烟囱防腐材料的检测及性能评价

1、化学工业非金属材料和设备质量监督检验中心化学工业非金属材料和设备质量监督检验中心 成立于成立于1982年，是经国家认可委认证通过的国年，是经国家认可委认证通过的国 家级检测机构，主要从事非金属防腐材料和设备家级检测机构，主要从事非金属防腐材料和设备 的检测。自成立以来的三十年中，为石化、化工、的检测。自成立以来的三十年中，为石化、化工、 冶金、制药、染料、电力等行业使用的非金属设冶金、制药、染料、电力等行业使用的非金属设 备和材料进行检测和评价，积累了大量的检测数备和材料进行检测和评价，积累了大量的检测数 据，培养了一批具有丰富实践经验和科学评判能据，培养了一批具有丰富实践经验和科学评判能 力

2、的检测技术人员力的检测技术人员。 在化工生产中，非金属材料和设备主要用于防腐在化工生产中，非金属材料和设备主要用于防腐 蚀，我中心的专业特长就是对材料耐腐蚀性能检蚀，我中心的专业特长就是对材料耐腐蚀性能检 测和评价，以保证化工生产的安全运行测和评价，以保证化工生产的安全运行。 本人简介 南京化工大学毕业后分配到天华院非金属 检验中心，二十多年来，一直从事玻璃钢、 塑料、陶瓷、搪玻璃、石墨材料的性能检 测和材料在腐蚀、高温工况下使用的可靠 性评价以及材料腐蚀失效原因分析。 2000年任全国搪玻璃设备标准化技术委 员会秘书长，2001年任化学工业非金属 材料和设备质量监督检验中心主任。 2005年

3、任全国非金属化工设备标准化技 术委员会副秘书长。 1、引言 随着脱硫装置的长期运行，烟囱腐蚀问题随着脱硫装置的长期运行，烟囱腐蚀问题 日益突出，甚至影响到了烟囱的结构安全，引日益突出，甚至影响到了烟囱的结构安全，引 起发电企业的普遍关注，特别是近几年防腐的起发电企业的普遍关注，特别是近几年防腐的 烟囱，烟囱，不少出现防腐层开裂、脱落、腐蚀等破不少出现防腐层开裂、脱落、腐蚀等破 损现象，导致烟囱冷凝液渗漏，严重危及烟囱损现象，导致烟囱冷凝液渗漏，严重危及烟囱 安全，令人担忧。安全，令人担忧。 实现烟囱安全可靠运行是本次大会的目的！实现烟囱安全可靠运行是本次大会的目的！ 引言 材料的性能是决定防腐

4、成功的关键和基础。材料的性能是决定防腐成功的关键和基础。 巧妇难为无米之炊，没有好的、适用的材料，巧妇难为无米之炊，没有好的、适用的材料， 再好的施工也没有意义。再好的施工也没有意义。 不同的使用工况，对材料性能的要求不同。不同的使用工况，对材料性能的要求不同。 不同的材料，需要检测的项目也不同，针对我国不同的材料，需要检测的项目也不同，针对我国 火电厂脱硫烟囱的运行工况，对防腐材料提出以火电厂脱硫烟囱的运行工况，对防腐材料提出以 下性能要求和检测、评价方法，同时对烟囱防腐下性能要求和检测、评价方法，同时对烟囱防腐 提出建议。提出建议。 2、国内、外烟囱运行工况差异 国外国外：为单一湿烟气运行

5、为单一湿烟气运行。 国国内：湿烟气运行内：湿烟气运行为主为主，干、湿烟气交替运行干、湿烟气交替运行。 干烟气运行时干烟气运行时：烟气温度烟气温度125160，最高，最高 可达可达180左右，烟气中含有大量的粉尘；左右，烟气中含有大量的粉尘； 湿烟气运行时湿烟气运行时： 有有GGH，烟气温度低于，烟气温度低于80， 没有没有GGH，烟气温度低于，烟气温度低于50，烟气温度在露，烟气温度在露 点以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，点以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，PH 值为值为23，其中含有低浓度的硫酸、盐酸、硝酸、，其中含有低浓度的硫酸、盐酸、硝酸、 磷酸和氢氟酸等，具有较强的腐蚀性。磷

6、酸和氢氟酸等，具有较强的腐蚀性。 2、烟囱冷凝液浓度 经我中心对国内几家电厂（其中有西南的高含经我中心对国内几家电厂（其中有西南的高含 硫煤使用厂）烟气冷凝液中硫煤使用厂）烟气冷凝液中H2SO4、HCl、 HNO3、H3PO4和和HF含量进行分析检测，数据含量进行分析检测，数据 如下：如下： H2SO4 : 0.132.03% HCl: 0.00260.031% HNO3 : 0.00320.030% H3PO4 : 0.00020.012% HF: 0.0000940.0092% 2、烟囱运行工况 国外烟囱国外烟囱国内烟囱国内烟囱 国外成功的经验国外成功的经验 只能借鉴！只能借鉴！ 不能照搬

7、！不能照搬！ 3、烟囱防腐材料的性能要求 针对烟囱的运行工况，对防腐材料的性能提出以下要求： 优良的 耐温性 能 优良的 耐温急 变性能 优良的 热老化 性能 抗拉、 抗压强 度 优良的 耐磨性 能 优良的 耐腐蚀 性能 优良的 附着性 能 优良的 抗渗性 3、烟囱防腐材料的性能要求 FGD停运时，从旁路烟道进入烟囱的干烟气温度达 130150，锅炉事故装态下烟气的短期温度高达230， 这就要求防腐材料要有长期承受140左右温度和短期使用温度 可达230的优良耐高温性能。 高温干烟气，对耐腐蚀金属的破坏性是很小的，但是，对 胶粘剂、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、塑料等有机材料的破坏性非常 大，目前，能

8、长期在130150下，短期可在230使用的有 机材料很少，特别是在腐蚀环境下。 3、烟囱防腐材料的性能要求 干湿烟气交替运行时，干烟气携带的大量热量，突然进入 烟道，对烟囱内防腐材料会造成热冲击破坏，特别是泡沫玻璃 砖和陶瓷砖，热冲击会造成泡沫砖开裂，甚至炸裂。 3、烟囱防腐材料的性能要求 有机材料随着使用时间的增长会缓慢老化，温度高会加速老 化速度，因此，对胶粘剂、玻璃钢、塑料等有机防腐材料，要 求要有优良的耐热老化性能。采用泡沫玻璃、陶瓷砖做烟囱防 腐材料，除轻质、耐腐蚀性能以外，主要是泡沫砖有优良的绝 热性能，可保证底部胶粘剂长期处于较低温度状态，延缓老化。 3、烟囱防腐材料的性能要求

9、高温烟气，会引起烟囱受热膨胀，特别是钢内筒烟囱，膨胀量更大，烟 囱基体和防腐层膨胀系数的差异，会对防腐层造成拉或压应力的破坏，因此， 要求防腐材料要有一定的抗拉、抗压强度。 烟气中含有大量的粉尘，随烟气高速流动，对烟囱内壁冲刷磨损很大， 又由于烟囱长期连续运行，长期的磨损，要求防腐材料要有优良的耐磨性能， 特别是档烟墙，烟囱自与水平烟道接口60m高度以下区域。 3、烟囱防腐材料的性能要求 1、酸的浓度非常低 2、对非金属材料的腐 蚀性是非常小的 3、对于耐腐蚀合金腐 蚀性很强，因为，冷凝 液中含有Cl-1 和HF酸， Cl-1 会富集对耐腐蚀合金 形成点腐蚀，穿孔，HF 酸对合金形成点蚀和缝

10、隙腐蚀。 镇海电厂0.130.00260.0160.00140.0002 南京电厂0.520.0310.030.00920.0011 重庆珞璜1.650.01810.00675E-056E-07 重庆珞璜4# 1.10.010.00320.00630.0013 中宁电厂3.030.340.00949.4E-050.012 H2SO4 HCl HNO3 HF H3PO4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 % 烟囱冷凝液中各种酸含量烟囱冷凝液中各种酸含量 3、烟囱防腐材料的性能要求 烟囱内壁防腐材料与烟囱基体要有优良的附着性能，特别是经过长 期高温运行和多次温度高低变化后，仍能保证与

11、基体良好的粘结强度不脱落， 才能保证烟囱长期可靠运行。 烟气正压运行时，冷凝液的渗透力增加，腐蚀性介质会渗透防护层 到达烟囱基体，对基体腐蚀，造成防腐层开裂脱落，严重时危及烟囱安全。 因此，防腐层应有优良的抗渗性能。 4、烟囱防腐材料性能检测 耐蚀金属（镍基合金、钛合金、纯钛） 泡沫玻璃（陶瓷）砖和胶粘剂 玻璃钢（树脂和玻璃纤维的复合体） 玻璃鳞片胶泥（树脂和玻璃鳞片的混合体） 耐高温耐腐蚀涂料（通过改性，使原有材料的耐温性能大大提高） 塑料（如聚四氟乙烯） 目前，还没有国家、或行业标准对烟囱用防腐材料的性能提出 统一的技术要求和检测方法，材料性能的优劣只能采取对比的方法。 4、烟囱防腐材料性

12、能检测 具有优良的耐温、耐磨、抗渗和力学性能 考核其耐混合酸（H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4和HF）和烟 囱冷凝液腐蚀性能，混合酸的浓度应大于烟囱冷凝液中酸的浓度。 在塑料容器中进行试验，配置好的试验混合液在贮存和试验过程 中不能接触玻璃。 烟气从湿烟气转为干烟气时，高温干烟气对烟囱内壁的冷凝液 有蒸发、浓缩的过程，这个过程虽然时间很短，但对耐蚀金属影响很大， 应引起重视。 4、烟囱防腐材料性能检测 经高温烧结而成 优良的耐温性能 优良的抗渗性能 优良的保温性能 耐温差急变，耐磨性能较差。 烟囱冷凝液对泡沫砖的破坏性很小，造成泡沫砖破坏的主要原因是 温差急变，烟气从湿烟气转为干烟气时

13、，高温烟气对泡沫玻璃砖防腐层 形成高温冲击，导致泡沫砖开裂。 4、烟囱防腐材料性能检测 大部分为含硅类胶粘剂。 对其耐高温、耐老化、耐腐蚀、抗拉强度、附 着性进行检测。 大部分胶粘剂耐高温、耐热老化、耐腐蚀性能 较差。 4、烟囱防腐材料性能检测 树脂 玻璃 纤维 玻璃 钢 树脂 玻璃鳞 片 玻璃鳞 片胶泥 目前，采用玻璃钢内筒烟囱已经成为国外烟囱防腐 的趋势，但国外只是用于湿烟囱。 玻璃鳞片防腐层具有优良的抗渗性和耐磨性，但整 体强度差，只能作为内衬层。 树脂的耐高温、耐热老化、 耐腐蚀性能是材料好坏的关键。 导致玻璃钢、玻璃鳞片防腐层老化、 碳化开裂的主要原因是高温烟气。 要特别说明的是，树

14、脂、 有机胶粘剂、涂料等有机材料最高 使用温度分空载温度和在腐蚀状态 下的温度。 4、烟囱防腐材料性能检测 近几年，为了满足我国火电厂烟囱防腐的需求，国内外企业通过改 性、杂化等方式研制出耐高温耐腐蚀涂料，为了提高耐腐蚀涂料的施工厚度、 整体强度和耐磨性，防止开裂，加入玻璃纤维或石英粉等材料。 耐腐蚀涂料应测试以下性能： 耐高温 耐热老化 耐腐蚀 耐磨 抗拉强度 附着性 主要的固化性能： ASTM D695 抗压强度110 Mpa ASTM D638 拉伸强度30 Mpa ASTM D790 弯曲强度50 Mpa 肖氏硬度D89 ASTM D 150(150KHz) 电容 率 3.0 最高温度

15、240 ASTM D 648测试热变形温度150 耐高温耐腐涂料宣传性能耐高温耐腐涂料宣传性能 耐腐蚀性能：在25度时养护10天，在21度时测试。养护温度更高防化学性能更好。 1-长时间浸泡 2-短时间浸泡 耐高温耐腐涂料宣传性能耐高温耐腐涂料宣传性能 10%乙酸 2 丙酮 1 20%磷酸 1 盐水 1 冰醋酸 2 氯化铵 1 5%硫酸 1 污水 1 5%盐酸 1 啤酒 1 20%硫酸 1 5%氢氧化铵 1 10%盐酸 1 二氯甲烷 2 氰化钠 1 20%氢氧化铵 1 浓盐酸 1 柴油 1 5%氢氧化钾 1 甲苯 2 5%硝酸 2 异丙醇 1 20%氢氧化钾三氯乙烷 1 5%氢氧化钠 1 10

16、%硝酸 2 煤油 1 白酒 1 20%氢氧化钠 1 5%磷酸 1 汽油 1 二甲苯 1 在80，2%H2SO4、0.1%HCl、 0.1%HNO3和0.1%H3PO4混合酸 中浸泡168 h后的试样。 经经230高温试验的涂料试样高温试验的涂料试样 经经200温差急变试验后的涂料试样温差急变试验后的涂料试样 5、烟囱防腐材料性能检测方法的设 计 以烟囱运 行工况为 依据 浓度、温度均 要略高于实际 应考核材 料对混合 介质的耐 腐蚀性。 6、烟囱防腐材料性能综合评价 通过各种试验数据、试验现象对材料的耐腐蚀性能进行 评价是很复杂的。试验数据不能说明一切，评价是在试验方法 选择正确，试验数据保证

17、准确的基础上，依据试验数据和试验 过程和最终发现的现象，通过长期积累的丰富的专业经验和专 业知识，对材料使用可靠性的综合评判。在评判时还应分清主 要性能和次要性能，不能一概而论。 7、对烟囱防腐的几点建议 标准对试样的制作、养护和检测都有明确的规定。 需方应派人抽样或监督抽样 随机抽样 覆盖全部受检物品 确保取样的真实性和代表性，这对检测非常重要。 7、对烟囱防腐的几点建议 专业的检测机 构 正确的检测方法 大量的检测数据 用户 很难取舍和判断好坏 检验报告 及 评价报告 方便选择和判断 综合评价 确保准确性 7、对烟囱防腐的几点建议 近几年： 烟囱施工队的选择只注重有没有高空施工资质； 对防

18、腐施工经验和能力没有提出明确的要求； 前期烟囱防腐短期内出现的失败，与施工队伍 的经验欠缺和质量意识单薄不无关系。 三 分 材 料 七 分 施 工 7、对烟囱防腐的几点建议 对防腐施工 工艺进行专 家论证，确 保施工工艺 正确，没有 纰漏。 环形支撑 樑 水平烟道 与烟囱连 接处 积灰平台 与烟囱连 接处 牛腿 对施工工人进 行岗前培训， 保证施工质量 非常重要。 明确施工 方法 掌握施工 技巧 严格按照 要求施工 7、对烟囱防腐的几点建议 有的防腐材料（主要指树脂和胶粘剂）需经过较长的时间或加温一 段时间才能达到完全固化。 对于工期特别紧的工程，没有足够的时间让防腐层完全固化，一旦 启机，防

19、腐层经受高温烟气的突然冲击，对防腐层的破坏是非常大的。 不论是需加热固化的防腐层，还是常温可固化的防腐层，第一次使 用时应尽量有一个缓慢升温的过程! 2、国内、外烟囱运行工况差异 国外国外：为单一湿烟气运行为单一湿烟气运行。 国国内：湿烟气运行内：湿烟气运行为主为主，干、湿烟气交替运行干、湿烟气交替运行。 干烟气运行时干烟气运行时：烟气温度烟气温度125160，最高，最高 可达可达180左右，烟气中含有大量的粉尘；左右，烟气中含有大量的粉尘； 湿烟气运行时湿烟气运行时： 有有GGH，烟气温度低于，烟气温度低于80， 没有没有GGH，烟气温度低于，烟气温度低于50，烟气温度在露，烟气温度在露 点以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，点以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，PH 值为值为23，其中含有低浓度的硫酸、盐酸、硝酸、，其中含有低浓度的硫酸、盐酸、