火電廠功能性玻璃鋼防腐施工質量問題及對策

賀朝鑄，楊家俊，張之琛，趙 力

（1.武漢博奇玉宇環保股份有限公司，武漢 430223；2.廣州發電廠有限公司，廣州 510160；3.湖北鄂電建設監理有限責任公司，武漢 430062）

1 前言

在火電廠煙氣排放設備防腐中，功能性玻璃鋼（FFRP）是一種以玻璃纖維或碳纖維及其制品（布、氈、紗等）作為增強材料，以樹脂為基體材料，黏接在設備基體（可包括鋼基、混凝土基和磚基等）表面并滿足電廠煙氣排放設備（如煙囪、煙道、吸收塔、濕式除塵器等）的特殊使用環境防腐要求的一種新型復合材料。與傳統結構型玻璃鋼復合材料相比，FFRP僅滿足特殊的防腐要求，不承受結構力。以國產VF復合材料為例，FFRP黏接在設備基體表面，通過在設備基體噴涂或涂刷形成底涂層 + 結構層 + 面涂層的多層復合材料結構，使設備內壁完全處于防腐層的保護之下，可有效解決在火電廠煙氣排放防腐方案的選擇中存在的成本、質量和壽命問題，使三者達到一個最佳的結合點。但由于功能性玻璃鋼對施工的要求較高，在國內許多電廠的施工中的失敗案例也較多。因此，研究功能性玻璃鋼在施工中存在的問題，對該類材料在火電廠煙氣排放設備防腐領域的推廣應用具有重大意義。圖1為VF功能性玻璃鋼復合材料的防腐內襯結構示意圖。

圖1 VF功能性玻璃鋼復合材料的防腐內襯結構示意圖

（1）基面層：通過噴砂處理，清除表面異物，為功能性玻璃鋼復合材料噴涂做準備；

（2）底涂層，厚度≥0.25mm，采用無溶劑混合樹脂和合適的固化劑，提高材料的黏結性能；

（3）結構層，厚度≥2mm，采用短切纖維，通過與無溶劑樹脂混合噴涂，提高結構層強度和韌性，調節線膨脹系數；

（4）面涂層：厚度≥0.25mm，采用無溶劑混合樹脂和合適的固化劑，通過加入微米或納米材料、阻燃性材料等，提高材料的綜合性能。

防腐層整體厚度不低于2.5mm。

2 FFRP在施工中存在的主要問題

2.1 施工人員問題

（1）功能性玻璃鋼是一種新材料，目前能掌握該材料施工工藝的防腐施工隊并不多，所以防腐施工分包隊在接到防腐工程后，一般都是臨時組織施工人員，對現場施工人員的培訓不夠，因而導致施工人員對功能性玻璃鋼新材料的施工能力明顯不足。

（2）防腐施工隊出于經濟利益的考慮，往往不愿意嚴格執行施工工藝。如自動噴涂時，為確保防腐質量，在噴涂后必須及時進行碾壓，但施工方因為擔心窩工，往往不愿意配備足夠多的碾壓人員。

（3）防腐施工總包單位把防腐施工工作分包給施工隊，但總包單位缺少合格的質量控制人員，不能保證對施工分包隊伍的質量監控力度。

（4）由于相關部門目前還沒有制定功能性玻璃鋼的施工驗收標準，造成用戶對這種新材料的認識不充分，加上高空作業等因素影響，用戶或其派出的監理人員也難以實施有效的過程監控及工程驗收。

2.2 施工機具問題

目前，功能性玻璃鋼的施工方法分為手糊法和自動噴涂法，噴涂法又分為槍內聚合和槍外聚合兩種工藝。不同的防腐施工工藝需要采取不同的施工機具，施工機具的質量直接影響防腐施工質量。在目前國內功能性玻璃鋼防腐施工機具的使用中，主要存在如下問題：

（1）基面噴砂處理后，沒有使用工業洗塵器對設備基面的灰塵進行處理，有些施工隊配備的都是大型吸塵器，對于煙道等進口狹小的設備，由于大型吸塵器進不去，就忽略了吸灰的工藝。

（2）在采用手糊法施工時，要使用玻璃鋼專用的絨布滾筒刷、毛刷、平滾、橫紋滾和氣泡切斷滾等，但大多數施工單位配置的施工機具并不全，造成防腐層碾壓不充分，氣泡不能充分排放出來。

（3）采用槍內聚合噴涂法施工時，由于樹脂材料在噴槍內已開始發生化學反應，經常會造成堵槍等事故，不僅會影響施工質量，而且導致噴涂設備損壞率高，增加了施工成本；采用槍外聚合噴涂法施工時，各組分的比例調節及槍外混合的精度較差，也影響了產品質量。

（4）在低溫環境（如冬季）噴涂施工時，采用“熱得快”等工具直接插入樹脂進行加熱，不但損壞了樹脂的化學成分，還容易引起火災事故。

2.3 原材料問題

（1）設備基層處理用砂的種類、粒徑及含水量、施工用溶劑丙酮等都會影響防腐質量。砂的種類及粒徑會影響基體的除銹效果和粗糙度；砂中的水及施工中的溶劑混入玻璃鋼中，會形成氣泡并使防腐層脫落，影響功能性玻璃鋼的整體性能和防腐效果。

（2）現場施工中，樹脂、固化劑、纖維及各種添加劑的用量未能按配方要求執行，直接影響產品的最終性能。如樹脂和纖維的配比會影響玻璃鋼的線膨脹系數，固化劑的用量影響材料凝膠時間和材料韌性。

（3）手糊法施工時，在較低的環境溫度條件下，纖維氈或布的單位質量（g/m2）選擇過大，使得樹脂難以浸潤纖維層，造成運行過程中玻璃鋼脫層。

（4）在不同的施工工藝中，錯誤選擇了原材料，造成質量事故。如在氣溫偏低的施工環境下進行手糊法施工時，選擇了添加氣相二氧化硅的樹脂，可能造成樹脂不能浸透纖維層而形成脫層的質量事故。

2.4 施工工藝問題

施工工藝是影響功能性玻璃鋼防腐質量的主要因素，與質量相關的因素很多，主要包括：

（1）基層處理不徹底，如對焊縫、焊瘤、毛刺、鐵銹、油污、塵土、孔洞等未進行處理就開始進行防腐作業，影響了玻璃鋼成型質量。

（2）在不同的季節選擇了不合理的防腐施工工藝，如在冬季使用自動噴涂法施工時，由于樹脂及設備基體溫度偏低，造成樹脂流動性不夠，樹脂和固化劑混合不充分，影響了玻璃鋼質量。

（3）防腐層作業時沒有保證足夠的初凝時間就進行下道工序的施工，一方面，會造成樹脂因未能充分聚合而流失；另一方面，當底涂層還未達到初凝就進行結構層施工，往往會破壞底涂層，玻璃鋼的防水蒸汽滲透性能就會下降；另外，不能保證初凝時間而連續施工，可能造成玻璃鋼長時間難以固化，特別是在設備投運時仍未固化，在遇到交變溫度時，由于溫度應力的作用就可能使玻璃鋼發生整體脫落。

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（4）未設置充分合理的碾壓工序和時間，防腐層未進行充分的碾壓。可能造成：1）樹脂中氣泡未能充分排放出來，在設備運行過程中，受熱脹冷縮的影響，造成防腐層脫落；2）在噴涂施工時，樹脂與固化劑未能充分混合，造成樹脂不能及時固化；3）在手糊法施工時，樹脂不能有效浸透纖維層，引起玻璃鋼脫層。

2.5 施工環境問題

（1）在下雨天搶工期施工，沒有采取有效的防護措施，特別是在設備基體已經穿孔的情況下，雨水通過孔洞滲入玻璃鋼防腐層內，造成功能性玻璃鋼黏接力下降。

（2）在環境溫度低于10℃情況下施工，未采取加熱措施，樹脂固化速度太慢，而設備往往在玻璃鋼未完全固化的情況下就投運，造成玻璃鋼膠料被嚴重沖刷，影響防腐效果。

（3）在濕度大于80%的環境中施工，固化劑的固化速度減緩，影響功能性玻璃鋼的質量。

（4）玻璃鋼施工完畢后，未按規定的養護條件進行養護，造成玻璃鋼未完全固化就投入運行，使得玻璃鋼表面被嚴重沖刷，甚至脫落，防腐性能無法保證。

圖2 國電長源第一發電有限責任公司12#機組煙道防腐工程現場施工圖

3 FFRP在施工中存在問題的改進措施

針對功能性玻璃鋼在施工過程中存在的問題，采取切實可行的改進措施，才能不斷提高火力發電廠煙氣排放設備防腐工程的施工質量。圖2為國電長源第一發電有限責任公司12#機組煙道防腐工程現場施工圖。該工程由武漢某環保公司總承包，防腐材料采用VF功能性玻璃鋼（基體樹脂采用高性能無溶劑混合樹脂），并在防腐施工中采取了很多改進措施。

3.1 嚴格過程管理，控制人為因素

（1）在項目實施前，留出足夠時間對現場施工人員進行防腐技術培訓，每天早上施工前進行技術交底。

（3）防腐工程總包方設置有項目質量經理，要求防腐施工分包隊配置專職質檢員，每一流程需經項目質量經理驗收合格并簽字后才能進入下道工序。

（4）由于目前還沒有功能性玻璃鋼的施工驗收標準，即由總包方制定出滿足合同要求的功能性玻璃鋼施工驗收標準，用戶參照驗收標準進行最終驗收，驗收合格后才能投入運行。

3.2 加強施工機具管理，確保正確使用和維護

（1）在基面噴砂處理完畢后，堅決執行“一吹一吸”施工工藝，即先用干燥、潔凈的壓縮空氣吹掃，再用吸塵器吸取表面的浮沉和碎屑，不同的設備（如煙囪、煙道等）要使用不同規格的工業吸塵器，防止由于施工入口小，大型吸塵器無法帶入施工現場而取消吸灰程序。

（2）手糊法施工時，配備規格齊全、質量優良的玻璃鋼專用工具，如涂膠料用的玻璃鋼專用絨布滾筒刷或毛刷不能掉毛，以免混入樹脂中，影響玻璃鋼的產品性能；碾壓和清理氣泡用的平滾、橫紋滾和氣泡切斷滾等宜選用鋁質材料，重量要輕，中間的連接配件不能用塑料件，以便于工具的清洗，特別是用火燒法清洗滾子表面的樹脂材料時更需注意。

（3）加強噴涂設備的研發力度，提高設備的噴涂精度。對于槍外聚合型噴槍，要嚴格監控噴涂設備的噴涂質量，仔細調節噴槍，防止噴涂比例不對，或固化劑未出料等事故發生，盡量使樹脂、固化劑和纖維紗的噴射扇面保持重合。

（4）在低溫環境（如冬季）噴涂施工時，宜采用大功率暖風機，并在現場設置臨時保溫房對樹脂桶加熱，必要時可配備履帶加熱器對樹脂桶桶身進行加熱；噴槍上要配置伴熱帶對噴管進行加熱；現場禁止使用明火，特別要禁止采用“熱得快”等加熱裝置直接插入樹脂內進行加熱。

3.3 制定嚴格管理制度，合理使用各類原材料

（1）根據電廠煙氣排放設備的特點，設備基層處理用砂宜采用20目及以下（粒徑約0.83mm以上）的銅礦砂，當砂被雨水浸濕后，應在陽光下進行曝曬，以確保砂在使用前的干燥度。由于VF功能性玻璃鋼復合材料采用無溶劑混合樹脂，無特殊情況下，禁止將丙酮帶入施工現場，嚴禁用丙酮清洗設備基體，特殊情況下要使用時，需待丙酮揮發完畢（一般1h以上）才能進行下道工序的施工。現場不允許用丙酮清洗玻璃鋼施工工具，以防止工具上的丙酮還未揮發完就進行施工時，溶劑會混入玻璃鋼樹脂材料內。應準備足夠數量的施工工具，不能繼續使用的施工工具（如各種滾筒）要統一放在指定的容器內，直接換取新工具進行施工；所有被污染的工具待當班工作完畢后要帶回庫房統一清洗晾干，以備再用。

（2）現場施工中，樹脂、固化劑及纖維的用量應嚴格按配方要求執行，自動噴涂法和手糊法中的樹脂和固化劑的配比要保持一致，不能任意改變配比。手糊法玻璃鋼的含膠量普遍高于自動噴涂法，應加強碾壓，在保證膠料充分浸透纖維（氈或布）的情況下，盡量控制膠料的使用。在面涂層時要加入合適的納米或微米的耐磨材料（如碳化硅、云母、玻璃鱗片等），以便在提高耐磨性的同時，降低玻璃鋼的線膨脹系數，提高材料的阻燃性。為防止原材料的錯用，每班作業前應按工作量合理配置原材料，嚴格控制使用量，對某類材料的不合理消耗，應認真分析原因。

（3）在較低的環境溫度（如冬季）條件下，設備的表面溫度約為環境溫度的1/2，采用手糊法施工時，宜選用單位質量為200g/m2纖維氈或布，使樹脂容易浸潤纖維層，在結構層未達到規定的總厚度時，可多做幾層纖維結構層，這樣更能保證玻璃鋼的整體質量。夏季施工時的環境溫度高，樹脂流動性好，可選取高規格的纖維氈或布（單位質量300～450g/m2），以減少施工層次，提高工作效率。

（4）在不同的施工工藝中，應根據作業指導書正確選擇原材料。如在設備頂部作業時，不同的氣溫條件下，樹脂材料的選擇會有所不同。在常溫或高溫環境下施工，樹脂下滴使玻璃鋼無法成型時，要在樹脂內添加不超過樹脂重量3%的增黏劑（如氣相二氧化硅）；而在氣溫偏低的施工環境下進行手糊法施工時，如選擇添加了增黏劑的樹脂，則可能使樹脂不能浸透纖維層而形成脫層。

3.4 不斷革新防腐工藝，減少質量波動范圍

（1）設備基層處理的質量對功能性玻璃鋼的防腐質量至關重要，設備表面的異物在底涂層開始作業前，必須進行合適的處理。如鋼基體設備的焊縫周圍要保證平滑過渡，并提前進行防腐預處理（根據情況可預先涂一層底涂層和結構層），焊瘤、毛刺等必須打磨平整，鐵銹、水分、油污、塵土必須清理干凈，孔洞在無法用基體材料進行焊接時，要用膠泥進行堵塞，再將橡膠板或薄木板黏在膠泥上，經過固化后才能進行底涂層作業。對于鋼基體，基層處理開始與底涂層防腐開始的時間間隔要以設備不返銹為判別標準，一般不能超過5小時，根據施工當地濕度的不同進行適當的調整。

（2）季節和地區環境條件不同時，要注意防腐工藝的選擇，如在氣溫偏低的季節（一般低于10℃），樹脂流動性偏低，在條件不具備的情況下，不宜使用自動噴涂法施工，宜選用手糊法施工，這樣樹脂與固化劑可以提前充分混合。在氣溫較高的季節（一般大于15℃），宜采用自動噴涂法，這樣膠料和纖維可以充分混合，不僅可提高施工效率，也可降低玻璃鋼的含膠量，減少線膨脹系數。在北方地區，早晚溫差較大，功能性玻璃鋼在施工期間要承受較大的溫度應力，應特別注意防腐工藝的合理選擇。

（3）膠料的初凝時間（或稱為“表干”時間，以不黏手為判別標準）對玻璃鋼成型質量很重要，以VF復合材料而言，在常溫（25℃左右）下施工，初凝時間一般為0.5～1h，但在冬季施工，初凝時間甚至超過24h；而在夏季施工，設備表面溫度可能超過40℃，初凝時間可能低于0.5h。因此，要根據環境溫度的不同合理確定初凝時間。

（4）無論是采用手糊法施工還是機械噴涂法施工，碾壓時間不夠幾乎是功能性玻璃鋼的一項質量通病。除在玻璃鋼制作期間需要碾壓外，在每層防腐層施工完成并固化一段時間后（一般約為0.5h），應采用橫紋滾、氣泡切斷滾和平滾等工具再對防腐層進行一次整體碾壓。

3.5 重視施工環境控制，有效實施關鍵環境指標監測

（1）雨天或雨季施工，必須進行防腐作業時，應采取有效的防護措施。如設備基體已穿孔，在孔洞未進行適當處理前，應盡量停止作業，待各項條件滿足要求后，才能進入下道工序。

（2）玻璃鋼的最佳施工環境溫度為15℃～30℃，對鋼基體而言，冬季設備壁溫度低于環境溫度（在現場采取加熱措施的情況下，設備壁溫度約為環境溫度的1/2），而夏季恰巧相反。因此，在冬季宜通過采取加熱措施使環境溫度保持在20℃以上；在夏季高溫施工時，應采取合適的措施防止膠料爆聚。

（3）嚴格監控環境的濕度，濕度高于80%時，應采取去濕措施，確保滿足防腐施工要求。

（4）將玻璃鋼在規定環境下的養護作為重要的質量控制點，并進行樹脂固化度的監測。施工完畢后，要按規定的時間和環境要求對防腐層進行養護，不進行養護不允許驗收。如VF復合材料在面涂層施工完畢后，須在常溫、干燥、潔凈環境下不間斷養護7天后才能投入使用。

4 結論

目前，功能性玻璃鋼（FFRP）防腐方法已被廣泛用于電廠煙囪、煙道、濕式除塵器及吸收塔等設備的防腐中，正逐步成為火電廠煙氣排放設備防腐的重要手段。市場常見的功能性玻璃鋼防腐方法主要包括薩維真、APC雜化結構層及VF復合材料防腐技術等。該類材料的防腐性能已得到業內的廣泛認可，但其嚴格的施工要求給其普遍推廣帶來了重大障礙，在業內，對該類材料素有“三分材料，七分施工”的評價。如果施工過程控制不嚴，防腐層在設備投運后，往往會因承受交變溫度在巨大的溫度應力作用下發生脫落，有的項目甚至在設備還未投入運行前就已發生脫落。必須根據防腐材料的特點，制定切實可行的施工工藝，并在施工現場嚴格實施；同時，有關部門應早日出臺該類材料施工及驗收的標準。本文以國電長源第一發電有限責任公司12#機組煙道防腐工程為例，分析了功能性玻璃鋼復合材料防腐施工中的主要質量問題及改進措施，希望對該類材料在行業中的推廣應用起到一定的作用。

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