新型高分子材料在碱液储罐内衬防腐中的应用

吴国锋 许军 罗玉湘

1.中海油气（泰州）石化有限公司 江苏 泰州 225300

2.南京科赫科技有限公司 江苏 南京 210009

1 碱液罐介绍

碱液（NaOH）储罐通常由碳钢制作，为了保持碱液的温度，储罐一般设有夹套，用于通入加热介质。在一定温度下，碳钢在碱溶液中发生应力腐蚀断裂，即碱脆现象[1]，碳钢在热碱液中的应力腐蚀开裂通常发生在碳钢容器的焊缝处，碳钢与热碱液的反应式如下：

浓度在2%以上氢氧化钠的热溶液与碳钢接触都可能发生碱脆现象，产生应力腐蚀开裂，随着浓度的上升，碳钢产生应力腐蚀开裂温度相应下降[2]。为了防止碱液储罐发生碱脆现象产生腐蚀开裂，目前多采用环氧玻璃钢衬里进行防腐[3，4]，但是环氧玻璃钢衬里使用一段时间之后发生如图1所示的涂层剥落现象，玻璃钢衬里碎片随介质流入碱液泵入口，在泵入口过滤器处形成堵塞，影响泵上量；部分破损衬里带到后路后，发生影响流量计测量等问题[5]。

图1 碱液储罐环氧玻璃钢衬里脱落现象

2 新型高分子材料

新型高分子材料是以特殊改性的环氧树脂为基料、复配多种陶瓷微粉为骨材而制成高性能高强度聚合陶瓷防腐材料，新型高分子材料技术目前已成功应用于石油、化工、火电、核电、海洋等多类防腐领域，并编写入国家标准。新型高分子材料产品在生产过程中未添加任何溶剂、施工过程中亦无需使用溶剂稀释，无VOC排放，同时经过特殊改性，对紫外线具有极其优异的耐受性，可完全避免因长久使用而造成的涂层开裂、老化等现象。该技术与传统的类似腐蚀防护技术相比较而言，除使用寿命更加长久外，还具有以下优势：（1）多样性，颜色可调，可根据现场色标管理要求调整；（2）安全性，施工过程中，无易燃易爆溶剂挥发，消除了火灾隐患；（3）环保性，固化过程中，无溶剂释放，降低大气污染；（4）可靠性，与碳钢的粘接强度＞18MPa，自身固化后强度高；（5）致密性，无溶挥发，体积收缩率＜0.2%，防腐性能更佳；（6）防腐性，在100℃、40%NaOH中，涂层无开裂，耐多种有机溶剂腐蚀；（7）耐候性，具有优异的耐候性，耐紫外老化试验可达10000小时。

2.1 新型高分子材料性能指标

新型高分子材料固化后具有优异的机械强度，其抗压强度大于100MPa，拉伸强度大于65MPa，剪切强度大于28MPa，体积收缩率小于0.2%，可以在零下50～150℃下正常使用。新型高分子材料固化后具有良好的耐化学溶剂性能，不同溶剂下测试结果如图2所示，在强酸、强碱及有机溶剂中浸泡30天，强度基本不衰减。

图2 不同介质中浸泡30天高分子材料抗压强度变化

图3 碱液储罐中涂施工

图4 碱液储罐面涂施工

3 碱液储罐防腐施工工艺

3.1 表面预处理

根据碱液储罐现场情况，选择水喷砂法和手工法进行除锈，将碱液储罐内表面处理彻底，除锈质量达到等级按照GB 8923～88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa2.5级，除锈质量则达到上述标准规定的Sa2.5级，对残余锈蚀及杂物采用手工进行进一步清除处理。

3.2 底涂施工

取高分子材料的底涂产品，将B组分倒入A组分中，搅拌3min以上，搅拌至颜色均匀一致时使用。用滚刷将碱液储罐内表面滚涂一道底涂，在第一道底涂初固后的2h内再次滚刷第二次。滚筒涂刷，涂刷时一次蘸料不可过多，涂刷时应要求用力均匀，纵横交错进行，纵横各刷一次为一遍。涂刷完毕后工具应及时用稀料清洗，一切工具和容器禁止与水接触。施工后涂层干燥厚度为0.2mm。底图施工要求：（1）配料准确，搅拌均匀；（2）涂膜无流挂；（3）防腐过程中用湿膜测厚仪进行厚度控制；（5）涂层表面无针孔；（6）厚度0.2mm。

3.3 中涂施工

取一套高分子材料产品，将B组分加入A组分中，用电动搅拌器搅拌3min以上，至颜色均匀一致。搅拌完成后应尽快将高分子材料分装到小桶内使用。用抹灰刀单向均匀地将施工料涂抹在涂好底涂的基础上，每道施工厚度（初凝后）为0.8mm或1.6mm，在第一道中涂完成且未固化之前，铺展大孔纤维网格布，然后刮涂第二道中涂，在施工过程中，施工面应保持洁净，如有凸起物或施工滴料应处理平整。

3.4 质量中控

中涂施工完成后，现场需采用电火花检漏仪，用4kV的电压，对所有部位进行测试。采用磁性测厚仪，抽检涂层厚度，每平米不少于1个点。对检查不合格的部位进行二次修补，修补方式如下：经检验发现针孔、杂物时，应用合适的清理方法将其打磨清除，对针孔或贯通衬层的缺陷应打磨至底表面，并成坡形过渡，坡面与基体的夹角＜15°，用溶剂清洗并干燥后，应重新涂抹底涂和中层施工料。如质量中控过程经检验发现有漏涂或局部衬层厚度不足等缺陷，应将该区域表面用溶剂清洗干净，干燥后再次涂抹施工料达到规定厚度。

3.5 面涂施工

应在完成质量中控及修补后，再涂刷面涂。取一套高分子材料面涂产品，将B组分倒入A组分中，搅拌3min以上，搅拌均匀至颜色一致时使用。搅拌完成后应尽快将高分子材料分装到小桶内使用。用滚刷将碱液储罐内表表面滚涂一道面涂，在第一道面涂初固后的2h内再次滚刷一次。滚筒涂刷，涂刷时一次蘸料不可过多，涂刷时应要求用力均匀，纵横交错进行，纵横各刷一次为一遍。涂刷完毕后工具应及时用稀料清洗，一切工具和容器禁止与水接触。施工后涂层干燥厚度为0.2mm。

3.6 养护

碱液储罐高分子材料防腐内衬施工完成后，一般情况下，养护时间为夏季24小时以上、冬季7天以上。但若环境较差，如温度低于5℃或湿度大于85%，则应酌情延长。

4 碱液储罐防腐质量检查

4.1 表面预处理质量检验

表面预处理应进行宏观检查和局部抽样检查，规定如下：

（1）宏观检查主要检查被除锈表面是否有漏除锈部位，并应注意检查转角部位除锈质量和表面油污浮尘的清除。

（2）局部抽样检查应将除锈表面与GB8923—88中相应的照片或标准样板进行目视比较，达到标准规定。

（3）表面处理检查中发现有不符合表面除锈质量等级要求时，应重新处理，直到合格为止。如不具备喷射除锈条件，也可用动力工具除锈处理至St3级，焊缝处的焊渣、毛刺等应清除干净。

4.2 高分子防腐涂层的质量要求及检查

在高分子防腐涂层施工过程中，应随时检查高分子涂层数及涂刷质量。高分子防腐蚀涂层应在表面固化后，方可进行检查与验收，并应按表1的要求检查项目检查。

表1 除锈、内衬涂层质量检查项目

5 结束语

新型高分子材料在碱液储罐内衬防腐中具有明显优势，其与金属粘结强度远大于普通防腐树脂等材料，可防止长时间使用过程中高分子材料内衬的脱落问题。新型高分子材料具有优良的耐碱液腐蚀性能，可避免与碱液接触过程中发生的碱腐蚀，延长碱液储罐的使用寿命，避免储罐中的金属离子对碱液造成污染，影响产品质量。