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34燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesNov.2023Vol.54 No.6高分子无溶剂涂料在焦化氨水槽内壁防腐的应用洪 洲瞿 涛郭 强高 飞（新余钢铁集团有限公司，新余338001）摘要：对焦炉生产过程中产生的氨水对氨水槽体的腐蚀机理进行了分析；对目前氨水槽内壁防腐用传统材料和高分子无溶剂涂料的优缺点进行对比；对动火作业高温环境下利用高分子无溶剂涂料在氨水槽内壁进行施工的安全优势及如何保证施工质量进行了阐述。关键词：氨水槽；腐蚀机理；内防腐；高分子无溶剂涂层中图分类号：TQ546文献标识码：B文章编号：1001-3709（2023）06-0034-04A p p l i c a t i o n o f p o l y me r s o l v e n t-f r e e c o a t i n g s i n i n n e r w a l l o f a mmo n i a l i q u o r t a n k f o r a n t i-c o r r o s i o nHong ZhouQu TaoGuo QiangGao Fei（Xinyu Iron&Steel Co.，Ltd.，Xinyu338001，China）A b s t r a c t:This paper analyzes the mechanism of corrosion of ammonia liquor generated during coke making for the tank body.Advantages and disadvantages of conventional anti-corrosion materials and polymer solvent-free coatings applied in inner wall of ammonia liquor tank are provided in this paper.In addition,safety advantages of applying polymer solvent-free coatings during fire operation and how to guarantee construction quality are illustrated in the paper.Ke y w o r d s:Ammonia liquor tank；Corrosion mechanism;Internal anti-corrosion；Polymer solvent-free coatings收稿日期：2022-11-07作者简介：洪洲（1984-），男，工程师1 前言焦油氨水分离装置是焦化企业化产品回收过程的重要设施。新钢集团6 m、7 m焦炉共用1套煤气处理量为1.7105 Nm3/h的煤气净化系统，该系统焦油氨水分离单元主要设有2套焦油氨水分离槽、剩余氨水分离槽及剩余氨水槽，采用立式焦油氨水分离工艺配合机械刮渣槽及焦油离心分离新工艺。焦油氨水分离工艺采用立式槽密闭分离结构，循环氨水对焦油起到自动加热保温作用，不需消耗蒸汽热量，环保及节能效果显著。剩余氨水采用重力除油、射流气浮净化机和陶瓷管过滤器三级脱除悬浮物和焦油，降低剩余氨水含油量，有利于蒸氨单元的正常操作。除此之外，从脱硫工艺中真空泵产生的放空液进入地下放空槽，富液槽与贫油槽排污一起送往地下放空槽，地下放空槽通过输送泵输送到冷鼓的脱硫废液储槽，再输送到氨水系统。2 问题的出现及分析焦炉剩余氨水中主要含有煤焦油、酚、氨、氰化氢和硫化氢等化合物，通过检测发现H2S含量有时高达3.7 g/L。由于储存氨水的氨水槽内存在Cl-、HS-、NH4+离子，焊接槽体容易产生应力腐蚀。氨水中的硫化氢与槽体发生阳极反应生成FeS等引起腐蚀，阴极反应生成的氢向钢材内部渗透并扩散，引起钢材的氢鼓泡、氢诱发裂纹、应力导向氢诱发裂纹及硫化物应力开裂。现场氨水槽均采用碳钢材料（Q235B），碳35燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 11 月第 54 卷第 6 期钢在pH7时（现场测的氨水pH值在8.29.5范围内）不发生破裂，但有CN-存在时，可发生硫化物应力开裂。随着CN-浓度的增加，氢渗透速率迅速上升，当氨水槽中CN-浓度远大于510-4 mol/L（相当于13 mg/L）时，氨水槽出现硫化物应力开裂，出现裂纹后会引发缝隙腐蚀1。表1所示为连续30天取样剩余氨水化验结果的平均值。氨水槽在氨水的腐蚀作用下，产生硫化物应力开裂、氢诱发裂纹和氢鼓泡2，图1所示为现场的氨水槽使用8个月槽体腐蚀渗漏形貌图。剩余氨水是焦化主要的污水来源，无序排放严重影响环保，故需及时处理氨水槽的渗漏点。鉴于氨水槽顶部聚集有大量可燃气体氨气，如未采取可靠的安全措施贸然动火会有爆炸风险。因此要先放空氨水槽，对其进行置换，关闭所有连接管线的阀门并堵好盲板。每次放空氨水槽都需耗费大量人力物力。现场的氨水槽焊缝多，难以确定下一个漏点出现的时间。为解决此难题，决定从问题根源入手，即用防腐效果好的材料对整个氨水槽内壁进行防腐，预防其他焊缝出现腐蚀。3氨水槽内部防腐涂料的选择3.1防腐材料选择比较目前国内用于氨水和脱硫液设备内部防腐的涂料主要有环氧酚醛和玻璃鳞片两大类3。本次防腐使用的贝尔佐纳5892高分子无溶剂涂层是将不同非金属填料与改性酚醛环氧树脂进行聚合而成的，产品固体含量为100%，不含有溶剂，能较好地防止火灾的发生，相当于酚醛环氧树脂改良品种。贝尔佐纳5892涂层和玻璃鳞片涂层的性能对比如表2所示。在近几年的防腐施工中，国内发生多起采用玻璃鳞片涂层在有限空间进行防腐施工而发生火灾的事故3。因玻璃鳞片涂层在施工时需掺入促进剂，而促进剂均为有机溶剂，在施工及固化时有机溶剂会产生挥发性可燃物质，当达到一定浓度时遇火易发生火灾事故，因此该防腐涂层存在较大安全隐患。原新余钢铁集团有限公司焦化厂4.3 m焦炉配套脱硫系统使用玻璃鳞片涂层的防腐效果不理想，使用一段时间后发生玻璃鳞片涂层鼓泡、脱落、开裂及被腐蚀穿透的失效现象。针对本工程特定的环境、作业现场和对国内外资料的收集、分析，从安全、环保及防腐效果等多方面考虑，决定在焊缝及缺陷部位采用陶瓷金属（R）进行修补+整体采用高表剩余氨水化验结果平均值表贝尔佐纳 5892 涂层和玻璃鳞片涂层的性能对比图氨水槽体腐蚀渗漏形貌图化验名称pHCOD/(mgL-1)氨氮/(mgL-1)CN-/(mgL-1)Cl-/(mgL-1)硫化物/(mgL-1)剩余氨水9.26 2274 1731 4474 751.4678.6防腐材料贝尔佐纳 5892 涂层玻璃鳞片涂层技术特点（1）黏结力强，与喷砂后的金属基体表面黏结力 200 kg/cm2。（2）防腐材料无任何溶剂，100%固体含量。（3）防腐性能强，防腐涂层为无溶剂系统，涂层致密，防腐性及防氯离子的穿透性好。因涂层不含溶剂且致密性好，固化时不收缩，对于防腐而言，防腐涂层厚度 0.5 mm 厚即可。氯离子穿透指标为 3.8 mgcm-2d-1。（4）耐温性高，在浸泡情况下可耐 95，干态可耐 200。（1）黏结力弱，本身无黏结力，靠底胶进行黏结，底胶与金属基体的黏结力 80 kg/cm2。（2）防腐材料为有溶剂系统，溶剂含量为 8%15%。（3）防腐性较好，但玻璃磷片为平铺结构，涂层致密性差。防氯离子穿透性差，氯离子穿透指标为 5.0 mgcm-2d-1。（4）耐温性一般，在浸泡情况下可耐 80，干态可耐100。施工安全性及防火施工安全性高：涂层固体含量为100%，无溶剂，防火性能好，不易燃。施工现场不会带任何溶剂或稀释剂等易燃物到现场，有效防止火灾的发生。无有毒成分，不会危害到施工人员及监理人员身体健康。施工安全性差：调料时需加入促进剂，促进剂为有机溶剂，施工非常危险，安全等级低，同时对人体有害，易致癌，需要特别的安全防护设施及很好的通风条件。施工环境需求中等，在 5 35 之间无需采取任何措施进行作业，施工时湿度不超过 85%。高，通常在 10 35 之间进行作业，施工时湿度不超过 80%。施工难度及施工质量稳定性施工难度低，可大面积高压无气喷涂；机械化作业，施工质量稳定性高。施工难度大，全部依靠人工作业，施工质量稳定性差。36燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesNov.2023Vol.54 No.6分子无溶剂涂层（贝尔佐纳5892高分子无溶剂涂层，下同）保护的组合方案对槽体内壁进行防腐保护。陶瓷金属（R）是一种双组分胶状材料，专用于因侵蚀而受损的金属的重建。其以硅钢合金和陶瓷颗粒为原料并混合有高分子量反应型聚合物和低聚物，与耐腐蚀涂层结合使用。氨水槽内使用的高分子无溶剂涂层是一种聚合物高温涂层，可用于温度达95 浸没状态下，具有致密性好，防腐性能好，抗磨耐高温等特点；对硫化氢、氯离子及各种无机酸、碱都具有良好的防腐性能，与经喷砂处理后的氨水槽金属板材黏结力强；同时避免了普通环氧类涂料及玻璃鳞片类涂层耐急速减压及温度剧变能力差的特点，具有施工简单方便，安全性高的特点。3.2防腐材料性能陶瓷金属（R）性能指标与高分子无溶剂涂层性能指标分别见表3及表4。3.3高分子无溶剂涂层性能测试本次氨水槽内防腐施工是有限空间作业，一个槽子保生产，另外一个槽子检修。因此施工工期紧，动火和有限空间作业交叉进行，施工安全风险高，选用防腐涂层不仅需要考虑防腐效果，施工安全也是重中之重。故要求将高分子无溶剂涂层试块送交国内专业检测机构进行检测，检测报告显示该涂层防腐性能及与钢基体黏结良好，涂层不易燃。（1）燃烧性检测的测试标准为GB/T 24082008，测试选用的样品尺寸为125 mm13 mm4防腐施工工艺质量保证为保证防腐后的效果最佳，当出现以下任何情况时均不允许施工：温度低于10；工作区域的相对湿度大于85%；基体温度在露点温度以上不足3；金属表面潮湿或可能存在聚合物；工作环境有油污；基体表面有水分或有可能出现连续聚集的3.2 mm。试验结果表明，样品燃烧性能属于V-0等级材料，阻燃效果好。（2）氧指数测试的测试标准为GB/T 89242005，检测结果为33.2%。（3）涂层黏结力测试采用拉拔试验。先用120#砂纸打磨样板表面，擦拭干净后再黏结柱子，放置7 天后进行拉拔试验。高温环氧涂层贝尔佐纳5892中漆与固化剂的体积比为7：2，试验结果如表5所示。（4）耐磨性及抗氯离子渗透性检测结果如表6所示。表陶瓷金属（R）性能指标表 4高分子无溶剂涂层性能指标检验项目检验结果检验方法附着力（拉开法）/MPa23（21.0 26.9），90%B，10%B/YGB/T 52102006检验项目检验结果检验方法耐磨性/（mm3千转-1）0.031GB/T 17682006抗氯离子渗透性/(mgcm-2d-1）3.810-3JTJ 2752000 中 C.2项目指标实验方法容器总状态（组分 A，B）搅拌后均匀无硬块目测挥发性有机化合物（100 测试）/（gL-1）1.93ASTM D2369/EPA拉脱黏合力（20 固化）/MPa 20ASTM D4541干燥时间/h表干时间 4GB/T 1728实干时间 24GB/T 1728抗压强度（20 固化）/MPa 60ASTM D695抗拉剪切强度（20 固化）/MPa 16ASTM D1002冲击强度（20 固化）/（kJm-2）20ASTM D256硬度（20 固化），肖氏 D 80ASTM D2240耐磨损性（干燥 CS17 砂轮）/（mm3千转-1）30ASTM D4060耐腐蚀性（盐雾 持续暴露5 000 h）涂层完好ASTM B117抗干热性 150 ISO 11357项目指标实验方法容器总状态（组分 A，B）搅拌后均匀无硬块目测挥发性有机化合物（100 测试）/（gL-1）7.89ASTM D2369/EPA拉脱黏合力（20 固化）/MPa 37ASTM D4541干燥时间/h表干时间 4GB/T 1728实干时间 24GB/T 1728抗压强度（20 固化）/MPa 70ASTM D695抗拉剪切强度（20 固化）/MPa 19ASTM D1002冲击强度（20 固化）/（kJm-2）2ASTM D256硬度（20 固化），肖氏 D 80ASTM D2240耐腐蚀性（盐雾 持续暴露5 000 h）涂层完好ASTM B117抗热性耐浸泡温度：95 蒸汽吹扫温度：最高 210 涂层完好NACE TM 0174低温热冲击+60 到-30，252 次循环涂层完好NACE TM 0304表 5拉拔试验检测结果表 6耐磨性及抗氯离子渗透性检测结果37燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 11 月第 54 卷第 6 期冷凝水。如出现以上情形，需采取相应的措施进行处理，如：提高温度、除湿等。具体的施工工艺如下：（1）对需要防腐的设备进行检查，确认设备的完整性及备件的完好性。如果设备腐蚀严重或有穿孔等情况，需要进行焊接贴补或挖补等修复，以保障设备可以承受喷砂的冲击。防腐前所有需进行焊接的部件都应焊接完成。（2）对所有需进行防腐的部位都应采用喷砂方式进行表面处理，喷砂用压缩空气压力在0.6 MPa以上，所用砂为1216目的铁矿砂，喷砂等级达到Sa 2.5级，表面粗糙度达到75 m。（3）清除灰尘，并对金属基体表面进行仔细检查，对焊缝及基体表面缺陷部位采用陶瓷金属（R）进行表面修复。（4）对采用陶瓷金属（R）修复处采用专用增强带材料进行加强，并对增强带加涂一层贝尔佐纳5892高分子无溶剂涂层。（5）在喷砂后的基体表面没有氧化、返锈前，采用高压无气喷涂方式对其进行第1遍的大面积高分子无溶剂涂层喷涂，小面积采用毛刷刷涂。在喷涂第1遍涂层时随时检查、清理毛刺及杂物并检查涂层的完好性。在第1遍高分子无溶剂涂层初步固化后，再第2遍涂高分子无溶剂涂层。高压无气喷涂机压力比应大于65：1，并用加热设备对管道进行加热保证涂料的施工温度，喷嘴温度控制在4050 之间，喷嘴压力在17.593 MPa，喷嘴尺寸为0.430.58 mm之间。（6）在高分子无溶剂涂层固化后，采用干膜测厚仪对涂层进行厚度测试。采用电火花测试仪进行漏涂检查，对检查出的不合格处及时进行打磨并涂刷高分子无溶剂涂层。5使用效果本次防腐施工是在有限空间进行的高危作业，施工工期紧，同时防腐周边设备有动火作业的特点。选用高分子无溶剂涂层可以在复杂、高危的工况下安全施工，具有较好的推广应用前景；同时，在防腐施工过程中，对基体进行喷砂处理后，发现氨水槽体焊缝周边有大量贯穿裂缝，采用陶瓷金属（R）+高分子无溶剂涂层对氨水槽体进行防腐处理。氨水槽投入使用3个月后，内部防腐层没有任何鼓泡、脱落、开裂及被腐蚀穿透现象。投入使用9个月后，未发现氨水槽体出现泄漏现象，使用效果良好。参考文献1王永林，余钱.循环氨水管道泄漏原因分析及防漏措施J.燃料与化工，2011，42（3）：53-55.2杨培燕，张继恒，顾宝珊，等.循环水管道腐蚀原因分析J.全面腐蚀控制，2011，25（2）：23-29.3牙亚萌，张胜利，李唯，等.高温、含H2S环境的设备内壁陶瓷金属涂层防腐技术J.天然气与石油，2016，34（2）：72-77.韩立影编辑一种填料塔用大通量蜂窝状填料及填料层本实用新型涉及一种填料塔用大通量蜂窝状填料及填料层，所述大通量蜂窝状填料的横截面为正六边形，大通量蜂窝状填料的中部由若干个管状通道紧密排列组成，大通量蜂窝状填料的外围由若干个管状通道与若干个边缘通道紧密排列组成；管状通道的横截面为正六边形，边缘通道的横截面是与管状通道相配合的等腰梯形；所述管状通道相间的3个侧面上分别设有导向窗，所述边缘通道在对应管状通道不设导向窗的侧面上设有导向窗；所述填料层由若干个所述大通量蜂窝状填料组成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：大通量蜂窝状填料的主体由正六边形的管状通道组成，能够提供充足的气液流动空间，填料通量大，有效避免杂质堵塞；设有导向窗结构，导向窗开向管状通道的内侧，且相间3个侧面上的导向窗设在不同高度，能够改善气体流向，形成液膜交换，有利于气相横向扩散，降低压力损失；设置了水平强化环，其位于相邻 2层导向窗之间，能够促进液膜湍动，提高传质效果；大通量蜂窝状填料的底部通过边缘通道的延伸结构构成贯穿的连通空间，具备填料自冲洗清洁功能。专利申请号：202120748784.1专利发明人：于涛谭瑞春段有龙