材 料 為 本 應(yīng) 用 至 上
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我國是以燃煤為主的國家,粉塵、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是我國大氣的主要污染物,能源結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致了較多的重腐蝕情況,尤其是燃煤電廠中,對于二氧化硫或氮氧化物的防治已經(jīng)成為重點,目前國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫(FGD),同時由于我國化工、有色、鋼鐵、冶煉、化纖、建材等重化工業(yè)得到了長足發(fā)展,由此引發(fā)的腐蝕與防護任務(wù)也越來越重,如在鈦白粉、制酸、氯堿、粘膠、有色金屬冶煉等行業(yè)的建筑物和設(shè)備的防護上的投入比例也在不斷加大。
以上相關(guān)行業(yè)均會涉及到高溫條件下的腐蝕情況,根據(jù)腐蝕介質(zhì)的特點,國內(nèi)生產(chǎn)廠家較多采用非金屬材料(如玻璃鋼)來解決設(shè)備的防腐蝕問題。而在耐高溫強腐蝕場合,高交聯(lián)酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼的應(yīng)用更為引人注目。
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂是采用高環(huán)氧值、多官能團的酚醛環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸反應(yīng)而成,主要用于存在溶劑、氧化性介質(zhì)和高溫?zé)煔獾葟姼g環(huán)境,在高溫條件下具有較高的強度保留率。特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了該樹脂獨特的理化特性:
① 樹脂具有非常高的熱變形溫度(達150℃),并具有良好的力學(xué)性能;
② 樹脂的高交聯(lián)密度使其具有良好的耐溶劑性;
③ 能耐各種氧化性介質(zhì),如雙氧水、濕氯氣、二氧化氯等;
④ 良好的粘接性,包括與碳鋼等基材。
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼在高溫下的力學(xué)性能
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂可應(yīng)用在高溫條件下的耐腐蝕場合,如脫硫裝置(FGD)、高溫?zé)焽璧?。在這些高溫應(yīng)用場合中,對其樹脂玻璃鋼在高溫條件下的力學(xué)強度保留率要求較高。我們知道樹脂玻璃鋼在較高的使用溫度下,會發(fā)生力學(xué)性能下降,若按室溫條件下的力學(xué)性能進行強度設(shè)計就會導(dǎo)致玻璃鋼制品在較高使用溫度下的材料失效。因此需要考慮樹脂及其玻璃鋼制品在高溫下的性能指標(biāo),這對產(chǎn)品設(shè)計的安全性和可靠性是非常重要的。
特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了樹脂優(yōu)良的耐腐蝕性能,我們的試驗結(jié)果和現(xiàn)場掛片試驗證明了這一點。我們根據(jù)試驗掛片的強度保留率、表觀、硬度保留率、色澤變化和增失重等綜合情況判斷樹脂是否耐某個特定的腐蝕條件。表4是898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂的耐腐蝕情況。
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的耐腐蝕性
1.耐高溫強腐蝕場合的應(yīng)用優(yōu)勢
在各種高溫條件下的重腐蝕場合,酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂制作的玻璃鋼,與金屬材料相比,比強度高、耐瞬時超高溫性能好,因此在相關(guān)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
①耐腐蝕性能
由于酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的高交聯(lián)密度與高熱變形溫度特點,使樹脂的耐蝕性能較好,如8mm的普通碳鋼在濃度為0.1%的二氧化硫潮濕環(huán)境中,只需1-3個月即可腐蝕透,而6mm防腐蝕層的玻璃鋼制品則可保持10年的使用壽命。
②耐熱性能
在各種高溫應(yīng)用場合,如在濕法脫硫工藝中,混合氣體在進口的溫度在160-180℃左右,系統(tǒng)中的部件又要承受瞬間的溫度交變,潛在的熱破壞和產(chǎn)生的強腐蝕性副產(chǎn)品導(dǎo)致人們選用一些價格昂貴的高鎳合金等結(jié)構(gòu)材料。而酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂由于具有較高的熱變形溫度,玻璃鋼制品可以成功替換一些金屬制件,玻璃鋼脫硫塔可用于更高的溫度,壽命更長,也更可靠。
③耐磨蝕性能
可以通過加入適當(dāng)?shù)哪湍ァ⒛臀g填料來提高玻璃鋼的耐磨性,因此在腐蝕環(huán)境中的玻璃鋼耐磨性能優(yōu)于鋼材。
④玻璃鋼的價格優(yōu)勢
根據(jù)設(shè)備的尺寸和類型,玻璃鋼的造價約是高鎳合金的造價的1/3。直徑為4米的玻璃鋼吸收塔造價僅是高鎳合金包覆吸收塔的一半。
2.應(yīng)用案例
898酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂由于其優(yōu)良的力學(xué)性能,使其在國內(nèi)外的眾多高溫強腐蝕條件中得到應(yīng)用。
①150℃長期使用條件下的強酸尾氣裝置: 該甲方工廠生產(chǎn)過程中,排放的尾氣中含有硫酸廢氣、二氧化硫、氯化物和氮氧化物等復(fù)雜的強腐蝕介質(zhì),長期使用溫度為150℃,偶爾作用溫度達到180℃。該公司原來采用進口的不銹鋼制作,成本較高,但防腐蝕性能不太理想,幾乎每年都要進行維修。后改用898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂,已使用近2年未出現(xiàn)異常。
②脫硫裝置:近期在一濱海的火力發(fā)電廠的玻璃鋼脫硫裝置中得到成功應(yīng)用。該裝置最高使用溫度達到150℃左右,玻璃鋼制造廠對國內(nèi)外幾家乙烯基樹脂供應(yīng)商的產(chǎn)品進行了測試和綜合評價,最終選定了898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂,廠家認(rèn)為,該樹脂具有優(yōu)良的耐蝕和耐溫性的同時,工藝性也相當(dāng)好。
③含濕氯氣的碳鋼內(nèi)襯:在該工程中,要求對于金屬槽蓋進行防腐處理,長期使用溫度達130℃,偶爾作用溫度達150℃,又含有濕氯氣的強腐蝕環(huán)境,原來該廠采用316L號不銹鋼進行防腐蝕,但不到一年金屬表面就嚴(yán)重腐蝕,在應(yīng)用898樹脂作內(nèi)襯防腐處理后,近12個月未有發(fā)現(xiàn)表面腐蝕,使用情況良好。
④智利一銅礦冶煉廠:在該公司的脫硫裝置和高溫?zé)焽柚芯捎?98樹脂,使用情況表明,898乙烯基樹脂的耐高溫性能和耐腐蝕性能良好。
3.應(yīng)用中的注意點
根據(jù)我們的實際應(yīng)用經(jīng)驗,樹脂在高溫條件下使用時,對于玻璃鋼制作中的每個細(xì)節(jié)都應(yīng)該給以充分的注意,包括結(jié)構(gòu)層樹脂選擇、增強材料的選擇等。
①在含氟介質(zhì)的條件下,增強材料不應(yīng)該選用玻璃纖維,此時應(yīng)該選用碳纖維或者其它能耐高溫的有機纖維。
②結(jié)構(gòu)層樹脂的選擇一定要注意樹脂高溫下的力學(xué)性能,應(yīng)該選擇耐溫性能較好的樹脂,以保證玻璃鋼在高溫使用條件下應(yīng)有的力學(xué)強度。在高溫玻璃鋼煙囪的設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)不同溫度段要求選用相關(guān)的結(jié)構(gòu)層樹脂以降低制作成本。