与分布情况,为决定哪些区 段的防护状况需要修补以及实地评价各类防护效 果提供了直观可靠的依据。 (4)确定了管道具有阳极倾向(即正在发生 腐蚀以及具有腐蚀迹象的部位)的具体点位,为 预测管道腐蚀发展趋势提供了前瞻性的科学依据。 腐蚀;管道浅埋比深埋更容易发生腐蚀;牺牲阳 极系统有助于阻挡管体金属腐蚀。 作者简介:石仁委(1963一),男,高级工程师,陕西乾县 (5)管道腐蚀剩余平均壁厚检测,使我们获 得了对管道腐蚀状况更本质的认识,为及时发现 事故隐患以及准确地确定需要更换的具体区段提 供了直接的依据。而且利用这种方法还可以发现 T程施工中存在的偷工减料等一系列影响管道使 _人,1981年毕业于西安电力学校,1987年毕业于南方冶在 学院,长期从事工程技术研究工作。 收稿日期:2005—11-28 鸯回◎嗡毋囝移 舀