化工设备、管道涂料防护.doc

化工设备、管道涂料防护化工生产企业属涂料防护管理的有贮槽、贮罐、贮柜及水冷却器等金属设备，也有地坑、地槽等非金属构筑物及建筑物的防护，本节内容仅限于金属管道、化工反应塔器及小部分专用设备如水冷却器的涂料防护。1. 设备及管道涂料防护特点多种情况下，设备及管道处在持续高温下，化学反应介质或输送液态化学介质的酸碱浓度较高，或介质中含有能使涂层溶解或溶胀物质，或处在含有固态颗粒磨耗的状态下，这都是涂料防护的弱点，众多的化工生产设备及管道内防护，均不设计涂料防护。当其他防护方法材料成本极高，而采用涂料防护费用相对较低，维修又较方便的条件下，如合成氨氮肥生产系统的设备、贮罐、贮柜及管道的涂料内防护是最为典型的。2. 中型化肥（氮肥）生产系统设备（管道）涂料防护中型化肥（氮肥）生产系统设备（管道）涂料防护设 备 名 称 工 况 条 件 防 护 措 施 备 注温 度 化 学 介 质 洗气箱 150 80 半水煤气 漆酚树脂漆涂装 其他厂用环氧沥青洗涤塔 5060 H2SCO 漆酚树脂漆涂装 其他厂用环氧沥青半水煤气柜 40 半水煤气 漆酚树脂漆涂装 脱硫塔 3545 蒽醌二磺酸钠、碱、硫 漆酚树脂漆涂装 其他厂用环氧玻璃钢璃脱硫再生塔 3040 蒽醌二磺酸钠、碱、硫 漆酚树脂漆涂装 饱和热水塔 90 COH2OCO2H2 H2S（微量） 漆酚树脂漆涂装 冷却塔 80 40 COH2OCO2H2 H2S（微量） 漆酚树脂漆涂装 变换气柜 40 COH2OCO2H2 H2S（微量） 漆酚树脂漆涂装 水洗塔 2535 COH2OCO2H2H2S（微量）（1.8Mpa） 漆酚树脂漆涂装 铜液再生塔 2535 COH2OCO2H2H2S（微量）（醋酸铜） 漆酚树脂漆涂装 冷凝器 140常温 水 环氧沥青胺基环氧 套管式、浸没式、淋洒式等共49台碳化塔 8090 CO2NH3 喷锌、铝环氧涂料 碳酸氢铵工段尿素造粒塔 160 40 融熔尿素 氯磺化聚乙烯涂料涂装 80m高，上部挂铝板和玻璃钢内衬合成氨氮肥生产系统设备（管道）涂料防护所处工况，温度较低，化学介质为腐蚀性较弱的气体与水，涂料防护可施展其造价低、易维修和防护效果好的特点。在同一厂区，硫酸生产工艺其设备所处工况为高温强腐蚀，不适宜采用涂料防腐蚀。涂料防腐蚀要做到因地制宜，才能取得良好的经济效益和社会效益。3. 尿素造粒塔涂料防护尿素造粒塔是大中型合成氨肥厂重要的生产设备，是涂料防腐蚀技术应用于化工生产设备内防护的典型，其应用成果概括了涂料防护的设计、施工及生产工艺管理的水平，化工部曾多次从不同角度组织考察总结。尿素造粒塔防护情况调查厂 名 设计单位 投产年份 涂层施年份 塔径m 塔高m 塔壁防护 熔尿粘壁情况 清疤处理 防护层情况 塔体基体情况鲁南化肥厂 国内 1971 9 65 聚氨酯涂料上部衬铝板12米 严重 热水、蒸汽冲 涂膜基本完整，局部少量开裂脱落 未作防护的柱子，窗口外壁、地面腐蚀胜利化肥一厂 国内 1972 12 63 聚氨酯涂料上部衬铝板9米 甚微 无 涂膜完整仅个别点损坏 良好胜利化肥二厂 日本 一 1975 20.8下14 58 氯磺化聚乙烯涂料六涂一布玻璃钢 一 一石家庄化肥厂 国内 1968 1966 9 65 聚氨酯涂料衬铝板8米，加7米 严重 热水冲 内壁情况同鲁南，露天风道口1971年开裂 同鲁南，1975年用环氧涂料修补，环氧玻璃钢修柱子刘家峡化肥厂 国内 1971 1970 9 60 聚氨酯涂料1976年加衬铝板12米 严重 热水冲 衬铝板后涂膜基本完整 良好泸州天然气化肥厂 荷兰 1966 1966 16 40 1970年用环氧玻璃钢 甚微 无 尚好 半年后出现自上而下纵裂缝 荷兰 1975 20 60 水泥加密实剂，衬玻璃钢 一 一湘江氮肥厂 国内 1970 一 9 65 聚氨酯涂料，上部衬铝板12米，铝板铆接错向 严重 钢钎通或热水冲 铝板下35米涂膜大部份损坏，其余完整 铝板铆接错向，尿素进入未防护混凝土，腐蚀严重，其他尚好塔体防护以石家庄化肥厂为例，内壁选用聚氨酯涂料，1966年施工，1968年投产使用，1970年3月自查，塔内两侧约占总面积1/3的涂膜保持原始光泽，下部有三处因清除尿素结疤遭破坏，西侧中部两处漆膜翘起，分析原因是施工因素造成。风道的防护比塔体防护差，漆膜失光翘起，从裂口处能观察到1015mm厚的腻子。天津油漆厂1971年5月对本厂产品应用效果调研，涂层涂装经5年，实际使用已3年，造粒塔内漆膜基本完好，下部有1m2左右露出聚氨酯铁红底漆，未经涂料保护的外壁，受视孔尿素热气流喷射影响，两侧宽达3.5m混凝土表层脱落，其深度1015mm，局部露出钢筋，后以聚氨酯涂料修补，经一年使用，周围成片脱落显现于离视孔较远部位，修补处漆膜坚固，与基材结合良好。未经涂料保护的柱子，尿素已渗透到混凝土内部，腐蚀严重。鲁南化肥厂等组成调查组1975年12月1976年1月再检查石家庄化肥厂尿素造粒塔，防护涂料已使用10年，结论是除风道口外露部份外，内壁基本完好；胜利化肥一厂、刘家峡化肥厂防护涂料使用34年，涂膜仍然完好。鲁南化肥厂与湘江氮肥厂由于设计以及施工的缺陷，造成结构的严重腐蚀，清里结疤致使涂膜受机械损伤，尿素渗入，腐蚀面积扩大，同处同一环境下的其余涂层则依旧完好。能取得尿素造粒塔聚氨酯树脂涂料10年使用数据，是极为宝贵的。氯磺化聚乙烯涂料也是尿素造粒塔涂料防护的首选品种，引进项目中的胜利化肥二厂和四川化肥厂采用日本的氯磺化聚乙烯涂料，上海吴泾化工厂24万吨尿素造粒塔采用国产的氯磺化聚乙烯尿素造粒塔涂料，应用状况均好。吴泾化工厂造粒塔混凝土掺加0.5NNO密着剂，滑模施工面涂复有氯偏乳液混凝土养生液，塔内壁施工，环氧底涂层一道，批刮环氧腻子，再贴衬两层0.3mm的玻璃布，面层为氯磺化聚乙烯涂料八道，经5年使用，无涂层损坏剥落现象，未发现尿素挂料、积料。吉林化学公司化肥厂尿素造粒塔内外壁应用氯磺化聚乙烯涂料，1982年已得到5年使用完好的数据。4. 工业碳钢水冷却器设备涂料内防护工业水冷却器大量应用于氮肥、石油化工等行业，大中型企业拥有几十台至几百台这样的设备，其使用寿命关系到生产线效率、安全和节能等一系列大问题，过去的碳钢水冷却器使用寿命短，浪费大量的钢材。为攻克这个难点，各企业根据自身特点，陆续开发应用于换热器水侧的酚醛石墨涂料、CH784耐蚀涂料（河北沧州化肥厂、天津油漆厂生产）、TH847耐蚀涂料（中国科学院天津海洋淡化技术研究所生产）以及漆酚钛耐蚀涂料（上海国漆厂生产）等，也有自干型双组分环氧涂料应用成功的报导，涂料的应用，碳钢水冷却器使用寿命得到成倍地提高。不少企业在涂料防护成功的基础上，继而研究开发外加电流阴极保护和牺牲阳极保护与涂料联合防护，使用寿命进一步提高，成为单元设备涂料防护成功的典型。1992年6月国家科委成果办发文（国科成办92字第089号）推荐碳钢水冷却器采用TH847防腐蚀涂料。TH847耐蚀涂料是天津海水淡化综合利用研究所研制成功的热固型环氧氨基涂料，具有优异的耐蚀与阻垢性能，耐海水、淡水、苦咸水，耐磨、抗冲击和导热等多种功能，国家科委成果办于1989年主持召开TH847耐蚀涂料在小氮肥行业应用效益评审会，肯定了该涂料用于水加热器防护的可行性和可靠性。在以后的年月中TH847耐蚀涂料的应用全面开花结果。 工业碳钢水冷却器设备涂料内防护应用实例上海奉贤化肥厂在涂装工艺方面做了大量工作，对涂层表干、固化时间和固化温度等因素对涂层性能反复试验测试，制订出一套行之有效的工艺规程。该厂与上海化机三厂合作，联合开发耐蚀型变换水加热，对设备结构作了合理调整，开发应用TH847涂料涂装60257m2不同规格的水加热器。上海吴泾化工厂、嘉定化肥厂和南汇化工厂相继采用了TH847涂料涂装的碳钢水冷却器，取得极好的经济效益和社会效益。以南汇化工厂为例，水冷设备的使用寿命提高5倍，节约资金20万元，节省钢材28吨。实际应用表明，采用TH847涂料涂装的碳钢水冷却器，设备的使用寿命普遍增加3倍以上。以水加热器的使用寿命延长至2年计算，一个年产1.5万吨合成氨厂每年即可节约钢材25吨，节省投资20余万元。化工部小氮肥处已将该项技术列入蒸汽自给节能项目中水冷设备的腐蚀防护设计规范。石化行业水冷换设备约占石化工艺设备怎总重量的40，占建厂投资费用的20，其中水冷器为1/3，每年因腐蚀穿孔、结垢堵塞而停车抢修并更新所造成的损失十分惊人。中国石化总公司生产部积极推广CH784耐蚀涂料（天津油漆厂7910涂料），天津海水淡化综合利用研究所对CH784耐蚀涂料改性，研制TH847碳钢水冷器耐蚀涂料，石化行业是该项技术最早和最大的用户，1990年底统计，全系统共涂装1579台碳钢水冷器，约35.5万m2。大庆石化总厂自1979年5月开始，共涂装近300台碳钢水冷器，涂装面积达3.6万m2，占全厂碳钢水冷器的70，使用寿命普遍提高了23倍，大大减轻了检修清垢的繁重体力劳动，节省大修费用300多万元，节约钢材800多吨。安庆石化总厂炼油厂6套生产装置54台水冷却器，牺牲阳极与涂料联合防护，经8年实践证明，延长了管束使用寿命。沧州炼油厂自1987年起，共涂装54台，约占全厂碳钢水冷器总数的80，取得了很好的防蚀阻垢效果。上海石化总厂对卅万吨乙烯工程许多大型水冷器耐蚀涂料涂装，在三年多时间里涂装100多台，约3.5万m2。石化总公司为推广该项技术，1990年组织编制水冷器防护涂层的涂装技术与涂层质量检验两个暂行规定，对设计、施工、维护、现场检测与产品质量验收等作了详细规定。 工业碳钢水冷却器设备涂料防护施工碳钢水冷却器涂料涂装工艺，受辅助设备如烘房加热空间和起吊搬运能力的限制而选择不同的施工工艺，新制设备和维修更新设备的涂装又有差别。一般颇具规模的设备建修厂，另对外承接业务，适用于一定规格水冷却器的涂装、加热固化等工艺要求，由于反复涂装次数多，起吊搬运设备的能力和操作水平极为关键，上海奉贤化肥厂对外承接碳钢水冷却器涂料涂装业务，上海地区还有上海炼油厂附属高东石化防腐工程公司和上海石化（金山）机修厂，此外笔者曾参与化工系统企业施工资质考核评审的江苏南京天界机械公司（第二化机厂）、山东济南历城山东兰星清洗防腐公司，都是具有一定规模，检测仪器较齐全的涂层热交换器涂层施工或制造专业厂。碳钢水冷却器属一次性使用的设备，也不可使用产生腐蚀后再作涂层防护，从仪表压力指示出现异常可判断防护层失效，腐蚀穿孔渗漏，直至堵管达15报废。热交换器涂料国外代表性的是德国索卡酚（SAKAPHEN）上诲金山石化、扬子公司以及辽阳石化均使用过；金山石化、扬子公司还用过上海国漆厂的漆酚T0911；CH784耐蚀涂料和TH847耐蚀涂料均为环氧氨基烘干型涂料，环氧酚醛涂料的性能相仿。自干型环氧树脂涂料可节约能源，但多余的涂料构成浪费，另方面自干型环氧其性能不及烘干型品种。碳钢水冷却器涂装在设备制造厂可以单根涂装后组合，大多数是整件浸涂待多余涂料流尽后烘烤至半熟，调头浸涂烘烤约六道烘透，涂层总厚度125m。该涂料的颜料是防护耐蚀性能良好的铬绿。5. 其他化工设备涂料防护 涂料防护的定义涂料防护的定义有涂料定义与涂装防护定义两者所组成。涂料是在被涂装材料或器具表面，由电沉积、浸、擦、浇、淋、刷、喷或流动床等多种方式涂装，经烘烤或自干形成具有防护、装饰、标志或其他作用（防污、导静电、导热以及避虫咬等）且能成膜的有机高分子或无机材料。划定以上定义是因为涂料与树脂、塑料材料类同，施工方法有的相近，成型工艺又相混杂，如树脂粉末涂装称涂塑，而以涂料用树脂制成粉末状产品则定为粉末涂料；树脂与该树脂的无溶剂涂料难以区分；还有稀胶泥涂刷防护层和织物增强涂层何以称谓等，笔者认为以施工方式和产品名称决定。为了涂装区别于树脂砂浆和树脂胶泥施工，又区别于玻璃钢，只有把材料与涂装方式圈定。如玻璃鳞片涂料，其名为涂料，施工方法有时像涂料施工，有时像涂料产品中的腻子施工，也是批、刮、嵌工艺，则以其产品名称定为涂料；另一类以传统施工形式所决定，或含溶剂量20以上的树脂粘结剂的织物增强层应属涂层，如环氧沥青玻璃布增强不能称作玻璃钢，玻璃布增强氯磺化聚乙烯涂层更不能称作玻璃钢，因为两者均为涂料产品，是织物增强的涂层。氢氟酸介质的防护，树脂粘结剂用涤纶布增强，不含玻璃纤维织物，称作纤维或织物增强塑料而不能称作玻璃钢则是另一会事。 其他单元化工设备的涂料防护成功实例（摘自化工设备与防腐蚀19981999年）单元化工设备的涂料防护成功实例设 备 名 称 工 况 条 件 防 护 措 施 企 业温 度 化 学 介 质 1 联碱外冷器 1040 液气氨、氯化铵结晶 环氧改性酚醛树脂涂层 大连化学工业公司2 20000m3煤气柜 COCO2H2O 喷砂，环氧沥青2道，内表面34道 大连化学工业公司10000m3气柜 生漆8道 陕西省化肥厂3 脱硫塔 3545 COCO2H2O硫 喷砂，漆酚涂料8道 大连化学工业公司4 吸收塔 COCO2H2O 高分子修补剂、E52涂料 天津碱厂5 氨盐水桶 环氧鳞片涂料 天津碱厂6 淡液塔 1040.12MPa 淡液（含少量氨） 喷砂，环氧底，环氧呋喃6道，80加热2d 连云港碱厂7 设备机架 氯磺化聚乙烯涂料7道 第二感光胶片厂8 煤气鼓风叶轮 喷砂，烤漆，烘干15d 大连化肥厂9 变换车间反应槽 喷砂，环氧底贴玻璃布、氯磺化聚乙烯涂料，贴玻璃布 淮南化工总厂10 煤气脱硫塔 碱液、H2S 机械除锈，氯化橡胶4道 淮南化工总厂11 煤气脱硫塔 ADA洗液、煤气 喷砂，环氧呋喃3道 淮南化工总厂12 CO2吸收塔 110120 碱液、变换气 喷砂，环氧呋喃3道 淮南化工总厂13 甲醛贮槽 45 甲醛 喷砂Sa2级，苯乙烯聚氨酯2底4面 北京化工实验厂14 甲醛贮槽 甲醛 聚氯乙烯涂料 上海溶剂厂15 造粒塔 环氧2道，衬布2层，氯磺化聚乙烯涂料3道 宣化化肥厂16 电除尘器 30 半水煤气 环氧红丹3道 宣化化肥厂17 饱和热水搭 150，0.8MPa 饱和热水 环氧树脂 唐山滦化集团公司18 碳化搭 150，0.8MPa 饱和热水 环氧树脂 唐山滦化集团公司19 湿式气柜 50，0.05MPa CO2COH2SSO2 环氧底，氯磺化聚乙烯涂料8道 乌拉山富兴化肥厂20 铜液再生器 铜液 喷砂、T09-114道 湖北鄂西化工厂21 碳化搭 35，0.25MPa 碳铵液、变换气 塔内6道环氧煤劁油，塔外4道氯磺化聚乙烯涂料 合肥化肥厂22 碳化搭 2400.1MPa 半母液 管程6道热固化环氧酚醛，花板2道氯环氧胶泥 合肥化肥厂23 煤气洗涤搭 煤气、水 喷砂、底涂料、腻子、布23层、漆酚面共812道 石家庄化肥厂24 气柜 半水煤气、水 环氧底、过度层35道、面 曲河县化肥厂25 澄清桶 80 母液、氨母液 环氧防护涂料6道 上海浦东化工厂26 变换气冷却搭 8040 变换气、水、H2S 大漆1：31：0.5石英粉、面涂层共6道 广州氮肥厂27 脱硫塔 50 脱硫液、半水煤气 喷砂、环氧石墨粉3道、面清树脂液共5道 广州氮肥厂28 重油裂化护 130170 H52-168铁红1道、H61-168铝粉耐热漆1道 广州氮肥厂29 变换再生搭 42 外防护 H53-88 2道、铝粉漆1道、过氯乙烯2道、醇酸1道 广州氮肥厂30 氨吸收塔 4045 外防护 H53-88 底、氯磺化聚乙烯涂料6道 广州氮肥厂31 季戊四醇贮槽 季戊四醇、甲醛 氯磺化聚乙烯涂料2底2面 巨化电石厂32 甲醛槽 甲醛、甲醇 氯磺化聚乙烯涂料2底2面 巨化电石厂33 盐水中和槽 NaCl、H2ONaOH、HCl交替 环氧底、环氧鳞片涂料 潍坊化工厂34 盐水沉降管 65 300g/l盐水 喷砂、高弹聚氨酯涂料 盐锅峡化工总厂35 氯冷却器 9095 水 环氧氨基涂料 上海天原化工厂36 预热器 98 水 漆酚钛料6道 上海天原化工厂37 精盐水预热器 7080 316g/l盐水 TH-847 150m 济宁电化厂38 盐水预热器 85、0.6MPa 316g/l盐水 酸洗磷化、TH-847 150m 永新-沈阳化工公司39 盐水换热器 盐水、杂散电流腐蚀 内壁环氧鳞片涂料 上海氯碱公司电化厂40 水冷却器 68 TH-847 6道150m 上海吴泾化工厂以上单元化工设备的涂料防护成功实例是全国化工设备防腐蚀工作调查研究成果汇编中摘录的涂料防护内容。此次调研工作量大，内容丰富，给腐蚀防护工程管理作出很大的贡献，其中还有化工企业防腐蚀存在的课题目录，有待我们去努力。调查表的数据有不详之处，可对照企业、设备名称查询。以上化工设备涂料防腐蚀资料，用到玻璃鳞片涂料，玻璃鳞片涂料具有比同品种涂料有更好的对紫外线、氧以及化学腐蚀介质的屏蔽性，涂层抗渗高耐磨，提高了涂层的耐温等级，用于冶炼厂烟道和石化乙烯装置烟气脱硫温度较高、高磨损的设备管道内壁及外防护。南京扬子石化乙烯装置烟气脱硫部分的烟气冷却器、S02吸收塔、中和槽、氧化塔、滤液槽、过滤液贮槽，介质为硫酸铵、亚硫酸铵液装满液体，温度8090，应用情况良好。南化公司氮肥厂20万吨/ 年硫酸装置中硫酸低位槽、第一文氏管、脱气塔、洗涤塔底节、母液桶、尾气硫酸循环桶等。化工机械研究院、华东理工大学对玻璃鳞片涂料作抗渗性试验，比玻璃钢高出45倍，几乎无残余应力，还能阻止材料的裂纹扩展，由于这些优点，将会取代玻璃钢在设备、管道以及地坑、贮槽等构筑物的内衬。玻璃鳞片涂料在硫酸装置应用在低位槽、文氏管、脱气塔、洗涤塔底节、母液槽、尾气循环桶等，有些已有十年以上的经验数据。其他还应用在化肥厂、碱厂、炼油厂以及石油化工厂等，取得极好的社会效益和经济效益。