光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材在脫硫煙道中的應(yīng)用V12

1、光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材在脫硫煙道中的應(yīng)用賈振柱1 林筱華21、 中國石油股份有限公司大慶石化分公司煉油廠 2、深圳市華寶鼎鑫科技股份有限公司摘要:本文介紹了一種光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材修復(fù)鍋爐煙道的全新技術(shù)。光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材質(zhì)量輕、工程設(shè)計(jì)簡單、使用靈活方便，可根據(jù)工程需要任意切割或裁剪，可粘貼、纏繞、包裹在待增強(qiáng)、防護(hù)的基層上，用紫外燈照射5-20分鐘即可完全固化。可大幅度縮短施工時(shí)間、降低施工難度及人工成本。固化后可形成超高強(qiáng)度、無縫密封的防腐防火絕緣保護(hù)套層，具有優(yōu)異的抗老化性及長使用壽命，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的襯膠、襯塑、玻璃鋼、不銹鋼、花崗巖、呋喃樹脂、耐酸瓷磚、耐酸水泥、環(huán)氧玻璃鱗片等工

2、藝，為鍋爐煙道修復(fù)的新技術(shù)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。主題詞光固化，纖維增強(qiáng)復(fù)合片材，煙道，腐蝕，修復(fù)1 前言煙道承受煙道內(nèi)的煙氣壓力、自身荷重、積灰荷載及外部自然條件等作用，防腐構(gòu)造上考慮不周就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重腐蝕，以至于導(dǎo)致煙道在不同程度上出現(xiàn)內(nèi)襯開裂甚至倒塌、外墻掉磚等問題，煙道長期以來一直是鍋爐建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，這也直接危及到鍋爐的正常運(yùn)行。如：內(nèi)襯大面積倒塌，會(huì)增加煙氣的阻力，會(huì)使煙道斷面突變引起煙氣流速變化和煙氣的波動(dòng)，也會(huì)在一定程度上使煙道內(nèi)壓頭受損，使得煙道內(nèi)因負(fù)壓減小或正壓加大而加重腐蝕。許多實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明：煙道的破損不僅需要投入大量的人力、物力、資金進(jìn)行維修加固，有些

3、部位還因煙道的特殊性使得必要的加固難以實(shí)現(xiàn)。因此，煙道的防腐及維修必須從結(jié)構(gòu)造型、材料選用、連接構(gòu)造以及施工各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，確保質(zhì)量。1）煙道的種類：煙道從工藝角度分為地下煙道、地面煙道和架空煙道（架空煙道一般用于電廠煙囪）。按所使用的材料和結(jié)構(gòu)形式分為：鋼管煙道、由鋼板制成的矩形煙道、鋼筋混凝土箱形封閉框架煙道、頂板為預(yù)制板的鋼筋混凝土槽形結(jié)構(gòu)煙道、磚砌煙道、鋼筋混凝土頂板底板磚砌側(cè)壁的混合結(jié)構(gòu)等許多種形式，各種形式表面絕對(duì)粗糙度系數(shù)有很大差別，大量采用的鋼筋混凝土或磚砌煙道粗糙度系數(shù)最大，也就是說這種煙道對(duì)煙氣的摩擦阻力最大。另外，從工藝角度為保證煙氣流速合理，盡量減少煙灰沉積，煙道斷面

4、又不能隨意加大或減小。因此，鋼筋混凝土或磚砌煙道除了摩擦阻力較大外，還有許多其他因素使得煙道中的煙氣壓力分布極為復(fù)雜。2）煙氣的腐蝕：一般在煙道冷凝液中會(huì)形成H2SO4、H2SO3、HCl、HF 等無機(jī)酸，pH值在12 左右，呈較強(qiáng)的酸性，同時(shí)水蒸汽中還會(huì)含有Cl-、F-等陰離子。跟煙道內(nèi)壁作用的介質(zhì)有氣體、固體和液體。煙氣中的飛灰也具有腐蝕性，當(dāng)飛灰積存在結(jié)構(gòu)物上時(shí)，在潮濕條件下，飛灰積存處形成高溫區(qū)和高濃度酸性腐蝕區(qū)對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕作用特別強(qiáng)。煙道的腐蝕首先是內(nèi)襯，所以煙道內(nèi)襯的防腐及維修十分重要。傳統(tǒng)煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題較多。以往設(shè)計(jì)的煙道結(jié)構(gòu)形式一般采用磚砌煙道、鋼筋混凝土煙道或鋼筋混

5、凝土頂板底板、磚砌側(cè)壁的混合結(jié)構(gòu)。內(nèi)襯通常為120mm耐火磚用耐火膠泥砌筑，內(nèi)外墻間凈寬50-60mm作為空氣隔熱層。煙道內(nèi)煙氣在大部分區(qū)段為負(fù)壓，煙氣對(duì)煙道壁產(chǎn)生吸力，而120mm耐火磚砌體內(nèi)襯在煙氣吸力及煙氣腐蝕作用下強(qiáng)度明顯不足，因此當(dāng)煙氣的腐蝕性較強(qiáng)時(shí)就有可能發(fā)生內(nèi)襯墻的倒塌。一旦內(nèi)襯墻倒塌，空氣隔熱也就失去了作用，此時(shí)煙氣中的SO2在水、水蒸氣等作用下與外墻砌筑砂漿（磚砌煙道外墻一般采用MU10燒結(jié)磚用M5或M2.5砂漿砌筑）或外墻混凝土中的Ca(OH)2作用，生成硫酸鈣，然后再與鋁酸鈣作用，生成硫鋁酸鈣。每次反應(yīng)都使固相體積增大一倍多，導(dǎo)致砌筑砂漿或混凝土體積膨脹，從而大大降低外墻

6、的強(qiáng)度，因此外墻在溫度應(yīng)力、煙氣吸力及煙氣的腐蝕下就可能發(fā)生開裂甚至破壞，這就直接危及到煙氣的正常流通，也給鍋爐的安全運(yùn)行帶來了影響。傳統(tǒng)煙道結(jié)構(gòu)最主要的缺陷是內(nèi)襯的強(qiáng)度不能保證，而內(nèi)襯破壞又會(huì)導(dǎo)致隔熱層的失效和外墻溫度應(yīng)力過大且直接受煙氣腐蝕而產(chǎn)生裂縫甚至破壞，因此如何保證內(nèi)襯除具有一定強(qiáng)度外還兼?zhèn)淠透邷?、耐酸、耐磨和保護(hù)保溫層等性能成為確保煙道質(zhì)量的關(guān)鍵。深圳市華寶鼎鑫科技股份有限公司與北京化工大學(xué)合作研制生產(chǎn)出了高性能光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材等系列防腐材料，固化后具有極高的機(jī)械強(qiáng)度、高耐腐蝕性及優(yōu)異的絕緣性，與納米復(fù)合乳液并用，完全滿足了煙道防腐及增強(qiáng)保護(hù)的要求，并在某企業(yè)大型電廠煙道修復(fù)

7、中得以成功應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是施工方便、時(shí)間短，材料具有很好的機(jī)械性能，防腐性能及增強(qiáng)保護(hù)性能，為煙道設(shè)計(jì)施工及修復(fù)開辟了新的途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。2光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材配套修復(fù)煙道技術(shù)2.1 光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材修簡介產(chǎn)品屬于特種玻璃鋼片材，是由多種特殊耐腐防滲材料制作而成的多功能纖維增強(qiáng)復(fù)合光固化材料。產(chǎn)品外觀為軟膜膠帶狀，顏色一般為淡黃色（見圖1），可在陽光或紫外光照射下快速固化，從而形成一種超高強(qiáng)度、高附著力、無縫密封的防腐防火絕緣保護(hù)套層，大幅度縮短施工時(shí)間，施工簡單，成本低，可用于石油、天然氣、有機(jī)溶劑等保溫保冷管道，儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽、反應(yīng)罐等的重防腐、絕緣保護(hù)、修復(fù)及在線修

8、補(bǔ)，可替代傳統(tǒng)手糊玻璃鋼等涂布工藝。圖1光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材質(zhì)量輕、工程設(shè)計(jì)簡單、使用靈活方便，可根據(jù)工程需要，切割或裁剪成各種形狀粘貼、纏繞、包裹在待增強(qiáng)、防護(hù)的基層上，利用太陽光或紫外燈固化，無需額外添加固化劑及促進(jìn)劑，一般固化時(shí)間僅為5-20分鐘，可大幅度縮短施工時(shí)間、降低施工難度及人工成本。固化后可形成超高強(qiáng)度、無縫密封的防腐防火絕緣保護(hù)套層，其機(jī)械性能可以與大多數(shù)金屬材料相媲美。產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗老化性及高使用壽命，同時(shí)產(chǎn)品本身耐化學(xué)性能優(yōu)異，對(duì)一般的酸、堿、鹽、多種油類和有機(jī)溶劑、鹵水、海水等都有很好的抵抗能力，同時(shí)也具有高致密、高抗腐蝕介質(zhì)滲透性，能很好地阻

9、止化學(xué)滲透，最大程度上隔絕基材與腐蝕介質(zhì)接觸，保證基材的長期穩(wěn)定性。可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的襯膠、襯塑、玻璃鋼、不銹鋼、花崗巖、呋喃樹脂、耐酸瓷磚、耐酸水泥等工藝，并適用于高溫環(huán)境。其主要性能指標(biāo)見表1。表1固化后的主要性能指標(biāo)項(xiàng)目9110（外包型）9130（內(nèi)襯型）巴氏硬度>60>50耐沖擊強(qiáng)度(kJ/m2)>70>55拉伸強(qiáng)度(MPa)>60>50拉伸斷裂伸長率(%)>3%>2.5%彎曲強(qiáng)度(MPa)>120>100彎曲模量(GPa)>6.0>5.0壓縮強(qiáng)度(MPa)>140>130導(dǎo)熱系數(shù)(W/m·k)&l

10、t;0.2<0.2阻燃性(級(jí))V-0-介電強(qiáng)度(KV/mm)>12>12表面電阻率()>1.5×1014>1.5×1014耐溫性能()低溫：-70 濕熱：80-120 干熱：150-180缺口敏感性靜不定體系，無缺口敏感性，可隨意割鋸、鉆孔，適應(yīng)各種螺絲及鉚釘耐腐蝕/抗?jié)B透9110：見測(cè)試報(bào)告；9130：見納米復(fù)合乳液說明書2.2光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材煙道修復(fù)技術(shù)該工藝就是在現(xiàn)有煙道基礎(chǔ)，以現(xiàn)有煙道為基體，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)剪裁施工。施工時(shí)將原有煙道內(nèi)層表面進(jìn)行機(jī)械處理，用配套的膩?zhàn)幽ㄆ交鶎樱缓笫┮怨夤袒灼峄蛘呒{米復(fù)合乳液系列涂層，再將光固化纖維增強(qiáng)

11、復(fù)合片材直接粘貼，固化后即可形成一個(gè)防腐、防護(hù)、耐磨整體保護(hù)套層。該修復(fù)技術(shù)改變了過去煙道的維修方案，是一項(xiàng)全新的技術(shù)。2.2.1施工工藝過程 本施工工藝過程以實(shí)際施工為例，其實(shí)際工況為熱電廠脫硫的鋼制矩形煙道，整體防腐蝕層施工完成后運(yùn)行時(shí)間1.5年（原防腐層為內(nèi)襯玻璃鱗片，厚度2-4mm），出現(xiàn)多處開裂、脫落、防腐層被腐蝕沖刷導(dǎo)致部分位置鋼質(zhì)基材出現(xiàn)明顯生銹腐蝕、坑洞和穿孔。2.2.1.1基材處理煙道修復(fù)基材處理分為2部分：第一部分原防腐層未出現(xiàn)開裂、脫落、起鼓，僅表層腐蝕明顯；第二部分原防腐蝕層出現(xiàn)開裂、脫落、起鼓以及與基材分離，部分位置鋼質(zhì)基材明顯生銹腐蝕、穿孔。第一部分基材處理方式：采

12、用機(jī)械打磨，將表層明顯腐蝕的原內(nèi)襯層磨掉，露出堅(jiān)固密實(shí)原內(nèi)襯層為止，然后采用吸塵器等工具處理干凈，并采用23#稀釋劑擦拭一遍。第二部分基材處理方式：采用鐵鍬、鐵鑿輔以鐵錘和鏟刀將分離、脫落、起鼓等部分原內(nèi)襯層清理干凈，再對(duì)鋼質(zhì)基材采用機(jī)械打磨處理至ST3級(jí)，再采用吸塵器等工具處理干凈，并采用23#稀釋劑擦拭一遍。2.2.1.2光固化底漆或者納米復(fù)合乳液系列涂層施工本次實(shí)際施工案例中采用的是納米復(fù)合乳液系列金屬底涂8231A和FRP改性樹脂1230，部分位置在1230中現(xiàn)場(chǎng)添加一定比例的石英砂攪拌成膩?zhàn)訝钤僬w找平。具體為：基材處理中第一部分位置，直接采用1230添加一定比例的固化劑整體涂刷一道

13、；基材處理中第二部分位置，先用8231A添加一定比例的固化劑后涂刷一道，待其表干后采用1230添加一定比例固化劑再加入石英砂調(diào)配成膩?zhàn)訝钸M(jìn)行整體找平，坑洞和穿孔位置分兩道處理，單層膩?zhàn)雍穸炔怀^10mm。2.2.1.3光固化纖維增強(qiáng)片材粘貼采用9130片材施工，待上一道涂層表干后即可進(jìn)行片材粘貼。對(duì)片材進(jìn)行裁剪，為方便施工單片最大長度不超過4m，裁剪完成后采用紙管卷裝至粘貼位置，一邊揭開粘貼面薄膜一邊粘貼，均勻用力，使片材盡量與涂層完全緊密貼合，粘貼時(shí)注意不能直接踩踏在片材上，以免破壞片材。片材與片材采用搭接形式處理，搭接口長度5cm，搭接時(shí)揭開上層薄膜（不低于5cm），將片材搭接在一起，蓋回

14、揭開的上薄膜并壓緊（可使用輥筒或其他工具來回滾壓）使搭接處截面圓弧平滑過渡。搭接長度不得少于5cm，為了防止多重搭接（厚度太大），應(yīng)錯(cuò)開相鄰段間搭接口，使其不在同一直線上。2.2.1.4光固化纖維增強(qiáng)片材固化片材粘貼完畢后，再小心揭開上層薄膜（后續(xù)不涂刷密封涂層時(shí)不需要揭開上層薄膜）采用飛利浦HPA-400S燈組進(jìn)行固化，依據(jù)施工面積大小適當(dāng)多配備燈具，對(duì)片材進(jìn)行固化，燈具距離片材40cm，單層固化5-10min，雙層位置固化15-20min，三層位置固化25-30min，更多層采用分層固化，先將三層固化完畢后再輕微打磨后涂覆光固化密封底涂再粘貼其余層固化。2.2.1.5密封層涂刷（非必須工序

15、）本次施工依據(jù)實(shí)際需求在粘貼固化完成的片材上涂刷納米復(fù)合乳液密封涂層8234-325，施工時(shí)將8234-325與適當(dāng)比例的固化劑混合均勻后采用滾筒涂刷一道，注意補(bǔ)口位置和搭接口位置涂層均勻分布。整個(gè)施工過程簡單概括為：工程/工序使用材料及用料量施工方法概略備注基材處理第一部分：原內(nèi)襯層表面明顯腐蝕，未脫落、開裂、起鼓第二部分：原內(nèi)襯層開裂、脫落、起鼓、基材腐蝕明顯對(duì)應(yīng)第一部分機(jī)械打磨至原內(nèi)層層密實(shí)處對(duì)應(yīng)第二部分鏟除原內(nèi)襯層，打磨鋼質(zhì)基材至ST3級(jí)清掃除塵及第一道底涂施工應(yīng)在1-8小時(shí)內(nèi)完成，以免基材返銹。除銹后基材可采用丙酮或23號(hào)復(fù)合稀釋劑整體擦拭一遍，清除殘留油污。納米復(fù)合乳液系列施工：原

16、內(nèi)襯層上涂刷1230一道處理至ST3級(jí)部分涂刷8231A一道1、乳液1230：每道用量100g/m22、乳液8231A：每道用量70g/m23、固化劑：加量1.0%-3.0%（40-5，加量隨溫度下降而遞增）電動(dòng)攪拌均勻后，加入適當(dāng)比例的專用固化劑，再攪拌均勻，采用輥涂方式施工，相鄰?fù)克⒌亩瞬拷缑姹仨毑扇〈罱臃绞?。局部膩?zhàn)有扪a(bǔ)：使用膩?zhàn)有扪a(bǔ)凹坑、裂痕、孔洞等基材缺陷及基材處理時(shí)難以打磨平整或圓弧平滑過渡的區(qū)域。采用1230加石英砂現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配成膩?zhàn)?，添加適當(dāng)比例固化劑攪拌均勻1、電動(dòng)攪拌均勻后，采用抹刀、刮板、手指對(duì)凹坑、裂痕、孔洞等涂刷8231A區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)。 2、每次修補(bǔ)厚度不得超過10mm，

17、以防止損壞底涂。3、膩?zhàn)映跄绊氂谜从?3號(hào)復(fù)合稀釋劑的輥筒抹平或待固化后表面打磨平整。上一道涂層表干后才能進(jìn)行膩?zhàn)有扪a(bǔ)片材粘貼：9130片材裁剪9130片材進(jìn)行分段粘貼，片材與片材采用搭接處理，搭接長度5cm，相鄰搭接口錯(cuò)開排布1、裁剪完成的片材卷裝搬運(yùn)或移動(dòng)，一邊揭開粘貼面薄膜一邊粘貼片材，均勻用力，使片材與涂層緊密貼合。2、片材與片材采用搭接處理，搭接寬度>5cm。3、搭接口采用滾筒或其它工具使搭接處截面圓弧平滑過渡。1、便于施工裁剪單片長度不超過4m2、粘貼時(shí)不直接踩踏在片材上片材固化采用飛利浦HPA-400S燈組固化直接采用HPA-400S燈組固化1、燈具距離片材40cm。2、

18、單層固化5-10min雙層固化15-20min三層固化25-30min，三層以上采用分層固化。 1、依據(jù)面積大小多配備燈具2、固化可與施工同步進(jìn)行，注意對(duì)沒有粘貼部分的片材遮光處理3、揭開上層薄膜后再固化密封涂層施工：密封涂層一道8234-3251、乳液8234-325： 每道用量200g/m22、固化劑：加量1.0%-3.0%（40-5，加量隨溫度下降而遞增）電動(dòng)攪拌均勻后，取適量密封涂層8234-325，加入適當(dāng)比例的固化劑，再攪拌均勻，采用滾涂施工，相鄰?fù)克⒌亩瞬拷缑姹仨毑扇〈罱臃绞健?、可添加3%的23#稀釋劑再滾涂施工2、由于密封涂層優(yōu)異的密封特性，一般不建議多道施工3、片材固化完成

19、后涂刷備注*固化劑：產(chǎn)品的固化受溫度、濕度等環(huán)境及其他因素的影響，固化劑加量在規(guī)定范圍內(nèi)隨溫度（40-5）下降而遞增，配料前應(yīng)先配小樣，以確定添加比例及凝膠時(shí)間；嚴(yán)格按照標(biāo)識(shí)及比例配制，用多少配多少，以免成膠浪費(fèi)。*底涂用量：底涂的用量可能會(huì)因基材處理方式不同而有所差異。*稀釋劑：復(fù)合稀釋劑23號(hào)，不推薦添加，特殊情況下最高添加量3%*清潔劑：復(fù)合稀釋劑23號(hào)、丙酮、二甲苯或松節(jié)油等有機(jī)溶劑。*粘貼片材時(shí)注意遮光處理，特別是要錯(cuò)開固化和粘貼位置。*片材盡量與基材或者涂層貼合緊密。2.2.2 主要特點(diǎn)l 固化方式簡單、快速，可減少氣候變化的負(fù)面影響；l 材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性及抗腐蝕介質(zhì)滲透性，具有極強(qiáng)的耐腐蝕性；l 具有優(yōu)異的抗老化性及高使用壽命。耐高溫，耐老化，免維護(hù)，使用壽命長；l 具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度及性能。固化后具有超高強(qiáng)度，耐熱沖擊性好，機(jī)械性能可與大多數(shù)金屬材料相媲美；l 材料具有高耐磨、耐沖刷性；l 材料與基材具有優(yōu)異的附著力，能與基體連成一體，穩(wěn)定性好；l 材料具有