WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料在日鋼高爐煤氣管道的應用

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摘要：本文介紹了日照鋼鐵高爐煤氣管道內壁防腐工藝及驗收情況，WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料的特點，概述國內鋼廠高爐煤氣管道內壁腐蝕及防腐工藝對比,以及目前國內高爐煤氣管道內壁的腐蝕及防護情況，通過提出不同的防腐結構及施工工藝，為WEGF材料應用于高爐煤氣管道內壁防腐蝕提供更多選擇。
關鍵詞：日照鋼鐵、WEGF 噴涂料、煤氣管道內防腐
1 前言
近幾年，在大型高爐上高爐煤氣干法袋式除塵技術得到廣泛應用。與傳統濕法除塵相比，干法袋式除塵具有節水、節電且投資少等優點，但經干法除塵的高爐煤氣對管道內部的腐蝕嚴重，干法除塵時噴淋塔前管道冷凝水的腐蝕速率比濕法除塵的腐蝕速率高兩個數量級（大約是50倍），因此普通的防腐形式（如環氧煤瀝青等）已起不到根本作用，需要針對使用介質特點和腐蝕原因分析尋找一種可靠、長效的重防腐材料。
日照鋼鐵集團高爐區域煤氣管道以前腐蝕嚴重，通過和多年試驗、選擇，采用上海富晨化工有限公司和河南防腐企業集團聯合開發的WEGF乙烯基特種涂料，高壓無氣噴涂工藝。
高爐區域煤氣主管道及支管（含TRT出口管道）進行內防腐施工。
2 高爐煤氣管道內壁腐蝕特點及防護材料比較
2.1 高爐煤氣內壁腐蝕特點
高爐煤氣管道發生腐蝕的部位主要是管道和設備的底部，波紋管下部的波峰上，而且腐蝕均由內部發展到外部的點腐蝕。由于濕法除塵可以通過文氏管或洗滌塔將煤氣中的腐蝕性成分（如SO2、SO3、Cl2、H2S等）通過溶解或反應去除，而干法除塵的腐蝕性成分只能隨煤氣的流動進入下道工序，并可以伴隨著煤氣的降溫、水分的析出而進入冷凝水，形成高腐蝕性的酸，大量的留存著的煤氣冷凝水在局部有時能達到煤氣管道的四分之一高度。對于高爐煤氣冷凝水的化學分析結果見表1（取自某鋼廠煤氣管道后半段軋鋼區）。

表1 高爐煤氣管系中冷凝水成分

項目	總含鹽量/(mg·l-1)	電導率/(us·cm-1)	總硬度/(mg·L-1)	Cl- /( mg·L -1)	PH值	SO42- /( mg·L -1)
結果	7 623	7 864	3 265	6 548	2.23	11.0

從表1的分析結果可以看出，冷凝水的總含鹽量很高，PH值為2~3，其中Cl-的含量高達6 548mg/L。而一般的高爐煤氣冷凝水PH值為6~7，接近中性，Cl-的含量約為361mg/L。
2.2 高爐煤氣管道內壁采用的防腐蝕材料選擇
早在2007年，某研究總院就對從眾多耐腐蝕材料中篩選出來的四種材料進行了試驗：
    ①乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥；
②改性厚漿環氧防腐涂料(以下簡稱“環氧涂料”)；
③聚脲涂料（青島有限公司）；
④環氧鱗片膠泥（廣州某有限公司）。
試驗結果如表2。其中浸泡溶液為Cl-為208g/L，SO42-為0.2g/L,PH=1。

表2 腐蝕試驗結果

涂層體系	試驗條件
	常壓浸泡(一)60℃，360h	常壓浸泡(二)60℃/360h+102℃(沸騰)/408h	高溫高壓浸泡180℃， 飽和蒸汽壓 24h，120h	高壓釜浸泡60℃/360h+102℃(沸騰)/408h+102℃(飽和蒸汽壓)/12h
VEGF膠泥	涂層完好	涂層完好	24h,120h試樣表面均紅褐色，有白色和褐色斑點，為外來物附著。涂層本身完好，無起泡，無裂紋，無破損脫落。	涂層完好
環氧涂料	涂層完好	涂層完好	24h試樣表面稍有變色，涂層鼓泡，冷卻后鼓泡縮小，局部破裂脫落。120h試樣表面紅褐色，涂層已鼓泡，粉化，破裂脫落。	涂層完好
環氧膠泥	涂層完好	涂層完好	24h試樣表面紅褐色，涂層在兩次涂裝層間裂開，未脫落，未起泡。120h試樣表面紅褐色，在兩次涂裝層間裂開，局部脫落，未起泡。	涂層表面有多條縱向裂紋，無起泡，無脫落
聚脲	涂層完好	表面灰褐色,涂層起泡、溶解,部分脫落	24h試樣表面灰褐色，涂層起泡，溶解，大部分已脫落。
總結	高、低溫實驗結果表明，涂層耐蝕順序為：VEGF膠泥、環氧膠泥、環氧涂料、聚脲； 其中VEGF膠泥性能最佳。

3 WEGF特種噴涂料特點及應用介紹
3.1  WEGF特種噴涂料的特點
WEGF 特種噴涂料，是上海富晨化工在VEGF 材料的基礎上，聯合山東日照鋼廠、河南省防腐企業集團，反復研究、調整配方、試驗，研發的VEGF改進版，效果更突出。
針對高爐煤氣管道內壁防腐的WEGF材料具有以下特點：
⑴ 耐腐蝕性能好。采用耐高溫（150℃）、耐含氯等化學介質的酚醛環氧乙烯基酯樹脂。
⑵ 較低的滲透率。WEGF涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環氧樹脂涂料高6-15倍。特別是在有壓力情況下，抗滲效果能起到更大的作用。
⑶ 涂層具有較強的粘結強度、附著力和抗沖擊強度，涂層不易產生龜裂、分層或剝離。
⑷ 耐溫（熱沖擊）性能較好。WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料涂層的線膨脹約為11.5×10-6m/ m·℃,鋼鐵的線膨脹系數為12.0×10-6 m/ m·℃，兩者之間比較相近。
⑸ 耐磨性好。WEGF 噴涂料涂層在固化后的硬度較高，且有韌性。
⑹ 工藝性較好。具有當場配制和室溫下固化的特點，解決低溫氣候的固化問題和施工間隔時間的問題；另具有修補性好的特點，在WEGF材料涂層使用幾年后，若出現遭損壞的情況，只需在該處作簡單的處理即可進行修復，并可繼續使用而不影響使用性能。
3.2 WEGF復合材料涂層成型工藝
大面積、平整面，厚度1.5mm

	富晨WEGF高溫乙烯基鱗片特種噴涂料      封閉面涂	1道
	富晨WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料	3道
	富晨WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料    專用底涂	1～2道
	表面基層處理（噴砂sa3級）

全部焊縫、三通、人孔、不平整局部、結構轉角，厚度2.5

	富晨WEGF高溫乙烯基鱗片特種噴涂料封閉面涂	1層
	富晨WEGF高溫乙烯基樹脂玻璃鋼（氈300g/m2）	1層
	富晨WEGF高溫乙烯基鱗片特種噴涂料	3層
	富晨WEGF高溫乙烯基鱗片特種噴涂料專用底涂	1～2層
	表面基層處理（噴砂sa3級）

4、 WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料的實際應用
     日鋼煤氣管道一直存在腐蝕嚴重現象，自建廠以來，高爐區域煤氣主管道已經完成了一次全面更換改造，其煤氣管網有效使用壽命僅3-8年。但2012年新投運的煤氣管道在運行2年半后，再次出現大面積腐蝕泄露現象，經停運管道后內部檢查發現，管網內部出現焊縫普遍腐蝕、管材點蝕穿孔現象。為延緩高爐區域煤氣管道使用壽命，減少頻繁更換造成的損失，原動力廠（公用設施處）會同公司各部室申請實施了煤氣管道內防腐改造項目，借高爐檢修時間，對主煤氣管道進行內防腐改造。項目自2011年開始進行小范圍（2#TRT區域管道）實驗取得成功后，2014年6月份開始，分別對3#4#高爐區域、7#8#高爐區域、9#10#高爐區域、13#14#高爐區域煤氣主管道進行了內防腐改造。現已經運行近1年。2015年5月26日-27日，公用設施處擇機將9#10#高爐區域煤氣主管道中的4#放散塔區域DN2800管道停運置換，邀請公司審計處、設備處、技術中心等部門共同進行了內防腐運行效果的實地檢查。
檢查效果如下：2015年4#放散塔區域DN2800管道內部防腐涂層檢查照片
管道兩側部位涂層良好，無脫落、開裂現象。 下圖為工人清理附在管道內壁防腐層上的腐蝕物及雜質（烘干水分后），經過分析，為氟離子24.76mg / Kg、氯離子10.93g / Kg、鐵離子576g / Kg、硫離子32.6g / Kg、還有其他成分未測。
  

管道底部涂層照片，涂層完好，無開裂、脫落現象。管道外壁也未見腐蝕穿孔滴水現象。
  

二、前期未內防腐改造時4#放散塔區域DN2800主煤氣管道檢查照片

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以前普通防腐后，管道內部焊縫大多數已經脫落，且焊縫腐蝕深度最大在5mm左右，重至透孔。
  
  
管道內部母材除點狀腐蝕外還出現條形腐蝕狀態，且腐蝕深度在1-3mm左右，局部還要深。




5 結語

通過試驗，再驗收下過，對比小試、中試，得出了WEGF高溫型乙烯基鱗片特種噴涂料在日照鋼鐵集團的高爐煤氣管道內壁防腐工程上，是可靠、有效的。考慮到作業面窄、作業量大、對鋼廠的施工周期短特點，及對涂層性能的高要求，河南省防腐企業集團的施工技術工藝和WEGF 高溫乙烯基特種涂料材料結構完全能滿足日鋼煤氣管網的腐蝕工況，預計防護年限能達到10年以上。