火电厂功能性玻璃钢防腐施工质量问题及对策

贺朝铸，杨家俊，张之琛，赵 力

（1.武汉博奇玉宇环保股份有限公司，武汉 430223；2.广州发电厂有限公司，广州 510160；3.湖北鄂电建设监理有限责任公司，武汉 430062）

1 前言

在火电厂烟气排放设备防腐中，功能性玻璃钢（FFRP）是一种以玻璃纤维或碳纤维及其制品（布、毡、纱等）作为增强材料，以树脂为基体材料，黏接在设备基体（可包括钢基、混凝土基和砖基等）表面并满足电厂烟气排放设备（如烟囱、烟道、吸收塔、湿式除尘器等）的特殊使用环境防腐要求的一种新型复合材料。与传统结构型玻璃钢复合材料相比，FFRP仅满足特殊的防腐要求，不承受结构力。以国产VF复合材料为例，FFRP黏接在设备基体表面，通过在设备基体喷涂或涂刷形成底涂层 + 结构层 + 面涂层的多层复合材料结构，使设备内壁完全处于防腐层的保护之下，可有效解决在火电厂烟气排放防腐方案的选择中存在的成本、质量和寿命问题，使三者达到一个最佳的结合点。但由于功能性玻璃钢对施工的要求较高，在国内许多电厂的施工中的失败案例也较多。因此，研究功能性玻璃钢在施工中存在的问题，对该类材料在火电厂烟气排放设备防腐领域的推广应用具有重大意义。图1为VF功能性玻璃钢复合材料的防腐内衬结构示意图。

图1 VF功能性玻璃钢复合材料的防腐内衬结构示意图

（1）基面层：通过喷砂处理，清除表面异物，为功能性玻璃钢复合材料喷涂做准备；

（2）底涂层，厚度≥0.25mm，采用无溶剂混合树脂和合适的固化剂，提高材料的黏结性能；

（3）结构层，厚度≥2mm，采用短切纤维，通过与无溶剂树脂混合喷涂，提高结构层强度和韧性，调节线膨胀系数；

（4）面涂层：厚度≥0.25mm，采用无溶剂混合树脂和合适的固化剂，通过加入微米或纳米材料、阻燃性材料等，提高材料的综合性能。

防腐层整体厚度不低于2.5mm。

2 FFRP在施工中存在的主要问题

2.1 施工人员问题

（1）功能性玻璃钢是一种新材料，目前能掌握该材料施工工艺的防腐施工队并不多，所以防腐施工分包队在接到防腐工程后，一般都是临时组织施工人员，对现场施工人员的培训不够，因而导致施工人员对功能性玻璃钢新材料的施工能力明显不足。

（2）防腐施工队出于经济利益的考虑，往往不愿意严格执行施工工艺。如自动喷涂时，为确保防腐质量，在喷涂后必须及时进行碾压，但施工方因为担心窝工，往往不愿意配备足够多的碾压人员。

（3）防腐施工总包单位把防腐施工工作分包给施工队，但总包单位缺少合格的质量控制人员，不能保证对施工分包队伍的质量监控力度。

（4）由于相关部门目前还没有制定功能性玻璃钢的施工验收标准，造成用户对这种新材料的认识不充分，加上高空作业等因素影响，用户或其派出的监理人员也难以实施有效的过程监控及工程验收。

2.2 施工机具问题

目前，功能性玻璃钢的施工方法分为手糊法和自动喷涂法，喷涂法又分为枪内聚合和枪外聚合两种工艺。不同的防腐施工工艺需要采取不同的施工机具，施工机具的质量直接影响防腐施工质量。在目前国内功能性玻璃钢防腐施工机具的使用中，主要存在如下问题：

（1）基面喷砂处理后，没有使用工业洗尘器对设备基面的灰尘进行处理，有些施工队配备的都是大型吸尘器，对于烟道等进口狭小的设备，由于大型吸尘器进不去，就忽略了吸灰的工艺。

（2）在采用手糊法施工时，要使用玻璃钢专用的绒布滚筒刷、毛刷、平滚、横纹滚和气泡切断滚等，但大多数施工单位配置的施工机具并不全，造成防腐层碾压不充分，气泡不能充分排放出来。

（3）采用枪内聚合喷涂法施工时，由于树脂材料在喷枪内已开始发生化学反应，经常会造成堵枪等事故，不仅会影响施工质量，而且导致喷涂设备损坏率高，增加了施工成本；采用枪外聚合喷涂法施工时，各组分的比例调节及枪外混合的精度较差，也影响了产品质量。

（4）在低温环境（如冬季）喷涂施工时，采用“热得快”等工具直接插入树脂进行加热，不但损坏了树脂的化学成分，还容易引起火灾事故。

2.3 原材料问题

（1）设备基层处理用砂的种类、粒径及含水量、施工用溶剂丙酮等都会影响防腐质量。砂的种类及粒径会影响基体的除锈效果和粗糙度；砂中的水及施工中的溶剂混入玻璃钢中，会形成气泡并使防腐层脱落，影响功能性玻璃钢的整体性能和防腐效果。

（2）现场施工中，树脂、固化剂、纤维及各种添加剂的用量未能按配方要求执行，直接影响产品的最终性能。如树脂和纤维的配比会影响玻璃钢的线膨胀系数，固化剂的用量影响材料凝胶时间和材料韧性。

（3）手糊法施工时，在较低的环境温度条件下，纤维毡或布的单位质量（g/m2）选择过大，使得树脂难以浸润纤维层，造成运行过程中玻璃钢脱层。

（4）在不同的施工工艺中，错误选择了原材料，造成质量事故。如在气温偏低的施工环境下进行手糊法施工时，选择了添加气相二氧化硅的树脂，可能造成树脂不能浸透纤维层而形成脱层的质量事故。

2.4 施工工艺问题

施工工艺是影响功能性玻璃钢防腐质量的主要因素，与质量相关的因素很多，主要包括：

（1）基层处理不彻底，如对焊缝、焊瘤、毛刺、铁锈、油污、尘土、孔洞等未进行处理就开始进行防腐作业，影响了玻璃钢成型质量。

（2）在不同的季节选择了不合理的防腐施工工艺，如在冬季使用自动喷涂法施工时，由于树脂及设备基体温度偏低，造成树脂流动性不够，树脂和固化剂混合不充分，影响了玻璃钢质量。

（3）防腐层作业时没有保证足够的初凝时间就进行下道工序的施工，一方面，会造成树脂因未能充分聚合而流失；另一方面，当底涂层还未达到初凝就进行结构层施工，往往会破坏底涂层，玻璃钢的防水蒸汽渗透性能就会下降；另外，不能保证初凝时间而连续施工，可能造成玻璃钢长时间难以固化，特别是在设备投运时仍未固化，在遇到交变温度时，由于温度应力的作用就可能使玻璃钢发生整体脱落。

高校的制度实施、规则执行文化是制度文化的第四个层面——执行文化层。执行文化是指大多数组织成员对制度执行的看法习惯和观念等，贯穿于高校的整个组织系统。只有执行，制度才会有生命力。良好的制度执行文化可以促进高校全员自觉自愿地维系大学精神，由“他律”转变为“自律”，是制度文化建设的一项必不可少的内容。

（4）未设置充分合理的碾压工序和时间，防腐层未进行充分的碾压。可能造成：1）树脂中气泡未能充分排放出来，在设备运行过程中，受热胀冷缩的影响，造成防腐层脱落；2）在喷涂施工时，树脂与固化剂未能充分混合，造成树脂不能及时固化；3）在手糊法施工时，树脂不能有效浸透纤维层，引起玻璃钢脱层。

2.5 施工环境问题

（1）在下雨天抢工期施工，没有采取有效的防护措施，特别是在设备基体已经穿孔的情况下，雨水通过孔洞渗入玻璃钢防腐层内，造成功能性玻璃钢黏接力下降。

（2）在环境温度低于10℃情况下施工，未采取加热措施，树脂固化速度太慢，而设备往往在玻璃钢未完全固化的情况下就投运，造成玻璃钢胶料被严重冲刷，影响防腐效果。

（3）在湿度大于80%的环境中施工，固化剂的固化速度减缓，影响功能性玻璃钢的质量。

（4）玻璃钢施工完毕后，未按规定的养护条件进行养护，造成玻璃钢未完全固化就投入运行，使得玻璃钢表面被严重冲刷，甚至脱落，防腐性能无法保证。

图2 国电长源第一发电有限责任公司12#机组烟道防腐工程现场施工图

3 FFRP在施工中存在问题的改进措施

针对功能性玻璃钢在施工过程中存在的问题，采取切实可行的改进措施，才能不断提高火力发电厂烟气排放设备防腐工程的施工质量。图2为国电长源第一发电有限责任公司12#机组烟道防腐工程现场施工图。该工程由武汉某环保公司总承包，防腐材料采用VF功能性玻璃钢（基体树脂采用高性能无溶剂混合树脂），并在防腐施工中采取了很多改进措施。

3.1 严格过程管理，控制人为因素

（1）在项目实施前，留出足够时间对现场施工人员进行防腐技术培训，每天早上施工前进行技术交底。

（3）防腐工程总包方设置有项目质量经理，要求防腐施工分包队配置专职质检员，每一流程需经项目质量经理验收合格并签字后才能进入下道工序。

（4）由于目前还没有功能性玻璃钢的施工验收标准，即由总包方制定出满足合同要求的功能性玻璃钢施工验收标准，用户参照验收标准进行最终验收，验收合格后才能投入运行。

3.2 加强施工机具管理，确保正确使用和维护

（1）在基面喷砂处理完毕后，坚决执行“一吹一吸”施工工艺，即先用干燥、洁净的压缩空气吹扫，再用吸尘器吸取表面的浮沉和碎屑，不同的设备（如烟囱、烟道等）要使用不同规格的工业吸尘器，防止由于施工入口小，大型吸尘器无法带入施工现场而取消吸灰程序。

（2）手糊法施工时，配备规格齐全、质量优良的玻璃钢专用工具，如涂胶料用的玻璃钢专用绒布滚筒刷或毛刷不能掉毛，以免混入树脂中，影响玻璃钢的产品性能；碾压和清理气泡用的平滚、横纹滚和气泡切断滚等宜选用铝质材料，重量要轻，中间的连接配件不能用塑料件，以便于工具的清洗，特别是用火烧法清洗滚子表面的树脂材料时更需注意。

（3）加强喷涂设备的研发力度，提高设备的喷涂精度。对于枪外聚合型喷枪，要严格监控喷涂设备的喷涂质量，仔细调节喷枪，防止喷涂比例不对，或固化剂未出料等事故发生，尽量使树脂、固化剂和纤维纱的喷射扇面保持重合。

（4）在低温环境（如冬季）喷涂施工时，宜采用大功率暖风机，并在现场设置临时保温房对树脂桶加热，必要时可配备履带加热器对树脂桶桶身进行加热；喷枪上要配置伴热带对喷管进行加热；现场禁止使用明火，特别要禁止采用“热得快”等加热装置直接插入树脂内进行加热。

3.3 制定严格管理制度，合理使用各类原材料

（1）根据电厂烟气排放设备的特点，设备基层处理用砂宜采用20目及以下（粒径约0.83mm以上）的铜矿砂，当砂被雨水浸湿后，应在阳光下进行曝晒，以确保砂在使用前的干燥度。由于VF功能性玻璃钢复合材料采用无溶剂混合树脂，无特殊情况下，禁止将丙酮带入施工现场，严禁用丙酮清洗设备基体，特殊情况下要使用时，需待丙酮挥发完毕（一般1h以上）才能进行下道工序的施工。现场不允许用丙酮清洗玻璃钢施工工具，以防止工具上的丙酮还未挥发完就进行施工时，溶剂会混入玻璃钢树脂材料内。应准备足够数量的施工工具，不能继续使用的施工工具（如各种滚筒）要统一放在指定的容器内，直接换取新工具进行施工；所有被污染的工具待当班工作完毕后要带回库房统一清洗晾干，以备再用。

（2）现场施工中，树脂、固化剂及纤维的用量应严格按配方要求执行，自动喷涂法和手糊法中的树脂和固化剂的配比要保持一致，不能任意改变配比。手糊法玻璃钢的含胶量普遍高于自动喷涂法，应加强碾压，在保证胶料充分浸透纤维（毡或布）的情况下，尽量控制胶料的使用。在面涂层时要加入合适的纳米或微米的耐磨材料（如碳化硅、云母、玻璃鳞片等），以便在提高耐磨性的同时，降低玻璃钢的线膨胀系数，提高材料的阻燃性。为防止原材料的错用，每班作业前应按工作量合理配置原材料，严格控制使用量，对某类材料的不合理消耗，应认真分析原因。

（3）在较低的环境温度（如冬季）条件下，设备的表面温度约为环境温度的1/2，采用手糊法施工时，宜选用单位质量为200g/m2纤维毡或布，使树脂容易浸润纤维层，在结构层未达到规定的总厚度时，可多做几层纤维结构层，这样更能保证玻璃钢的整体质量。夏季施工时的环境温度高，树脂流动性好，可选取高规格的纤维毡或布（单位质量300～450g/m2），以减少施工层次，提高工作效率。

（4）在不同的施工工艺中，应根据作业指导书正确选择原材料。如在设备顶部作业时，不同的气温条件下，树脂材料的选择会有所不同。在常温或高温环境下施工，树脂下滴使玻璃钢无法成型时，要在树脂内添加不超过树脂重量3%的增黏剂（如气相二氧化硅）；而在气温偏低的施工环境下进行手糊法施工时，如选择添加了增黏剂的树脂，则可能使树脂不能浸透纤维层而形成脱层。

3.4 不断革新防腐工艺，减少质量波动范围

（1）设备基层处理的质量对功能性玻璃钢的防腐质量至关重要，设备表面的异物在底涂层开始作业前，必须进行合适的处理。如钢基体设备的焊缝周围要保证平滑过渡，并提前进行防腐预处理（根据情况可预先涂一层底涂层和结构层），焊瘤、毛刺等必须打磨平整，铁锈、水分、油污、尘土必须清理干净，孔洞在无法用基体材料进行焊接时，要用胶泥进行堵塞，再将橡胶板或薄木板黏在胶泥上，经过固化后才能进行底涂层作业。对于钢基体，基层处理开始与底涂层防腐开始的时间间隔要以设备不返锈为判别标准，一般不能超过5小时，根据施工当地湿度的不同进行适当的调整。

（2）季节和地区环境条件不同时，要注意防腐工艺的选择，如在气温偏低的季节（一般低于10℃），树脂流动性偏低，在条件不具备的情况下，不宜使用自动喷涂法施工，宜选用手糊法施工，这样树脂与固化剂可以提前充分混合。在气温较高的季节（一般大于15℃），宜采用自动喷涂法，这样胶料和纤维可以充分混合，不仅可提高施工效率，也可降低玻璃钢的含胶量，减少线膨胀系数。在北方地区，早晚温差较大，功能性玻璃钢在施工期间要承受较大的温度应力，应特别注意防腐工艺的合理选择。

（3）胶料的初凝时间（或称为“表干”时间，以不黏手为判别标准）对玻璃钢成型质量很重要，以VF复合材料而言，在常温（25℃左右）下施工，初凝时间一般为0.5～1h，但在冬季施工，初凝时间甚至超过24h；而在夏季施工，设备表面温度可能超过40℃，初凝时间可能低于0.5h。因此，要根据环境温度的不同合理确定初凝时间。

（4）无论是采用手糊法施工还是机械喷涂法施工，碾压时间不够几乎是功能性玻璃钢的一项质量通病。除在玻璃钢制作期间需要碾压外，在每层防腐层施工完成并固化一段时间后（一般约为0.5h），应采用横纹滚、气泡切断滚和平滚等工具再对防腐层进行一次整体碾压。

3.5 重视施工环境控制，有效实施关键环境指标监测

（1）雨天或雨季施工，必须进行防腐作业时，应采取有效的防护措施。如设备基体已穿孔，在孔洞未进行适当处理前，应尽量停止作业，待各项条件满足要求后，才能进入下道工序。

（2）玻璃钢的最佳施工环境温度为15℃～30℃，对钢基体而言，冬季设备壁温度低于环境温度（在现场采取加热措施的情况下，设备壁温度约为环境温度的1/2），而夏季恰巧相反。因此，在冬季宜通过采取加热措施使环境温度保持在20℃以上；在夏季高温施工时，应采取合适的措施防止胶料爆聚。

（3）严格监控环境的湿度，湿度高于80%时，应采取去湿措施，确保满足防腐施工要求。

（4）将玻璃钢在规定环境下的养护作为重要的质量控制点，并进行树脂固化度的监测。施工完毕后，要按规定的时间和环境要求对防腐层进行养护，不进行养护不允许验收。如VF复合材料在面涂层施工完毕后，须在常温、干燥、洁净环境下不间断养护7天后才能投入使用。

4 结论

目前，功能性玻璃钢（FFRP）防腐方法已被广泛用于电厂烟囱、烟道、湿式除尘器及吸收塔等设备的防腐中，正逐步成为火电厂烟气排放设备防腐的重要手段。市场常见的功能性玻璃钢防腐方法主要包括萨维真、APC杂化结构层及VF复合材料防腐技术等。该类材料的防腐性能已得到业内的广泛认可，但其严格的施工要求给其普遍推广带来了重大障碍，在业内，对该类材料素有“三分材料，七分施工”的评价。如果施工过程控制不严，防腐层在设备投运后，往往会因承受交变温度在巨大的温度应力作用下发生脱落，有的项目甚至在设备还未投入运行前就已发生脱落。必须根据防腐材料的特点，制定切实可行的施工工艺，并在施工现场严格实施；同时，有关部门应早日出台该类材料施工及验收的标准。本文以国电长源第一发电有限责任公司12#机组烟道防腐工程为例，分析了功能性玻璃钢复合材料防腐施工中的主要质量问题及改进措施，希望对该类材料在行业中的推广应用起到一定的作用。

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