張 蔓

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川618000)

凝汽器是汽輪機(jī)組的重要設(shè)備之一，它是通過冷卻水將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成凝結(jié)水，然后加熱送回鍋爐循環(huán)使用。凝汽器在開式循環(huán)中直接用江、河、湖、海里的天然水，在閉式循環(huán)中用稍作處理的循環(huán)水。由于冷卻水用量很大，長期使用這些水對直接接觸的凝汽器管板、水室都有不同程度的腐蝕，導(dǎo)致水室、管板穿孔，冷卻水泄漏及污染凝結(jié)水，因此對凝汽器管板、水室進(jìn)行防腐處理是十分必要的。

1 凝汽器水室和管板被腐蝕的機(jī)理

凝汽器水室及管板所用的材料是普通碳素鋼板Q235-B，這種鋼板由鐵素體和微量的滲碳體組成。它們所接觸的循環(huán)水沒有經(jīng)過精處理，含有各種電解質(zhì)，如：Cl-，H+，Na+，SO42-等等，同時含有一定量的O2。由于鐵素體的電極電位較滲碳體低，成為陽極，而滲碳體成為陰極，兩極在一起形成許多腐蝕電池，其電化學(xué)腐蝕過程為：

陽極反應(yīng)：Fe → Fe2++2e

陰極反應(yīng)：2H+2e → H2↑

2H2O →O2+→ OH-

循環(huán)水中：Fe2++2OH-→ Fe(OH)2

在水中氧的作用下，F(xiàn)e(OH)2生成水合氧化鐵，即鐵銹：

當(dāng)循環(huán)水為海水或受到工業(yè)污染的水時，將進(jìn)一步加速水室，管板的電化學(xué)腐蝕，生成形態(tài)和組成不同的鐵銹：

Fe+2Cl-→FeCl2+2e

2H2O+O2+4e+4Na+→ 4NaOH

4FeCl2+8NaOH+O2→Fe2O3·H2O+8NaCl+H2O

Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑

NaCl和H2SO4再生而殘存于腐蝕層深處，使基體金屬繼續(xù)腐蝕，直到穿孔。

通過減小或抑制腐蝕電流，降低兩極間的電位差，保持兩極有較高的極化度以及增大極間阻抗等方法，都可以不同程度地達(dá)到防止或緩解水室、管板腐蝕的目的。使用防腐涂層就是一種常用的防腐方法。

2 防腐涂層的作用和要求

2.1 防腐涂層的作用

防腐漆在被涂基體上形成固化涂層，并通過以下作用防止基體被腐蝕：

(1)屏蔽作用。涂層的屏蔽作用在于使基體鋼板和循環(huán)水隔開，以免受腐蝕。鋼板發(fā)生腐蝕必須有水、氧、電解質(zhì)離子存在和離子流通的途徑。涂層阻擋水、氧和電解質(zhì)離子透過達(dá)到金屬表面，但任何涂層都有一定的滲透性，屏蔽作用不是絕對的。

(2)陰極保護(hù)作用。在涂層中加入對鋼板能成為犧牲陽極的金屬粉，且其量足以使金屬粉之間和金屬粉與基體之間達(dá)到電接觸的程度，使基材金屬免受腐蝕。在環(huán)氧煤瀝青底漆中加入鋁粉，并且在刷漆前先噴鋁都是此目的?；蛘咴谒冶诿姘惭b低電位的金屬塊，如：純鐵塊等。

同時防腐涂層中含有防腐顏料，具有緩蝕作用。

2.2 對防腐蝕涂層的要求

防腐涂層要達(dá)到防腐的目的，必須具備以下性能：

(1)抗?jié)B透性能——涂層結(jié)構(gòu)規(guī)整，只含有少量親水基團(tuán)致密的高聚物膜；

(2)對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性——涂層不被腐蝕介質(zhì)分解，不與介質(zhì)發(fā)生有害的反應(yīng)，也不被介質(zhì)溶解或溶脹；

(3)附著力強(qiáng)——必須在使用期間始終與基體牢固附著；

(4)相適應(yīng)的力學(xué)性能——其硬度、柔韌性、耐沖擊性、耐磨性與環(huán)境相適應(yīng)。

現(xiàn)在凝汽器防腐主要采用防腐涂層、水室襯膠、陰極保護(hù)及防腐涂層和陰極保護(hù)。環(huán)氧煤瀝青是我們近幾年開發(fā)用于凝汽器的防腐涂層，通過實驗和工程應(yīng)用，具有性能優(yōu)良、價格便宜、易于施工的特點。

3 環(huán)氧煤瀝青的成分及性能

環(huán)氧煤瀝青防腐漆具有多種成分，主要由環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青、填料和固化劑組成。它是一種雙組份漆，即漆料和固化劑，其中漆料又有底漆和面漆之分。底漆主要成分為：環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青、云母、氧化鐵、滑石粉、鋁粉漿、二甲苯、丁醇、環(huán)己酮等；面漆的主要成分為：環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青等；固化劑的主要成分為己二胺和無水乙醇等。

環(huán)氧煤瀝青中的煤焦瀝青是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)物，煤焦油蒸餾后的殘渣，為黑色樹脂狀物質(zhì)，大部分為芳香烴化合物的混合物，具有耐酸、堿性，但機(jī)械強(qiáng)度、耐溶性差；而環(huán)氧樹脂具有附著力、機(jī)械強(qiáng)度、耐溶劑性好等特點，兩組份形成的防腐涂層性能優(yōu)良，可以在-40～80℃之間使用，其特點如下：

(1)優(yōu)良的附著力，耐沖擊性和耐磨性；

(2)良好的耐水性；

(3)良好的耐堿性和酸性；

(4)耐油性、耐水性；

(5)價格比純環(huán)氧漆便宜。

表1 環(huán)氧煤瀝青防腐涂層性能Table 1 The corrosion protection coat performances of epoxy coal tar

環(huán)氧煤瀝青防腐涂層的主要理化性能見表1。

目前，環(huán)氧煤瀝青防腐涂層在國內(nèi)外都得到迅速發(fā)展，可以用于管道、船體、化工設(shè)備、海上鉆井平臺等的防腐。

4 環(huán)氧煤瀝青涂層在凝汽器管板和水室防腐中的應(yīng)用

凝汽器水室、管板長期經(jīng)受循環(huán)水的沖蝕、浸泡，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕，用環(huán)氧煤瀝青涂層可以很好地減輕或消除這些腐蝕，延長其使用時間，經(jīng)過試驗和工程應(yīng)用，我們已總結(jié)出一套成熟的施工工藝。工藝流程主要分為：表面處理、噴鋁、廠內(nèi)涂環(huán)氧煤瀝青底漆和面漆、電廠現(xiàn)場涂裝及殘留涂層的清理等。

4.1 表面處理

(1) 手工清理

使用鏟子、鋼絲刷、砂紙、電動砂輪等工具，將水室內(nèi)待涂表面的銹蝕物、毛刺等非牢固附著物或影響表面美觀的附著物除去。

(2) 除油去濕

用布、棉紗、毛刷等擦去油污或用金屬清洗劑洗去待涂面的油污，再低溫加熱碳化除濕。

(3) 除銹

采用壓力或干噴砂法除去表面的鐵銹，并粗化表面。

4.2 噴鋁

為了增加環(huán)氧煤瀝青涂層的防腐性能，在凝汽器管板上噴一層鋁。不同的循環(huán)水質(zhì)噴鋁的厚度也不一樣，噴鋁應(yīng)在噴砂粗化后進(jìn)行，以避免已除銹表面再次氧化。

4.3 廠內(nèi)環(huán)氧煤瀝青涂裝

在管板噴鋁完成短時間內(nèi)必須刷完第一道面漆，進(jìn)行封孔處理，而水室內(nèi)壁應(yīng)在噴砂后刷環(huán)氧煤瀝青底漆和面漆。

(1) 漆的配制

底漆料、面漆料同固化劑分別按一定比例進(jìn)行混合，邊倒邊攪拌，使其均勻混合。當(dāng)環(huán)境溫度較低時候，可以加入一定量的稀釋劑。經(jīng)均勻混合的漆熟化一定時間。配好的漆料應(yīng)在一段時間內(nèi)用完。

(2) 環(huán)氧煤瀝青底漆和面漆的涂刷

底漆涂刷要均勻，不要漏刷。粘度增大時毛刷不易拖動，可加入適量的稀釋劑，以不流動為宜。底漆表干后立即刷面漆，時間間隔過長會影響面漆與底漆之間的粘結(jié)力。若表面完全固化，可用砂紙打磨后再涂面漆，以增強(qiáng)底漆面漆的結(jié)合性能。

涂刷面漆各層之間的時間間隔以漆膜實干為佳。一般25℃以下，實干需要20 h。水室內(nèi)壁刷一道底漆兩道面漆，厚度達(dá)到0.3 mm以上，可以直接用于電廠使用；管板刷一道底漆兩道面漆，電廠穿管完成以后再進(jìn)行涂敷。

4.4 電廠現(xiàn)場涂裝

由于管板在現(xiàn)場還需要焊接和穿管，必然對廠內(nèi)所涂敷的涂層產(chǎn)生破壞，必須在穿管完成以后現(xiàn)場修復(fù)和加厚涂層。

先用鋼絲刷除去鐵銹、毛刺、焊渣等，然后用濕沙布擦去飛塵。對穿管時殘留的黃油等油污，可用丙酮或煤油進(jìn)行清洗干凈。

用紗布打磨已完全固化的漆層，使之表面粗化，然后再用丙酮對整個待涂面進(jìn)行清洗。先涂敷第一道底漆，再涂面漆，其涂裝方法同廠內(nèi)涂裝一樣。

4.5 殘余漆層的清理

由于涂刷過程中，勢必在換熱管內(nèi)涂上漆，這將影響冷卻水在換熱管內(nèi)的流動和進(jìn)行膠球清洗，因此必須進(jìn)行清理，清理時不能損傷換熱管壁。

5 環(huán)氧煤瀝青防腐涂層的檢驗

要提高凝汽器防腐蝕性能，環(huán)氧煤瀝青在水室或管板上的涂層必須均勻、致密、具有良好的粘結(jié)性能。涂層是否達(dá)到要求，可以通過一系列的方法檢測。

(1) 外觀檢測

涂層要求飽滿、均勻，表面呈黑亮的光澤，對皺褶處必須進(jìn)行修復(fù)。

(2)涂層厚度檢測

用電腦涂層測厚儀或便攜式磁性測厚儀檢測涂層厚度。要求在淡水中使用時厚度大于0.5 mm，在海水中使用時厚度大于1.0 mm。測量時在10 cm2的范圍內(nèi)選4個點測量，取其平均值，應(yīng)在上、中、下三個區(qū)域測量。

(3)附著力檢驗

用小刀將漆層割開一個舌形口，再用力撕開，破壞處基體材料表面仍為漆層覆蓋，不得露出基體材料。

(4)涂層致密性檢驗

用針孔檢測儀掃描測量涂層的空隙，不允許有任何間隙存在。

6 結(jié)語

環(huán)氧煤瀝青涂層優(yōu)良的防腐性能在凝汽器水室、管板防腐上得到很好的應(yīng)用，它不但可以用于新制造的凝汽器防腐，也可以用于電廠已投運凝汽器的防腐。通過多項工程使用證明其性能都是穩(wěn)定可靠的。