濃硝酸裝置防腐工藝應(yīng)用

楊建龍

(中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司第二建設(shè)公司，甘肅蘭州730060)

某石化公司化肥廠150 kt/a濃硝酸裝置2006年建成投產(chǎn)使用，到2008年其七層框架地面、地溝、框架和設(shè)備基礎(chǔ)、水泥柱出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕，框架地面、地溝、框架和設(shè)備基礎(chǔ)表面所貼花崗巖板大面積脫落，對(duì)水泥抹面和基礎(chǔ)造成了一定的腐蝕，影響裝置的正常生產(chǎn)使用。

1 腐蝕情況介紹

1．1 裝置介紹

裝置使用介質(zhì)為硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為98%，裝置工作溫度為60～70℃。

現(xiàn)場(chǎng)腐蝕主要介質(zhì)為生產(chǎn)中的正常排放和非正常排放(包括泄漏)的濃硝酸及生產(chǎn)裝置中的酸氣、酸霧。

原設(shè)計(jì)和施工方案:室內(nèi)外踢腳板，設(shè)備基礎(chǔ)立面、管墩立面、水溝立面花崗巖(厚度δ=20～60 mm)用環(huán)氧膠泥鋪砌，并用鈉水玻璃膠泥勾縫。

1.2 使用環(huán)境和條件

現(xiàn)場(chǎng)主要腐蝕介質(zhì)為非正常排放或泄漏的濃硝酸，使用條件極為苛刻。另外從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看框架地面無(wú)明顯坡度，無(wú)有效接受溝槽，泄漏的濃硝酸不能及時(shí)集中沖洗排放。

2 腐蝕原因分析

2.1 材料選擇

原方案選用花崗巖，它是一種天然的耐酸堿材料，具有雜質(zhì)少、孔隙率低等特點(diǎn)。花崗巖中二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70% ～75%，三氧化二鋁為13% ～15%，鈣、鎂等氧化物占13% ～15%。從它的礦物成分來(lái)看由20% ～40%的石英、70%的長(zhǎng)石和5%～15%的云母組成，對(duì)防腐來(lái)說石英是最有用的成分。花崗巖的耐酸堿度情況見表1。

表1 花崗巖的耐酸堿度情況Table 1 Acid and alkali resistante granit

從表1可以看出:花崗巖能滿足耐濃硝酸的地面防腐條件，并且具有施工方便、塊大縫小、減少腐蝕薄弱點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此可以選擇花崗巖。而鈉水玻璃膠泥對(duì)大多數(shù)無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、強(qiáng)氧化酸等具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，但在堿性介質(zhì)、含氟介質(zhì)、中性鹽類溶液及高級(jí)脂肪酸中不耐腐蝕。鈉水玻璃膠泥與一些無(wú)機(jī)材料如耐酸磚板、鑄石板、花崗巖等有較好的黏結(jié)強(qiáng)度。它是一種由鈉水玻璃為黏結(jié)劑，氟硅酸鈉為固化劑與耐酸粉料經(jīng)合理調(diào)配所制成的，這種膠泥可粘用于受腐蝕或受磨損部位的磚砌施工的各種磚板。鈉水玻璃是一種無(wú)機(jī)質(zhì)材料，具有良好的耐酸性和耐熱性，使用溫度可達(dá)300℃。由于鈉水玻璃與氟硅酸鈉反應(yīng)生成結(jié)晶水經(jīng)酸化處理后，形成無(wú)數(shù)微小細(xì)孔，空隙率很大，密實(shí)性差，抗?jié)B性低，因而耐久性低，酸液通過膠泥和花崗巖的界面滲入并不斷侵蝕而形成空鼓脫落。從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，酸液已造成部分區(qū)域基層混凝土腐蝕。

2.2 施工質(zhì)量控制

防腐施工效果的好壞與施工質(zhì)量有著很大關(guān)系，施工中可能存在對(duì)過程各環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)、施工管理不到位的現(xiàn)象，以致影響層間黏結(jié)力和防腐性能。

2.3 使用管理維護(hù)

在裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)不正常泄漏時(shí)未及時(shí)用水進(jìn)行沖洗、清理和排放干凈，框架地面和地溝內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間有一定濃度濃硝酸積存。

3 方案優(yōu)化

3.1 施工方案優(yōu)化

采用氯丁膠(成品)+環(huán)氧膠泥鋪砌花崗巖復(fù)合防腐方案(詳見圖1)。

圖1 防腐結(jié)構(gòu)示意Fig．1 Anti-corrosion structure

3.2 主要施工順序

基層處理→鋪貼和焊接氯丁膠板→膠板表面處理→鋪砌花崗巖板→固化→膠泥勾縫→固化→驗(yàn)收

3.3 主要材料選擇

(1)貼玻璃布/花崗巖采用樹脂:環(huán)氧樹脂(E-44);

(2)花崗巖板灌縫封口膠泥選擇是本次施工難點(diǎn)，通過比較灌縫封口膠泥采用DERAKAN470乙烯基酯樹脂(耐蝕性見表2)和石英粉配制膠泥。

表2 封口膠泥耐蝕性Table 2 Nitric acid resistance of sealing glue

4 主要施工技術(shù)措施

4.1 基層處理

(1)將松散結(jié)合層部分清理干凈以保證找平層黏結(jié)牢固;

(2)預(yù)留洞周圍做檐;

(3)用1:2水泥砂漿找平，坡度及明溝要按附圖施工。表面平整并一次壓光;

(4)容器、冷器等設(shè)備四周作明溝，由排水流入地漏;

(5)樓面找平層施工完畢，灑水養(yǎng)護(hù)3 d后進(jìn)行下道工序施工;

(6)設(shè)備基礎(chǔ)抹面:將原有玻璃鋼隔離層清理干凈，用1∶2水泥砂漿抹面。

4.2 框架地面防腐

防腐實(shí)施前現(xiàn)場(chǎng)須同時(shí)具備以下條件:

(1)原有地面拆除并清理干凈;

(2)樓面找平層以及水槽施工完畢，排水坡度為2%;

(3)養(yǎng)護(hù)期超過7 d，含水率低于5%;

(4)軌角處圓弧過渡，圓弧超過10 mm。

采用氯丁膠(成品)貼襯厚度為3 mm軟PVC板，一層，板間對(duì)接方式為V型槽對(duì)接，把PVC板刨出坡口，拼對(duì)并用熱塑焊接，焊縫高度低于3 mm，刨平整焊縫。

用角磨機(jī)打毛PVC板上面;用丙酮擦拭2遍，除去增韌劑。

用樹脂膠泥，采用座漿法鋪砌厚度為60 mm花崗巖塊材。

樹脂膠泥配比見表3。

膠泥復(fù)合層厚度10～20 mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕情況選擇，二層地面花崗巖厚度60 mm，中間層地面花崗巖厚度20 mm。

鋪砌順序:由低到高，鋪砌時(shí)塊材間縫8～12 mm。不宜出現(xiàn)十字縫，立面鋪砌時(shí)陰角采用立面塊材壓平面塊材，陽(yáng)角則相反。

鋪砌時(shí)用膠錘敲擊，以保證黏結(jié)密實(shí)、平整。

鋪砌后，自然干燥固化。

分次用乙烯基酯樹脂膠泥填縫，最后用乙烯基酯磷片膠泥勾縫。

自然養(yǎng)護(hù)不少于5 d。

表3 樹脂膠泥配比Table 3 Ratio of resin cement g

5 施工質(zhì)量措施

施工環(huán)境應(yīng)通風(fēng)良好，并符合下列要求:

(1)溫度以13～30℃為宜，但不得低于5℃。

(2)相對(duì)濕度低于80%。

(3)在雨天及強(qiáng)風(fēng)天氣下不宜施工。

施工用的全部原材料其質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

對(duì)襯貼表面處理后經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行手工涂刷第一道底漆，待底漆固化后將配好的打底料均勻地涂刷于被襯表面，其表面不平處(空冷接縫處)應(yīng)用膩?zhàn)犹钇剑纪固幖稗D(zhuǎn)角處應(yīng)用膩?zhàn)幽ǔ蓤A弧過渡。

被襯表面必須擦拭干凈，不能有水、油污及其它雜物。

花崗巖塊材鋪砌前必須保持干凈，無(wú)油污;否則要進(jìn)行打磨或用丙槽清洗干凈。為了增強(qiáng)花崗巖塊材與勾縫材料的黏結(jié)力，鋪砌前用角磨機(jī)打磨四邊截面。

返修只要求對(duì)檢驗(yàn)不合格的部位進(jìn)行返修;中間檢驗(yàn)出來(lái)的缺陷只要求清除該道工序施工中的缺陷，然后按原施工方法進(jìn)行，再經(jīng)檢驗(yàn)合格后即可。

防腐結(jié)束后，常溫固化至少應(yīng)養(yǎng)護(hù)一周，待完全固化后才可投用。

施工中或施工完后，不得再在上面進(jìn)行焊接等高溫作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

2008年防腐施工完至今，該裝置防腐工程使用效果良好，保證了裝置長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行。