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衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法 中中中中国国国国二二二二十十十十冶冶冶冶集团集团集团集团有限有限有限有限公公公公司司司司 第 1 页 共 14 页 衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法衬胶防腐蚀施工工法 橡胶具有良好的物理和化学性能，作为金属或非金属表面防腐蚀材料，已广泛应用于冶金、化工，环保和运输等工业中。科技进步与合成橡胶的问世，又使橡胶的耐腐蚀性能、硫化工艺和金属表面的处理方法得到了发展。中国第二十冶金建设公司研究开发的衬胶金属表面采用 酸洗喷砂复合处理工艺，在宝钢冷轧带钢厂施工中就取得了良好的技术和经济效果。该工艺已在 1989 年 1 月 9 日通过了冶金部组织的科技成果鉴定，同年获宝钢工程指挥部科技成果二等奖。一 工法特点：衬胶金属表面处理采用喷砂是国内外历来沿用的传统施工方法，二十冶在宝钢冷轧工程中大规模应用符合处理工艺是一次重大性突破，达到了国内先进水平。(1)酸洗喷砂复合处理工艺同传统喷砂法相比有以下特点：1)质量优良(a)采用复合工艺处理的金属表面面纯净度高，且金属缝隙内的锈蚀物也能清除干净。(b)酸洗后的金属表面形成一层磷化膜，能增强涂漆表面的漆膜附着力和防腐蚀能力。(c)酸洗表面再喷砂使相糙度提高，复合工艺发挥了酸洗和喷砂两种工艺相互完善和相互补充的质量保证效果。2)施工速度快 复合工艺解决了衬胶设备的非衬胶表面以酸洗替代第 2 页 共 14 页 喷砂，减少了大型复杂设备的翻位和翻转后产生的变形，使辅助工时减少，工效提高，劳动强度降低。3)经济效益显着 同传统喷砂工艺相比，能降低材料消耗，减少人工，提高经济效益(2)质量检验方法简单可靠 1)用高压电火花检测仪检测胶板针孔迅速准确，比国内的蜂鸣式医疗器携带方便。2)用弹簧式测力计作的 90剥离试验简便易行，适于施工现场作就地质量检验。3)运用空气湿度计算法能保证粘接质量。4)制定出切实可行的衬胶施工检验表和质量验收标准。(3)复合处理工艺可推广应用于玻璃钢、塑料等防腐蚀工程的表面处理。(4)编制了大型衬胶设备“分段衬胶后组对”及“预留焊接安全区”的新技术，是对衬胶设备不能焊接或切割规定的又一突破。二 适用范围(1)本工法适用于各类碳素钢、合金钢，铸铁材料需要作衬胶防腐蚀的设备、构件和管道。(2)由国外引进的橡胶板使用温度为重 10一 115，国内生产的橡胶板使用温度为 085。(3)橡胶衬里设备的使用压力范围：公称压力低于或等于 0.59Mpa，真空度低于或等于 0.08Mpa。当操作温度低于 40时，可低于或等于 0.093Mpa。(4)适用于 Dl30A1685橡胶衬里设备设计技术规定的内容和第 3 页 共 14 页 CD130A16-85橡胶衬里设备技术条件。三 施工程序 编制合理的施工程序，是保证粘接质量，加快工程进度的重要措施，衬胶防腐蚀施工程序见图 1。吹扫灰尘 钢板喷砂终处理 钢板酸洗预处理 钢结构验收 胶板下料 粘接面拉毛 粘接面清理 涂第一遍胶粘剂 涂第二遍胶粘剂 涂底层漆 涂第一遍胶粘剂 涂第二遍胶粘剂 粘贴胶板 中间检查 修补缺陷 硫化 硬度检验及修补 局部硫化 成品检验 交工 合格品 第 4 页 共 14 页 四 操作要点(1)本工法包括钢结构验收内容，重点是检查焊缝高度，见图 2 中（a）和（b），检查钢结构转角处圆弧过渡，见图 2（c）、（d）和（e）所示。图 2 焊缝检查(2)钢结构表面处理可以采用酸洗喷砂复合工艺。采用复合工艺时，应选用磷酸为主剂，并辅以多种添加剂的合成溶液，达到脱脂、除磷、磷化钝化效果。多功能磷酸液配比见表 1，其主要性能见表 2。多功能磷酸溶液配比多功能磷酸溶液配比多功能磷酸溶液配比多功能磷酸溶液配比 表表表表 1 磷酸 主剂 H3PO4 100150g/l 乙醇 脱脂 CH3CH2OH 80100g/l 柠檬酸 促膜剂 C6H8O9 10g/l 乳化剂 除油 OP-10 5g/l 硫脲 缓蚀剂 NH2CSNH2 5g/l 水 H2O 余量 第 5 页 共 14 页 采用复合工艺处理的工艺流程见图 3。酸洗后的非衬胶表面直接涂刷 J52-1 型氯磺化聚乙烯耐酸底漆和面漆。衬胶表面再喷砂终处理，压缩空气的压力为 0.7MPa，喷射材料选用砂粒规格 1.6mm 和 3.2mm 两种，按 1：1 混合使用，能提高表面质量和加快施工速度。多功能磷酸溶液主要性能多功能磷酸溶液主要性能多功能磷酸溶液主要性能多功能磷酸溶液主要性能 表表表表 2 外观 无色水溶液，粘度稍大于水 比重 1.01 总酸度 300500 点 游离酸度 150250 点 Fe+25g/l 磷化膜性质 铁系轻量级 36 克/平方米，膜厚 35 微米 工作温度 3060 污染状况 无三废排放，符合国家标准 溶液监测、调整、再生 构件 冲洗 40-60 120240min 酸洗 水冲洗 0.15MPa 入槽浸渍 磷化 15min 压缩空气 吹干0.5MPa 自然干燥（实干）16h 有漆时 脱漆 非衬胶表面 达 Sa2至Sa2.5涂底漆 衬胶表 面再喷砂（压 缩 空 气0.7MPa 采用金刚砂）目视检查表面质量（纯净度达Sa2.5 粗糙度6010m）衬 胶 表 面涂 底 层 胶粘剂（距衬胶 间 隔 少于 8h）衬胶 图 3 酸洗喷砂复合处理工艺流程(3)衬胶施工最佳环境温度为 1530，相对湿度低于 65，否则容易结露而影响粘接强度，衬胶时露点值测定见表 3。例 当测定温度为 18，空气相对湿度为 65时，查表中两数据交点，其 TP 值为 11.3，再加上一个温度系数 3，则衬胶构件温度是：第 6 页 共 14 页 11.3+314.3 当构件温度低于14.3时，构件表面出现结露。(4)胶粘剂做到随用随配，其粘稠度可用 4 号福特粘度计作流淌试验。当量杯内胶粘剂在规定时间内从小孔全部流出后为合格，量杯尺寸见图4，材质用铝制作。(5)胶板下料应考虑工作介质的流动方向，胶板坡口尺寸见图 5（a），坡口搭接方向见图 5(b)。(6)涂刷胶粘剂要均匀，两遍胶粘剂的涂刷方向应垂直，两遍涂刷的间隔时间，可用手触摸有粘性又不拉丝为合格标准。(7)设备转角处有凹坑时，可用金属腻子填充，要作到涂抹均匀，密实和修抹光滑，金属腻子的配方是：环氧树脂 E-44 100 (重量比)环氧固化剂 T-31 25 (重量比)丙酮或甲苯 10 （重量比）石英粉 6 号 200 （重量比）滑石粉 100 （重量比）本配方经 120耐热试验后的抗压强度为 75.9MPa，抗拉强度为17.3MPa，粘接强度为 19.9MPa。第 7 页 共 14 页 露点测定数据表露点测定数据表露点测定数据表露点测定数据表 表表表表 3 相对湿度（）30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 环境温度（）TP TP TP TP TP TP TP TP TP TP TP TP TP 10-6.7-4.7-2.9-1.4 0.1 1.4 2.6 3.7 4.8 5.8 6.7 7.6 8.4 12-5.0-2.9-1.1 0.5 1.9 3.2 4.5 5.6 6.7 7.7 8.7 9.6 10.4 14-3.3-1.2 0.6 2.3 3.8 5.1 6.4 7.5 8.6 9.7 10.6 11.5 12.4 16-1.5 0.6 2.4 4.1 5.6 6.9 8.3 9.6 10.5 11.6 12.6 13.5 14.4 18 0.2 2.3 4.2 5.9 7.4 8.8 10.1 11.3 12.5 13.5 14.5 15.5 16.3 20 1.9 4.1 6.0 7.7 9.3 10.7 12.0 13.2 14.4 15.4 16.4 17.4 18.3 22 3.7 5.9 7.8 9.5 11.1 12.5 13.9 15.1 16.3 17.4 18.4 19.4 20.3 24 5.4 7.6 9.6 11.3 12.9 14.3 15.8 17.0 18.2 19.3 20.3 21.3 22.3 26 7.1 9.3 11.4 13.1 14.8 16.2 17.6 18.9 20.1 21.2 22.3 23.3 24.2 28 8.8 11.1 13.1 14.9 16.6 18.1 19.5 20.8 22.0 23.1 24.2 25.3 26.2 30 10.5 12.8 14.9 16.7 18.4 19.9 21.4 22.7 23.9 25.1 26.2 27.2 28.2 32 12.3 14.6 16.7 18.5 20.3 21.7 23.2 24.6 25.8 27.0 28.1 29.2 30.1 34 14.0 16.4 18.5 20.3 22.1 23.3 25.1 26.5 27.7 28.9 30.0 31.2 32.1 36 15.7 18.1 20.3 22.1 23.9 25.5 27.0 28.4 29.6 30.9 32.0 33.1 34.1 38 17.4 19.8 22.0 23.9 25.7 27.3 28.9 30.1 31.6 32.8 33.9 35.1 36.1 40 19.1 21.5 23.8 25.7 27.6 29.1 30.7 32.2 33.5 34.7 35.9 37.0 38.0 42 20.8 23.2 25.6 27.6 29.4 31.0 32.6 34.1 35.4 36.7 37.8 39.0 40.0 44 22.5 24.9 27.3 29.5 31.2 32.9 34.5 35.9 37.3 38.6 39.7 41.0 42.0 46 24.2 26.7 29.1 31.3 33.0 34.7 36.3 37.8 39.2 40.5 41.7 42.9 43.9 48 25.9 28.5 30.9 33.0 34.8 36.5 38.2 39.7 41.1 42.4 43.6 44.9 45.9 50 27.6 30.2 32.6 34.7 36.7 38.4 40.0 41.6 43.0 44.3 45.6 46.8 47.9(8)大型衬胶设备在分段时，应在组对部位预留焊接安全区，焊接时用隔热材料覆盖已衬胶区域，防止焊渣飞溅灼伤。安全区尺寸见图 6。(9)胶板的粘接顺序按设备形状不同而有所区别。大型卧式罐先从两端封头开始粘接，再向中间；大型立式罐则先贴罐顶，后罐壁，再粘贴罐第 8 页 共 14 页 底。单块胶板尺寸以水平面铺放 3 和垂直铺放 6 为宜，铺放中不得将胶板拉扯变形。粘贴位置正确后将隔离垫布抽出。用滚压法或热烙法先中间后四周，依次有里向外推赶压实，达到驱净空气粘贴密实。(10)安装衬胶设备的基础伸缩缝，可以采用聚异丁烯橡胶板作防护，方法有两种：1)一般保护法。适用于废水处理管沟见图 7。42135耐酸砖；2-沥青；3、4-聚异丁稀胶板；5-沥青纸；6-弹性浇注料；7-0.40.6mm砂砾；8-聚苯乙稀泡沫；9-混凝土基础图特殊保护法图一般保护法沥青；、聚异丁稀胶板；聚苯乙烯泡沫塑料填充物；5-混凝土基础(a)13(b)介质流向2图4 福特粘度计全部Ra1.6图6 焊接安全区尺寸1-胶板；2-胶板；3-钢板图5 坡口尺寸与搭接第 9 页 共 14 页 2)特殊保护法。适用于耐酸砖基础。见图 8。当基础伸缩缝受力较大时，可在两层聚异丁烯橡胶板之间夹一层宽100150n，厚 0.50.8mm，镀锌铁板。(11)橡胶衬里的硫化，根据不同的性能采取不同的硫化方法。采用热水硫化时，其工艺特点是将已衬胶但未硫化橡胶板在静态压力或无压力条件下，以水为介质加热，热水硫化装置见图 9。1)硫化之前，往罐内注入常温冷水，达到罐体容积的 80便可。此时检查各法兰连接处有无泄漏，然后往罐内输入07MPa 压力蒸气，将水加热至 9698时，调整蒸气压力达到 05MPa 继续保持 7290h。这种硫化方法可用于容积为 1000m以下的罐体 2)完成硫化后关闭气源，在罐底部排出热水的同时，由罐顶处注入等量冷水，使罐体在 5h 内缓慢冷却 50左右时，将罐内温水全部排空，260m3立式贮酸罐的热水碱化工艺曲线见图 10。五 机具设备 完成本工法的主要施工机具见表 4，胶板下料刀见图 11。还应备有：长X 宽 X 高为 8m 12m0 8m 的木质下料台 2 块，白布 40 尺，煤油、酒精、砂布适量，手提 24V 防爆照明灯 4 套，1000W 吸尘器 1 台。第 10 页 共 14 页 图 9 热水硫化装置示意图(a)立式罐磕化装置；(b)卧式罐硫化装置；(c)热分配器构造 DN第 11 页 共 14 页 衬胶施工机具衬胶施工机具衬胶施工机具衬胶施工机具 表表表表 4 4 4 4 机具名称 规格型号 数量 备注 空气压缩机 10 立方米/分 0.8Mpa 1 台 喷砂用 离心除尘风机 4-72-11N080 流量 8185-1450 4 台 轴流防爆风机 B30K-5A，N-0.6KW，n2850r/min 4 台 电风扇加热器 N=14KW 200 3 台 除湿用 喷砂设备 1 套 酸洗设备 1 套 高压电火花检查仪 输入 100250V30W，输出 1055KV 2 个 角向磨光机 直径 100mm 6 台 硬度计 SHORE A 型 D 型 2 个 温度计 1100 4 支 湿度计 3 支 衬胶刀 40 把 六 劳动组织 每年完成 6000 衬胶任务的劳动力组织见表 5。劳动组织劳动组织劳动组织劳动组织 表表表表 5 5 5 5 岗位 人数 技术等级 工作内容 工长 1 助工 工程网络进度 技术员 1 工程师 技术负责人 检验员 1 技师 过程检验与成品验收 酸洗工 3 4 级 金属表面处理 喷砂工 7 4 级 金属表面处理 油漆工 2 6 级 非衬胶表面涂漆 下料工 3 5 级 橡胶板剪裁 衬胶工 14 6 级 橡胶板粘贴 硫化工 2 6 级 硫化 起重工 2 7 级 设备吊装 运转工 2 4 级 锅炉与空压机运行 电工 1 7 级 维护 第 12 页 共 14 页 保管员 1 3 级 衬胶材料发放与配制 小计 40 七 质量标准(1)用高压电火花仪检查衬胶板有无漏电击穿，电压大小按胶板厚度每毫米 3kv 计算，要重点检验搭接缝处，当有针孔时需进行修补，火花仪移动速度约 400-ms。电火花检查仪的探测杆有多种形状，现场施工中可用 2mm 钢丝煨成三角形或勾形，杆长约 300600mm。(2)气泡检查时采用目视并借助光线，用 0.5kg 木锤敲击，检查面积100，常压设备允许有凸起高度低于 2mm，面积20的气泡存在，但每 l 内不多于 1 个。(3)粘接强度是测定橡胶粘接质量的重要数据，在现场施工可采用图12 的橡胶剥离试验方法测定。试件长 150mm，宽 150mm，试件一端胶板留出 40mm 不粘接，以便测试时能提起上拉。胶板粘接工艺和硫化工艺均按常规。测试时将胶板宽度方向分割成宽 25mm 的胶条。(4)硬度试验 选用 SHORE(邵氏)硬度计检查橡胶板硫化之后的硬度，硬橡胶用 D 型硬度计，软橡胶用 A 型硬度计，检测时的环境温度为232，检测点宜分散选择 510 个点，每个点测量三次取其平均值。要重点检测设备转角与法兰部位，各项检验的内容与标准见表 6。第 13 页 共 14 页 衬胶工程自检记录表衬胶工程自检记录表衬胶工程自检记录表衬胶工程自检记录表 表表表表 6 6 6 6 工程标号 设备名称 图号 检查内容 验收标准 检查结果（1）钢结构验收 焊制工序完毕无凸凹疤痕 （2）酸洗处理表面质量验收 Sa2-Sa2.5 （3）喷砂质量和粗糙度 Sa2.5 粗糙度 60m10m （4）橡胶板厚度检验 10分布检查 5 处以上 （5）胶粘剂流淌试验 4福量杯：目视流淌自然 （6）气泡修补点胶 每 100m内少于 13 个点 （7）粘接强度检查（试块）100N160N/300mm 每 100m作 2 次 （8）高压电火花检查 不击穿 不漏电 （9）肖氏硬度检验（510 处）SHORE5 检查部门意见 施工单位盖章 施工技术负责人 施工小组签字 中方 德方 八 安全措施(1)施工场地要求通风良好，有防火防爆措施，保持通讯和道路畅通。在罐内施工时，应在罐底部处安设排出空气管道，使罐内空气流通(2)衬胶场地严禁动火。配制胶粘剂和多量储存衬胶材料应远高作业场地。防止静电、金属敲击等引燃因素酿成火灾。(3)酸洗时注意安全，防止酸液伤人，对酸液和废渣应集中处理，不许随意排放。(4)喷砂时戴好保护用具，尽量采用封闭喷砂以减轻对环境的污染：严禁用砂枪对人，作业后将砂枪口朝上悬挂。(5)高空衬胶作业时可设移动式平台，平台上有围栏防止坠落设施。(6)硫化时要设专人监护和记录，硫化过程中严禁松动法兰，螺栓等联接件，要设置安全施工区域，防止热水外溢伤人。第 14 页 共 14 页 九 技术经济指标及经济效益分析(1)采用焊接安全区工艺，使大型衬胶设备在地面分段衬胶，加快了施工速度，更保证了粘接质量，可提高速度一倍。(2)采用酸洗喷砂复合处理工艺使工效提高二至三倍，经济效益显著。十 工程实例（1）1987 年应用于上海宝钢 2030mm 冷轧衬胶防腐蚀工程；（2）1989 年应用于上海硫酸厂脱氟塔衬胶工程，工程量 280 获上海市优良工程奖；（3）1997 年应用于上海宝钢 1420mm 冷轧衬胶防腐蚀工程；（4）1998 年应用于宁波宝新冷轧衬胶防腐蚀工程；（5）2001 年应用于上海宝钢 2030mm 技改项目衬胶防腐蚀工程；（6）2002 年应用于上海宝钢 1420mm 冷轧除硅技改项目衬胶防腐蚀工程。本工法在以上工程的应用中取得了较好的技术和经济效果，曾获冶金部全优工程银牌奖、宝钢重大科技成果二等奖和上海市优良工程奖。