引言

 

        以碳鋼和混凝土為主結構的冷卻塔在石油、化工、輕紡、醫藥、冶金和電力行業應用較為廣泛。冷卻塔主要供應生產裝置用循環冷卻水，而循環冷卻水主要使用工業水并添加水處理藥劑（主要是微生物殺生劑、緩蝕阻垢劑、黏泥剝離劑等）。由于冷卻塔內環境潮濕及冷卻水中氯離子對塔體內鋼混結構、鋼質布水管腐蝕較快，循環水冷卻塔填料6~8a需檢修更換1次，同時需對鋼結構、布水管進行防腐維護。過去，冷卻塔的防腐主要采用涂覆瀝青漿或手貼環氧玻璃鋼的方式進行防護。但瀝青漿容易老化而產生開裂和剝落現象，防腐周期較短（3~5a）。環氧玻璃鋼是用玻璃纖維增強的環氧涂層，具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、電絕緣性好、隔音、減震等特點，已經廣泛應用于鋼制和混凝土制的各行業循環水冷卻系統。但環氧玻璃鋼防腐需要采用“兩布三油”或“三布五油”工藝，不僅造價昂貴，施工環境條件對干濕度要求高，且維修工序繁復，特別是塔體結構原防腐層處理方式復雜等因素，使防腐維修質量往往無法得到保證，實際運行發現，冷卻塔內鋼結構及布水管由于防腐質量問題，結構表面腐蝕嚴重，對冷卻塔的使用周期影響較大。

 

        2010年，上海石化腈綸部循環水冷卻塔采用了濕面防腐涂料進行冷卻塔布管的維修，取得了很好的效果。濕面防腐涂料是由改性環氧樹脂、特種固化劑、顏填料及多種添加劑組成的甲組分和特種環氧固化劑乙組分配制而成的無溶劑底面合一厚漿型涂料，用于海底隧道、礦井、潮汐區碼頭、橋梁樁基、船舶、海上鉆井平臺水線以下等部位的涂裝防護，也可用于各類冷卻塔、舊濕式煤氣儲罐、管道閥門、水閥、鋼樁、污水處理池、水池、水庫、洞庫的防護維修工程。

 

    本文通過水質分析來尋找腐蝕的根源，通過對玻璃鋼和濕面防腐涂料的防腐性、施工方式、成本等進行比較，從而確立了濕面防腐涂料能夠代替環氧玻璃鋼用于冷卻塔循環水系統的優勢。

 

    1·試驗部分

 

    1.1循環水系統水質分析

 

    通過對循環水的水質分析（表1），尋找腐蝕的根源，從而為尋找新的防護材料提供依據。由表1可見：循環水中的氯離子含量較高。氯離子長期存在于循環水中，會促進鋼材的腐蝕反應，從而加快冷卻塔的損壞。

 

 

 

    1.2DSF22濕面防腐涂料的附著力試驗結果

 

    DSF22濕面防腐涂料的附著力試驗結果見表2。

 

 

        由表2可見：隨著濕度增大，DSF22濕面防腐涂料的附著力只是略有降低；在表面有水的情況下，附著力雖有一些下降，但也能滿足要求；在水中施工時，附著力下降較多，但仍能滿足某些場合的需要。

 

    1.3DSF22濕面防腐涂料的技術指標

 

    濕面防腐涂料的技術指標見表3。

 

 

        注：潮濕面施工及水下固化附著力測試方法：

 

       材料：碳鋼板（70mm×150mm，厚1~2mm）；

 

       測試方法：碳鋼板按GB/T9271進行底材處理，放入水中完全潤濕后，立即刷涂已配制好的涂料，涂膜厚度為100~120μm，立即放入裝有自來水的盆中，將盆置于室溫狀態下，24h后檢查漆膜的固化情況，擦干水后，測試已實干。然后采用美國PosiTestAT拉開法附著力測試儀測定附著力。

2·結果與討論

 

2.1氯離子對涂層和鋼材的腐蝕性影響

 

        氯離子長期存在于循環水中，會促進腐蝕反應，加快腐蝕速率，加上其有很強的穿透性，極易穿透金屬表面的保護膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕，使水冷器在短期內報廢，分析主要原因如下：

 

    （1）設備的內應力，這是設備加熱過程中形成的。設備制作完成后，雖然經過熱處理消除應力，但仍有殘留應力。另外，設備在安裝過程中，由于溫度、機械等因素也會使設備產生內應力，在這些部位氯離子很容易積聚造成腐蝕。

 

    （2）氯離子的腐蝕首先是點腐蝕縫隙，或腐蝕溝槽上開始，使被破壞的鈍化膜無法修復。故腐蝕不斷加深，直至金屬呈枝狀裂紋而被破壞。

 

    （3）溫度的誘導作用。眾所周知，溫度是化學反應的重要因素，腐蝕開裂也不例外。在拉應力和氯離子都存在的條件下，溫度較低時腐蝕不明顯；溫度升高，則腐蝕開裂加劇。應力腐蝕開裂均發生在水冷器的熱端，即工藝介質進口端，冷端不發生腐蝕。

 

    （4）水流速也是影響腐蝕的重要因素。水流速低不易擴散，利于氯離子富集，加劇氯離子的腐蝕。

2.2樹脂基料涂層結構

 

        該濕面防腐涂料是針對潮濕環境防腐而設計的，其采用低相對分子質量環氧樹脂和改性樹脂，并采用了鈍化型防銹顏料和片狀顏料、底材潤濕劑等配制成基料，再配以防腐性能優異的特種固化劑。該涂料能在濕面和水下施工，而固化劑本身能與底材作用，形成強大的氫鍵，排除底材上的水珠，具有良好的濕態附著力。由于片狀顏料和鈍化型防銹顏料的配用，交聯密度高，形成致密的防腐蝕涂膜，涂層硬而堅韌，具有優異的耐化學品性，能把腐蝕性離子及氯離子屏蔽阻隔在外。由于固化劑與樹脂基料的相容性好，可采用輥涂、刷涂等方式涂裝，兩道涂裝即可形成250~300μm的涂層，涂裝間隔時間在12~168h（25℃）。在涂裝過程中基本不會因施工而產生空鼓、縫隙等涂層缺陷。

 

       環氧玻璃鋼也采用低相對分子質量環氧樹脂和固化劑，也能形成交聯密度很高的涂層，耐化學品性和防腐蝕性也不錯，但施工工藝較為復雜。以“三布五油”玻璃鋼為例，其施工過程如下：基層表面處理（打磨、酸洗）→涂覆環氧樹脂2道（干燥12~24h至不黏手）→刮涂環氧膩子2mm→涂覆環氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環氧樹脂1道→襯第1層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環氧樹脂1道→襯第2層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環氧樹脂1道（干燥12~24h至不黏手）→涂覆環氧樹脂1道→襯第3層玻璃布（布浸透、壓實）→涂覆環氧樹脂2道→養護干燥15d。一旦此過程操作不慎，極易形成空鼓或縫隙，從而導致玻璃鋼涂層的整體性能受到影響。

2.3防腐性比較

 

        將正反兩面涂有DSF22濕面防腐涂料的碳鋼片和環氧玻璃鋼分別在3%NaCl溶液和自來水中浸泡720h，從浸泡前后樣板的質量變化來對比兩種材質樣板的防腐性（見表4），質量增加越多，防腐性越差；反之，則表示防腐蝕性越好。

 

        由表4可見：DSF22濕面防腐涂料的耐水性和耐鹽水性與環氧玻璃鋼不相上下，甚至還略勝一籌。

 

 

 

2.4前處理和施工條件比較

 

       濕面防腐涂料和環氧玻璃鋼的前處理和施工條件比較見表5。由表5可見：DSF22濕面防腐涂料的各項施工條件均優于環氧玻璃鋼。DSF22濕面防腐涂料可以在潮濕環境下帶水施工，可以在水中固化，這給冷卻塔的維修帶來了方便。

 

 

       2.5成本核算按3層式環氧玻璃鋼（三布五油），工程單價約為165元/m2；按2道施工，目前DSF22濕面防腐涂料單價為70元/m2，較環氧玻璃鋼成本降低1倍以上。

 

    3·結語

 

       針對化工企業生產設備要求連續長周期運行的特點，減少維修工期、延長設備運行周期是企業降本增效的重要舉措。冷卻塔內部環境潮濕，采用DSF22濕面防腐涂料對塔體結構及布水管進行防腐處理，不僅可有效提高在潮濕環境條件下的防腐施工質量，簡化施工步驟，大幅縮短維修周期（從每次維修停產20~25d降至6~8d），提高了設備運行效率，同時也大幅降低了維修成本。

 

       綜上所述，采用DSF22濕面防腐涂料能有效解決冷卻塔塔體內防腐難的問題，延長冷卻塔使用周期，提高運行效率，降低企業生產成本，值得推廣使用。