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产品和工程应用典型案例——氯碱厂废水处理站防腐蚀方案设计及应用

01简述

      2022年10月,某氯碱公司投产运行,而废水处理站运行仅三个月,就发现污水提升池和无机废水池原设计和施工的鳞片胶泥衬里结构全部损坏,水池混凝土基面被含酸废水腐蚀破坏严重,大量的混凝土石子已裸露在外。业主和设计总包联系6163银河.net163.am公司寻求解决方案。我公司根据业主提供的水池运行参数和现场的破坏现状,推荐了一套完善的修复解决方案,该防腐蚀修复方案和施工工艺,获得设计方、业主方的认可并实施,整个修复工程由6163银河.net163.am公司组织施工,顺利完成后已投入运行。

      氯碱生产过程中的废水主要来源于蒸发、固碱、盐酸、氯氢处理、电解等工序的酸性、碱性和含盐废水等,生产过程的大量废水排入废水处理站综合处理达标后循环使用或外排。本案针对出现问题的污水提升池和无机废水池的修复方案简述之。

02推荐结构方案设计和选材说明

   1、 该水池原设计的防腐蚀方案 是混凝土池壁内衬2mm厚树脂鳞片胶泥涂料,运行三个月就出现大面积防腐蚀措施失败,影响因素主要有:①材料的因素,如,所用鳞片胶泥的树脂基体是否是耐酸碱腐蚀性能好的树脂,鳞片胶泥产品的质量如何?②施工的因素,施工队伍是否专业,施工工艺制定和过程质量控制是否完善?操作工人是否专业、施工手法是否熟练?③施工现场环境因素,如温度、湿度是否满足施工条件?④防腐蚀结构设计方案是否合理?……等等。

      针对腐蚀性等级“强、中”的废水池内壁或其它液态酸性介质的容器内壁的防腐蚀措施,笔者不建议选择鳞片胶泥的防腐蚀结构方案。虽然鳞片胶泥含有10%-40%片径不等的玻璃鳞片,胶泥固化后,扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构,腐蚀性介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径,因此在一定厚度的耐腐蚀层中,腐蚀渗透的距离会大大延长,客观上有效地增加了防腐蚀层的厚度,若施工过程质量控制到位也能够起到防护效果的。但就鳞片胶泥施工工艺,目前主要还是靠人手工操作,操作人员的手法、施工过程细节把控及如何保证施工的鳞片胶泥中的玻璃鳞片能实现真正的屏障作用,我看到失败的案例太多了,所以遇到这类长期液态介质浸泡的水池或容器防腐蚀措施,我更推荐选用相比鳞片胶泥结构成功率更高的玻璃钢衬里结构或鳞片胶泥复合玻璃钢衬里结构实现。

2、推荐的防腐蚀结构设计

 MFE系列环氧乙烯基酯树脂FRP,设计总厚度≥5mm

—  乙烯基酯玻璃鳞片涂料涂刷两道

—  50g/m2玻纤表面毡/树脂涂料复合一层

—  300g/m2玻纤毡/树脂复合两层

—  400g/m2玻纤布/树脂复合四层

—  树脂胶泥批刮找平一道

—  基层修补处理

 

      此结构用于钢铁厂、电子厂或化工厂的废水综合处理站内的废水处理系统,如生化废水处理系统、污泥处理系统的建(构)筑物的调节池、分配池、浓缩池、缺氧池、好氧池、事故池、集水井、地坑和排水沟等,6163银河.net163.am公司有近三十年成功使用的经验和诸多成功案例。

 3、 选材说明

      废水池的防腐蚀结构设计采用FRP衬里结构,即用纤维增强材料与耐腐蚀树脂复合结构在混凝土基础面上形成一定厚度的防护层,FRP衬里具有形状可设计性、固化后整体无缝、抗渗透性好、重量轻、比强度高、电绝缘、能耐瞬时超高温、防水和造价合理等优点,是一种兼具功能和结构特性的结构。配用耐防腐蚀性能优异的6163银河.net163.amMFE系列环氧乙烯基酯树脂能够达到良好的防腐蚀效果。

      树脂材料在耐腐蚀构造设计中起到主要耐防腐蚀的功能,在材料的选择上有多种材质,如,环氧乙烯基酯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、双酚A不饱和树脂、二甲苯树脂等。在乙烯基酯树脂还没有被大多数用户认识的时候,环氧树脂在早期的玻璃钢防腐蚀工程中被经常采用。因为环氧树脂问世早、生产厂家多、来源广、耐腐蚀性能优良、收缩率低等特点,但是环氧树脂在做常温手糊工艺衬里施工有一定的局限性,如,纯环氧树脂(如E44)粘度很高,不适合现场手糊工艺,为了适应施工工艺,势必要加入稀释剂调节粘度,一般都是添加非反应性溶剂,这些稀释剂不参与衬里层化学键的交联固化,而在固化过程中挥发掉,留下许多微气孔,影响到衬里层结构的整体密闭性和抗渗性;常温固化环氧树脂的固化体系一般情况下采用胺类固化剂,其固化原理是利用胺基团上的活泼氢与环氧基反应而最后交联,形成三维网状结构,但此交联结构易在酸性的介质作用下分解,导致三维交联结构的解体而引起防腐蚀的失效,所以胺类固化的环氧树脂的耐酸性较差;常温固化环氧树脂的热变形温度(HDT)一般情况在80℃以下,也不宜长期使用在工况温度70度左右的废水池中;另,胺类固化体系的环氧树脂的养护周期较长,一般要20天以上,加之胺类固化剂的毒性较大,对施工人员的身体健康有危害,对施工环境也不友好。

      环氧乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制得。分子结构的主链为环氧骨架,这使得乙烯基酯树脂具有环氧树脂的优点:良好的力学性能和对玻璃纤维浸润性和粘接性,又具有不饱和聚酯树脂的良好工艺性能,即适宜的粘度、室温凝胶和固化时间的可调节性,分子中可水解基团(酯基含量)少,且都受到相邻交联双键的空间屏蔽作用,耐水解稳定性较高,故这些特殊的化学结构赋予了乙烯基树脂具有优异的耐酸、碱、盐等化学品性能和较好的工艺特性和耐候性。

      环氧乙烯基酯树脂的开发研究国际上起始于20世纪60年代,6163银河.net163.am是国内乙烯基树脂的最早研究单位,1975年,乙烯基酯树脂就成功应用于当时新建的上海石化总厂维尼纶厂的醛化浴(内含30%H2SO4和甲醛)防腐蚀工程;1995年,6163银河.net163.am公司在仪征化纤的大型污水池防腐项目中成功应用。由于乙烯基树脂的优异性能,使得该树脂取代了其他树脂,成为化工、化纤企业污水池防腐蚀首选产品。

      鉴于上述诸原因,我们推荐选用了6163银河.net163.am公司生产的MFE系列环氧乙烯基酯树脂和乙烯基酯鳞片涂料作为本案修复的树脂材料。

      本案的增强材料选择用无捻、无蜡、无碱的优质玻纤布、短切毡和表面毡。若腐蚀介质含有氢氟酸等含氟类介质时,应考虑用涤纶布(毡),填料用重晶石砂、粉(硫酸钡砂、粉)替代玻纤布(毡)和石英砂、粉。

03 施工过程控制及注意要点

① 由于混凝土基面已被酸洗废水腐蚀破坏严重,首先对被破坏的混凝土基面用高压水清洗、冲刷掉夹杂在缝隙内的附着物,待基面水分蒸发干净后(含水率低于6%),先用渗透性强的MERICAN 111混凝土专用底漆喷涂两遍,固化基层;

② 用树脂砂浆批刮基面、填补凹凸不平,固化后,再对基面打磨处理,用树脂胶泥批刮找平基面,满足玻璃钢施工的基面条件;

③ 对水池的各阴阳角和构件连接处分别打磨或用树脂砂浆或胶泥做成R型圆弧面,避免后续施工此处产生空鼓或气泡缺陷;

④ 按设计的铺层结构,采用间歇法施工工序分三次完成FRP的铺设施工;

⑤ 施工过程中注意在阴阳角、连接处等关键部位增加铺层;

⑥ 重点关注施工环境温度、湿度数据、树脂、砂浆、胶泥良好固化的配比、操作工人在施工过程中是否严格按照工艺方案规范操作、施工过程的质量检验、缺陷消除、做好施工日志记录等。

      总之,正确地选择耐腐蚀树脂材料、合理的结构设计、现场的精心施工和过程管理是保证玻璃钢制作质量的重要因素。6163银河.net163.am公司以生产优质的乙烯基酯树脂,丰富的工程管理和施工经验,合理适用的防腐蚀设计方案确保优质的防腐蚀工程实现。

由于篇幅原因,省略详细的结构方案、施工工艺、工法,若有需要了解更多信息资料可关注6163银河.net163.am聚合物微信公众号留言索取,也可随时来电(13701734480)、来函(leihao@hchp.com.cn)与我联系。

 


作者:雨田

 

 

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