浓硝酸装置防腐工艺应用

杨建龙

(中国石油天然气集团公司第二建设公司，甘肃兰州730060)

某石化公司化肥厂150 kt/a浓硝酸装置2006年建成投产使用，到2008年其七层框架地面、地沟、框架和设备基础、水泥柱出现了严重的腐蚀，框架地面、地沟、框架和设备基础表面所贴花岗岩板大面积脱落，对水泥抹面和基础造成了一定的腐蚀，影响装置的正常生产使用。

1 腐蚀情况介绍

1．1 装置介绍

装置使用介质为硝酸，质量分数最高为98%，装置工作温度为60～70℃。

现场腐蚀主要介质为生产中的正常排放和非正常排放(包括泄漏)的浓硝酸及生产装置中的酸气、酸雾。

原设计和施工方案:室内外踢脚板，设备基础立面、管墩立面、水沟立面花岗岩(厚度δ=20～60 mm)用环氧胶泥铺砌，并用钠水玻璃胶泥勾缝。

1.2 使用环境和条件

现场主要腐蚀介质为非正常排放或泄漏的浓硝酸，使用条件极为苛刻。另外从现场情况来看框架地面无明显坡度，无有效接受沟槽，泄漏的浓硝酸不能及时集中冲洗排放。

2 腐蚀原因分析

2.1 材料选择

原方案选用花岗岩，它是一种天然的耐酸碱材料，具有杂质少、孔隙率低等特点。花岗岩中二氧化硅质量分数为70% ～75%，三氧化二铝为13% ～15%，钙、镁等氧化物占13% ～15%。从它的矿物成分来看由20% ～40%的石英、70%的长石和5%～15%的云母组成，对防腐来说石英是最有用的成分。花岗岩的耐酸碱度情况见表1。

表1 花岗岩的耐酸碱度情况Table 1 Acid and alkali resistante granit

从表1可以看出:花岗岩能满足耐浓硝酸的地面防腐条件，并且具有施工方便、块大缝小、减少腐蚀薄弱点等优点，因此可以选择花岗岩。而钠水玻璃胶泥对大多数无机酸、有机酸、强氧化酸等具有较强的耐腐蚀性能，但在碱性介质、含氟介质、中性盐类溶液及高级脂肪酸中不耐腐蚀。钠水玻璃胶泥与一些无机材料如耐酸砖板、铸石板、花岗岩等有较好的黏结强度。它是一种由钠水玻璃为黏结剂，氟硅酸钠为固化剂与耐酸粉料经合理调配所制成的，这种胶泥可粘用于受腐蚀或受磨损部位的砖砌施工的各种砖板。钠水玻璃是一种无机质材料，具有良好的耐酸性和耐热性，使用温度可达300℃。由于钠水玻璃与氟硅酸钠反应生成结晶水经酸化处理后，形成无数微小细孔，空隙率很大，密实性差，抗渗性低，因而耐久性低，酸液通过胶泥和花岗岩的界面渗入并不断侵蚀而形成空鼓脱落。从现场情况来看，酸液已造成部分区域基层混凝土腐蚀。

2.2 施工质量控制

防腐施工效果的好坏与施工质量有着很大关系，施工中可能存在对过程各环节把关不严、施工管理不到位的现象，以致影响层间黏结力和防腐性能。

2.3 使用管理维护

在装置运行过程中出现不正常泄漏时未及时用水进行冲洗、清理和排放干净，框架地面和地沟内长时间有一定浓度浓硝酸积存。

3 方案优化

3.1 施工方案优化

采用氯丁胶(成品)+环氧胶泥铺砌花岗岩复合防腐方案(详见图1)。

图1 防腐结构示意Fig．1 Anti-corrosion structure

3.2 主要施工顺序

基层处理→铺贴和焊接氯丁胶板→胶板表面处理→铺砌花岗岩板→固化→胶泥勾缝→固化→验收

3.3 主要材料选择

(1)贴玻璃布/花岗岩采用树脂:环氧树脂(E-44);

(2)花岗岩板灌缝封口胶泥选择是本次施工难点，通过比较灌缝封口胶泥采用DERAKAN470乙烯基酯树脂(耐蚀性见表2)和石英粉配制胶泥。

表2 封口胶泥耐蚀性Table 2 Nitric acid resistance of sealing glue

4 主要施工技术措施

4.1 基层处理

(1)将松散结合层部分清理干净以保证找平层黏结牢固;

(2)预留洞周围做檐;

(3)用1:2水泥砂浆找平，坡度及明沟要按附图施工。表面平整并一次压光;

(4)容器、冷器等设备四周作明沟，由排水流入地漏;

(5)楼面找平层施工完毕，洒水养护3 d后进行下道工序施工;

(6)设备基础抹面:将原有玻璃钢隔离层清理干净，用1∶2水泥砂浆抹面。

4.2 框架地面防腐

防腐实施前现场须同时具备以下条件:

(1)原有地面拆除并清理干净;

(2)楼面找平层以及水槽施工完毕，排水坡度为2%;

(3)养护期超过7 d，含水率低于5%;

(4)轨角处圆弧过渡，圆弧超过10 mm。

采用氯丁胶(成品)贴衬厚度为3 mm软PVC板，一层，板间对接方式为V型槽对接，把PVC板刨出坡口，拼对并用热塑焊接，焊缝高度低于3 mm，刨平整焊缝。

用角磨机打毛PVC板上面;用丙酮擦拭2遍，除去增韧剂。

用树脂胶泥，采用座浆法铺砌厚度为60 mm花岗岩块材。

树脂胶泥配比见表3。

胶泥复合层厚度10～20 mm。根据现场腐蚀情况选择，二层地面花岗岩厚度60 mm，中间层地面花岗岩厚度20 mm。

铺砌顺序:由低到高，铺砌时块材间缝8～12 mm。不宜出现十字缝，立面铺砌时阴角采用立面块材压平面块材，阳角则相反。

铺砌时用胶锤敲击，以保证黏结密实、平整。

铺砌后，自然干燥固化。

分次用乙烯基酯树脂胶泥填缝，最后用乙烯基酯磷片胶泥勾缝。

自然养护不少于5 d。

表3 树脂胶泥配比Table 3 Ratio of resin cement g

5 施工质量措施

施工环境应通风良好，并符合下列要求:

(1)温度以13～30℃为宜，但不得低于5℃。

(2)相对湿度低于80%。

(3)在雨天及强风天气下不宜施工。

施工用的全部原材料其质量应符合有关标准的要求。

对衬贴表面处理后经验收合格后方可进行手工涂刷第一道底漆，待底漆固化后将配好的打底料均匀地涂刷于被衬表面，其表面不平处(空冷接缝处)应用腻子填平，凹凸处及转角处应用腻子抹成圆弧过渡。

被衬表面必须擦拭干净，不能有水、油污及其它杂物。

花岗岩块材铺砌前必须保持干净，无油污;否则要进行打磨或用丙槽清洗干净。为了增强花岗岩块材与勾缝材料的黏结力，铺砌前用角磨机打磨四边截面。

返修只要求对检验不合格的部位进行返修;中间检验出来的缺陷只要求清除该道工序施工中的缺陷，然后按原施工方法进行，再经检验合格后即可。

防腐结束后，常温固化至少应养护一周，待完全固化后才可投用。

施工中或施工完后，不得再在上面进行焊接等高温作业。

6 结束语

2008年防腐施工完至今，该装置防腐工程使用效果良好，保证了装置长满优运行。