淺析制酸裝置建筑物防腐蝕設計與施工

齊正平

（寧波中科遠東催化工程技術有限公司，浙江寧波315100）

煤炭加工焦炭過程中，常利用脫硫工藝產生的脫硫廢液通過循環再生綜合利用技術制取硫酸，制酸裝置運行過程中存在腐蝕性介質泄漏的可能性，導致對建筑物造成腐蝕，影響裝置結構安全。為保證腐蝕性介質在泄漏后不會對建筑物造成腐蝕破壞，需要對存在泄漏區域的建筑物實施防腐蝕處理。

1 建筑物防腐蝕設計的意義

制酸裝置內建筑物主要有框架（鋼結構、鋼筋混凝土）、地面、框架基礎、設備基礎、排水溝、地坑、圍堤等。腐蝕性介質有w(H2SO4)93%的濃硫酸、w(H2SO4)1%~5%的稀硫酸、w(NH3)1%~20%的氨水、鹽 [ (NH4)2S2O3，NH4SCN 和 (NH4)2SO4的總稱 ]質量分數250 g/L的脫硫廢液，這些介質在傳輸過程中會對管道與設備造成腐蝕。在正常生產狀態或檢修時，存在腐蝕介質泄漏腐蝕建筑物的可能性。腐蝕介質的長期作用對建筑材料具有劣化作用，使建筑物出現外觀變化、質量變化、強度損失等現象。腐蝕介質對混凝土的腐蝕，既有化學反應也有物理作用，主要表現為結晶膨脹腐蝕和化學侵蝕，硫酸根離子與普通硅酸鹽水泥石中的堿性固態游離石灰質、水化鋁酸鈣發生化學反應，生成石膏和硫鋁酸鈣，固相體積膨脹1.5倍，由于是在固化了的混凝土中發生反應，因此會在混凝土內形成膨脹應力，從而引起混凝土結構的破壞。這種破壞表現為混凝土開裂、鋼筋腐蝕、地面地溝開裂、泄漏污染土壤等，造成地基及結構損壞，危及結構安全，降低建筑物使用年限。因此，有必要從選材、結構和防護措施方面，對可能接觸到腐蝕介質的建筑物按照相應規范進行防腐蝕設計，以保證建筑物應有的強度、穩定性及使用壽命[1]。

2 防腐蝕設計要點

控制腐蝕通常的方法包括合理地選材及結構設計、改變環境、電化學保護等。制酸裝置選擇對建筑物表面設計防腐層的保護方式，利用防腐層的隔離作用達到有效控制腐蝕的目的。其中利用防腐層技術進行防腐的方法主要有以下幾類：①塊材防腐，常用耐酸磚、耐酸陶板、天然耐酸石板等；②防腐砂漿，常用性能類砂漿，例如陽離子氯丁膠乳砂漿、聚合物砂漿等；③涂料防腐，主要有樹脂類、瀝青類、聚脲彈性體噴涂等；④樹脂類防腐，用玻璃鱗片、玻璃鋼等。基于耐腐蝕穩定性、耐水性、強度性能、耐候性、易施工、易維修、經濟性等因素，制酸裝置通常選用塊材防腐的耐酸磚做防腐層。塊材防腐具有施工簡便、適應性廣、易于現場施工、適用于大面積和造型繁雜的結構形式等優點。

在GB/T 50046—2018《工業建筑防腐蝕設計標準》中，制酸系統凈化工序、吸收工序硫酸的腐蝕性類別為Y1，地面及基礎底部，以及與其他工序隔離圍堤、排水溝、污水池、濃硫酸罐地下坑槽均應做防腐蝕設計。結構及設備基礎、儲槽、污水池地下部分與土壤接觸的外表面應設防水層。裝置一般為超長使用年限，因此防護層的設計使用年限應為15年以上。

3 防腐蝕結構形式選擇

防腐蝕范圍內的地面面層，按照最高腐蝕等級及腐蝕介質pH值或濃度考慮，最適宜選擇塊材面層，根據使用年限大于15年和使用部位的要求，選擇厚度為30~65 mm的耐酸磚，塊材防腐一般有配套的隔離層。混凝土表面防腐結構自下而上由找平層、隔離層、結合層和面層構成。找平層宜采用20 mm厚1∶2水泥砂漿；隔離層可選用彈性體（SBS）改性瀝青卷材、三元乙丙卷材、聚氨酯涂層；結合層及擠縫材料可選用瀝青膠泥、環氧膠泥、呋喃膠泥、密實鈉水/鉀水玻璃膠泥、聚酯膠泥等，常用瀝青膠泥、環氧膠泥；面層選擇素面耐酸磚。為保證各防腐蝕部位施工工藝銜接一致，排水溝、污水池、濃硫酸罐地下坑槽的防腐蝕設計做法同地面面層。埋地混凝土與土壤接觸的外表面防護采用環氧瀝青或聚氨酯瀝青涂層防腐蝕，厚度大于或等于0.5 mm。

面層材料除受到腐蝕性介質的作用外，還可能受到各種物理作用，材料除應滿足耐腐蝕性外，同時還要滿足抗沖擊強度、耐磨性、耐候性和耐溫性等方面的要求。地面隔離層可提高地面的抗滲能力和彌補面層的不足，從整體上提高防腐蝕地面工程的可靠性。另外，也可防止滲漏液流出造成進一步的污染。隔離層一般采用柔性有機材料制作，常用的有聚氨酯涂層、樹脂增強纖維塑料、彈性體改性瀝青卷材等。

4 防腐蝕設計應注意的問題

地面與墻、柱交接處應設置耐腐蝕的踢腳板，高度不宜小于250 mm；設備基礎頂面高出地面面層不應小于100 mm；設備基礎的地上部分，應根據介質的腐蝕性等級、設備安裝、檢修和使用要求，結合基礎的形式及大小等因素，選擇相適應的防腐蝕材料和構造。當基礎頂面與所在地面的高度差小于300 mm時，基礎的防護面層宜與地面一致[2]。振動設備基礎宜采用整體或大塊石材等耐沖擊、抗振動的面層材料，鋼柱柱腳應置于混凝土基礎之上，基礎頂面宜高出地面不小于300 mm，混凝土外側單獨設計防護層。

5 防腐蝕施工控制要點及注意事項

5.1 材料質量控制

所用原材料和制成品的質量除有說明外，均應符合現行國家標準GB 50212—2014《建筑防腐蝕工程施工規范》的規定。耐酸磚應符合現行國家標準GB/T 8488—2008《耐酸磚》的規定，應采用優等品，其耐酸率不小于99.8%，吸水率不大于0.5%。首選素面磚，澆筑用的瀝青膠泥應采用專用石油瀝青，彈性體改性瀝青防水卷材應符合現行國家標準GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》的規定。

5.2 找平層和結合層表面處理

表面處理的目的是確保基體表面達到必要的清潔度、有一定的孔隙度和粗糙度。達到必要的清潔度就是要將基材表面的鐵銹、氧化皮、油污、灰塵、水等除去，以確保涂料與基材之間的基本粘接性，避免雜質混入形成氣孔和針眼。具有一定的孔隙度和粗糙度可以提高涂層附著力。表面處理的方法主要是機械清理，包括噴砂、高壓水射流、電動工具清理、手動工具清理等。基層施工時必須干燥，在20 mm深度范圍內w(H2O)≤6%。

5.3 選擇合理的施工工藝

耐酸地面、地坑、地槽具體做法見08J333《建筑防腐蝕構造》；陰角處的隔離層增加1層卷材，外伸各300 mm；池底做20 mm厚防水細石混凝土找平層，側壁混凝土內表面需要局部找平時，宜采用聚合物水泥砂漿或樹脂膠泥。

5.4 防腐蝕施工的環境要求

施工環境溫度需在5 ℃以上，環境濕度較大時應暫停施工。

5.5 施工注意事項

1）設備基礎、鋼結構基礎周圍需做防腐蝕翻邊，翻邊高度200 mm，翻邊部分與地面之間柔性密封，需考慮基礎沉降問題。

2）混凝土基層必須達到標準強度，表面應平整、潔凈、干燥，不得有起砂、脫殼、裂縫、麻面等缺陷。

3）混凝土表面需要局部找平時，宜采用聚合物水泥砂漿，當混凝土表面需要抹水泥砂漿找平層時，應先涂刷一遍混凝土界面劑[3]。

4）瀝青類材料在熬制時，應防止對周圍環境的污染，必須采取防雨防火措施。

5）池槽側壁內表面不設水泥砂漿找平層，當側壁混凝土內表面需要局部找平時，宜采用聚合物水泥砂漿或樹脂膠泥。

6）施工卷材搭接寬度不小于150 mm。

7）塊材粘貼后應外觀平整、表面潔凈、擠縫飽滿。

6 結語

脫硫廢液制酸項目屬于國家鼓勵項目，技術成熟，收益可觀，環保達標。由于硫酸的腐蝕性，制酸裝置建筑物設計過程中要做好合理可靠的防腐蝕結構設計，吸取新的科研成果，采用成熟可靠、綠色環保的施工工藝，從而保證制酸裝置安全生產。