光固化纤维增强复合片材在脱硫烟道中的应用V12

1、光固化纤维增强复合片材在脱硫烟道中的应用贾振柱1林筱华21、中国石油股份有限公司大庆石化分公司炼油厂2、深圳市华宝鼎鑫科技股份有限公司 摘要:木文介绍了一种光固化纤维增强复合片材修复锅炉烟道的全新技术。光固化纤维增强 复合片材质量轻、工程设计简单、使用灵活方便，可根据工程需要任意切割或裁剪，可粘贴、 缠绕、包裹在待增强、防护的基层上，用紫外灯照射520分钟即可完全固化。可大幅度缩短 施工时间、降低施工难度及人工成本。固化后可形成超高强度、无缝密封的防腐防火绝缘保 护套层，具有优异的抗老化性及长使用寿命，可代替传统的衬胶、衬塑、玻璃钢、不锈钢、 花岗岩、咲喃树脂、耐酸瓷砖、耐酸水泥、环氧玻璃鳞片

2、等工艺，为锅炉烟道修复的新技术, 具有明显的经济效益和社会效益。主题词 光固化，纤维增强复合片材，烟道，腐蚀，修复1前言烟道承受烟道内的烟气压力、自身荷重、积灰荷载及外部自然条件等作用，防腐构造上 考虑不周就会导致结构的严重腐蚀，以至于导致烟道在不同程度上出现内衬开裂甚至倒塌、 外墙掉砖等问题，烟道长期以來一直是锅炉建筑中的薄弱坏节，这也直接危及到锅炉的正常 运行。如：内衬大面积倒塌，会增加烟气的阻力，会使烟道断面突变引起烟气流速变化和烟 气的波动，也会在一定程度上使烟道内压头受损，使得烟道内因负压减小或正压加大而加重 腐蚀。许多实际运行结果表明：烟道的破损不仅需要投入大量的人力、物力、资金进

3、行维修 加固，有些部位还因烟道的特殊性使得必要的加固难以实现。因此，烟道的防腐及维修必须 从结构造型、材料选用、连接构造以及施工各个坏节严格控制，确保质量。1）烟道的种类：烟道从工艺角度分为地下烟道、地面烟道和架空烟道（架空烟道一般 用于电厂烟囱）。按所使用的材料和结构形式分为：钢管烟道、由钢板制成的矩形烟道、钢 筋混凝土箱形封闭框架烟道、顶板为预制板的钢筋混凝土槽形结构烟道、砖砌烟道、钢筋混 凝土顶板底板砖砌侧壁的混合结构等许多种形式，各种形式表面绝对粗糙度系数有很大差 别，大量采用的钢筋混凝土或砖砌烟道粗糙度系数最大，也就是说这种烟道对烟气的摩擦阻 力最大。另外，从工艺角度为保证烟气流速合

4、理，尽暈减少烟灰沉积，烟道断面又不能随意 加大或减小。因此，钢筋混凝土或砖砌烟道除了摩擦阻力较大外，还有许多其他因素使得烟 道中的烟气压力分布极为复杂。2）烟气的腐蚀：一般在烟道冷凝液中会形成h2so4、h2so3、hc1、hf等无机酸，ph 值在12左右，呈较强的酸性，同时水蒸汽中还会含有f等阴离子。跟烟道内壁作用 的介质有气体、固体和液体。烟气屮的e灰也具有腐蚀性，当飞灰积存在结构物上时，在潮 湿条件下，飞灰积存处形成高温区和高浓度酸性腐蚀区对结构的腐蚀作用特别强。烟道的腐 蚀首先是内衬，所以烟道内衬的防腐及维修十分重要。传统烟道结构设计屮存在的问题较多。以往设计的烟道结构形式-般采用砖砌

5、烟道、钢 筋混凝土烟道或钢筋混凝土顶板底板、砖砌侧壁的混合结构。内衬通常为120mm耐火砖用 耐火胶泥砌筑，内外墙间净宽50-60mm作为空气隔热层。烟道内烟气在大部分区段为负压， 烟气对烟道壁产生吸力，而120nun耐火砖砌体内衬在烟气吸力及烟气腐蚀作用下强度明显不 足，因此当烟气的腐蚀性较强吋就有可能发生内衬墙的倒塌。一旦内衬墙倒塌，空气隔热也 就失去了作用，此时烟气中的so?在水、水蒸气等作用下与外墙砌筑砂浆（砖砌烟道外墙一般采用mu10烧结砖用m5或m2.5砂浆砌筑）或外墙混凝土屮的ca（oh）2作用，生成硫酸钙， 然后再与铝酸钙作用，生成硫铝酸钙。每次反应都使固相体积增大一倍多，导致

6、砌筑砂浆或 混凝土体积膨胀，从而大大降低外墙的强度，因此外墙在温度应力、烟气吸力及烟气的腐蚀 下就可能发生开裂甚至破坏，这就直接危及到烟气的正常流通，也给锅炉的安全运行带來了 影响。传统烟道结构最主要的缺陷是内衬的强度不能保证，而内衬破坏又会导致隔热层的失效 和外墙温度应力过大且直接受烟气腐蚀而产生裂缝甚至破坏，因此如何保证内衬除具有一定 强度外还兼备耐高温、耐酸、耐磨和保护保温层等性能成为确保烟道质量的关键。深圳市华宝鼎鑫科技股份有限公司与北京化工大学合作研制生产出了高性能光固化纤 维增强复合片材等系列防腐材料，固化后具有极高的机械强度、高耐腐蚀性及优异的绝缘性, 与纳米复合乳液并用，完全满

7、足了烟道防腐及增强保护的要求，并在某企业大型电厂烟道修 复中得以成功应用。其主要特点是施工方便、时间短，材料具有很好的机械性能，防腐性能 及增强保护性能，为烟道设计施工及修复开辟了新的途径，具有显著的经济和社会效益。2光固化纤维增强复合片材配套修复烟道技术2.1光固化纤维增强复合片材修简介产品属于特种玻璃钢片材，是由多种特殊耐腐防渗材料制作而成的多功能纤维增强复合 光固化材料。产品外观为软膜胶带状，颜色一般为淡黄色（见图1）,可在阳光或紫外光照 射下快速固化，从而形成一种超高强度、高附着力、无缝密封的防腐防火绝缘保护套层，大幅度缩短施工时间，施工简单，成本低，可用于石油、天然气、有机溶剂等保温

8、保冷管道, 储罐、储槽、反应罐等的重防腐、绝缘保护、修复及在线修补，可替代传统手糊玻璃钢等涂布工艺。图1光固化纤维增强复合片材光固化纤维增强复合片材质量轻、工程设计简单、使用灵活方便，可根据工程需要，切 割或裁剪成各种形状粘贴、缠绕、包裹在待增强、防护的基层上，利用太阳光或紫外灯固化, 无需额外添加固化剂及促进剂，一般固化时i'可仅为520分钟，可大幅度缩短施工时间、降低 施工难度及人工成本。固化后可形成超高强度、无缝密封的防腐防火绝缘保护套层，其机械 性能可以与大多数金属材料相媲美。产品具有优异的抗老化性及髙使用寿命，同时产品木身 耐化学性能优异，对一般的酸、碱、盐、多种油类和有机溶

9、剂、卤水、海水等都有很好的抵 抗能力，同吋也具有高致密、高抗腐蚀介质渗透性，能很好地阻止化学渗透，最大程度上隔 绝基材与腐蚀介质接触，保证基材的长期稳定性。可代替传统的衬胶、衬塑、玻璃钢、不锈 钢、花岗岩、咲喃树脂、耐酸瓷砖、耐酸水泥等工艺，并适用于高温环境。其主要性能指标 见表1。表1固化后的主要性能指标项目9110 (外包型)9130 (内衬型)巴氏硬度>60>50耐冲击强度(kj/m2)>70>55拉伸强度(mpa)>60>50拉伸断裂伸反率()>3%>2.5%弯曲强度(mpa)>120>100弯曲模量(gpa)>6.0&

10、gt;5.0压缩强度(mpa)>140>130导热系数(w/mk)<0.2<0.2阻燃性(级)v-0介电强度(kv/mm)>12>12表面电阻率(q)>1.5x1014q>1.5x1014q耐温性能(°c)低温：70湿热：80-120干热：150-180缺口敏感性静不定体系，无缺口敏感性，可随意割锯、 钻孔，适应各种螺丝及钏钉耐腐蚀/抗渗透9110：见测试报告;9130：见纳米复合乳 液说明书22光固化纤维增强复合片材烟道修复技术该工艺就是在现有烟道基础，以现有烟道为基体，现场设计剪裁施工。施工时将原有烟道内层表面进行机械处理，用配套的

11、腻子抹平基层，然后施以光固化底漆或者纳米复合乳液系列涂层，再将光固化纤维增强复合片材直接粘贴，固化后即可形成一个防腐、防扒耐磨 整体保护套层。该修复技术改变了过去烟道的维修方案，是一项全新的技术。2.2.1施工工艺过程本施工工艺过程以实际施工为例，其实际工况为热电厂脱硫的钢制矩形烟道，整体防腐 蚀层施工完成后运行吋间1.5年(原防腐层为内衬玻璃鳞片，厚度2-4mm),出现多处开裂、 脱落、防腐层被腐蚀冲刷导致部分位置钢质基材出现明显生锈腐蚀、坑洞和穿孔。2.2.1.1基材处理烟道修复基材处理分为2部分：第一部分原防腐层未出现开裂、脱落、起鼓，仅表层腐 蚀明显；第二部分原防腐蚀层出现开裂、脱落、

12、起鼓以及与基材分离，部分位置钢质基材明 显生锈腐蚀、穿孔。第一部分基材处理方式：采用机械打磨，将表层明显腐蚀的原内衬层磨掉，露出坚固 密实原内衬层为止，然后采用吸尘器等工具处理干净，并采用23#稀释剂擦拭一遍。第二部分基材处理方式：采用铁锹、铁凿辅以铁锤和铲刀将分离、脱落、起鼓等部分 原内衬层清理干净，再对钢质基材釆用机械打磨处理至st3级，再采用吸尘器等工具处理干 净，并采用23#稀释剂擦拭一遍。221.2光固化底漆或者纳米复合乳液系列涂层施工木次实际施工案例屮采用的是纳米复合乳液系列金属底涂8231a和frp改性树脂1230, 部分位置在1230屮现场添加一定比例的石英砂搅拌成腻子状再整体

13、找平。具体为：基材处理中第一部分位置，直接采用1230添加一定比例的固化剂整体涂刷一 道；基材处理中第二部分位置，先用8231a添加一定比例的固化剂后涂刷一道，待其表干后 采用1230添加一定比例固化剂再加入石英砂调配成腻子状进行整体找平，坑洞和穿孔位置分 两道处理，单层腻子厚度不超过10mm。221.3光固化纤维增强片材粘贴采用9130片材施工，待上一道涂层表干后即可进行片材粘贴。对片材进行裁剪，为方便施工单片最大长度不超过4m,裁剪完成后采用纸管卷装至粘 贴位置，一边揭开粘贴面薄膜一边粘贴，均匀用力，使片材尽量与涂层完全紧密贴合，粘贴 时注意不能直接踩踏在片材上，以免破坏片材。片材与片材釆

14、用搭接形式处理，搭接口长度$5cm,搭接时揭开上层薄膜（不低于5cm）, 将片材搭接在一起，盖回揭开的上薄膜并压紧（可使用辗筒或其他工具来回滚压）使搭接处 截面圆弧平滑过渡。搭接长度不得少于5cm,为了防止多重搭接（厚度太大），应错开相邻 段间搭接口，使其不在同一直线上。221.4光固化纤维增强片材固化片材粘贴完毕后，再小心揭开上层薄膜（后续不涂刷密封涂层时不需要揭开上层薄膜） 采用飞利浦hpa-400s灯组进行固化，依据施工血积大小适当多配备灯具，对片材进行固化, 灯具距离片材40cm,单层固化5-10min,双层位置固化15-20min,三层位置固化25-30min, 更多层采用分层固化，

15、先将三层固化完毕后再轻微打磨后涂覆光固化密封底涂再粘贴其余层 固化。2.2.1.5密封层涂刷（非必须工序）本次施工依据实际需求在粘贴固化完成的片材上涂刷纳米复合乳液密封涂层8234-325, 施工时将8234-325与适当比例的固化剂混合均匀后采用滚筒涂刷一道，注意补口位置和搭接 口位置涂层均匀分布。整个施工过程简单概括为:工程/工序使用材料及用料量施工方法概略备注基材处理第一部分： 原内衬层表而明显 腐蚀，未脱落、开 裂、起鼓第二部分：原内衬层开裂、脱 落、起鼓、基材腐 蚀明显对应第一部分机械打磨至原内 层层密实处对应第二部分铲除原内衬层，打 磨钢质基材至st3级清扫除尘及第一道底涂 施工应

16、在1-8小时内完 成，以免基材返锈。除锈后基材可采用丙酮 或23号复合稀释剂整 体擦拭一遍，清除残留 油污。纳米复合乳液系列 施_l：原内衬层上涂刷 1230 一道处理至st3级部分涂刷8231a道1、乳液 1230：每道用量100g/m22、乳液 8231a： 每道用量70g/m23、固化剂： 加量 1. 0%-3. 0%（40°c-5°c,加量 随温度下降而递 增）电动搅拌均匀后，加入适当比例 的专用固化剂，再搅拌均匀，采 用馄涂方式施工，相邻涂刷的端 部界而必须采取搭接方式。局部腻子修补：使用腻子修补凹 坑、裂痕、孔洞等 基材缺陷及基材处 理时难以打磨平整 或圆弧平滑

17、过渡的 区域。米用1230加石英砂 现场调配成腻子， 添加适当比例固化 剂搅拌均匀1、电动搅拌均匀后，采用抹刀、 刮板、手指对凹坑、裂痕、孔洞 等涂刷8231a区域进行修补。2、每次修补厚度不得超过lonun, 以防止损坏底涂。3、腻子初凝前须用沾有23号复 合稀释剂的馄筒抹平或待固化 后表面打磨平整。上一道涂层表干后才能 进行腻子修补片材粘贴：9130片材裁剪9130片材进行 分段粘贴，片材与 片材采用搭接处 理，搭接长度鼻5cm,相邻搭接口错 开排布1、裁剪完成的片材卷装搬运或 移动，一边揭开粘贴面薄膜一边 粘贴片材，均匀用力，使片材与 涂层紧密贴合。2、片材与片材采用搭接处理， 搭接宽度

18、5cmo3、搭接口采用滚筒或其它工具 使搭接处截面圆弧平滑过渡。1、便于施工裁剪单片长 度不超过4m2、粘贴时不直接踩踏在 片材上片材固化采用飞利浦hpa-400s灯组固化直接采用hpa-400s 灯组固化1、灯具距离片材40cm。2、单层固化5-10min双层固化 15-20min三层固化 25-30min, 三层以上釆用分层固化。1、依据面积大小多配备 灯具2、固化可与施工同步进 行，注意对没有粘贴部 分的片材遮光处理3、揭开上层薄膜后再固 化密封涂层施工：密封涂层一道8234-3251、乳液 8234-325： 每道用1 200g/m22、固化剂： 加量 1. 0%-3. 0%（40&#

19、176;c-5°c,加量 随温度下降而递 增）电动搅拌均匀后，取适量密封涂 层8234-325,加入适当比例的固 化剂，再搅拌均匀，采用滚涂施 工，相邻涂刷的端部界面必须采 取搭接方式。1、可添加3%的23#稀释 剂再滚涂施工2、由于密封涂层优异的 密封特性，一般不建议 多道施工3、片材固化完成后涂刷备注*固化剂：产品的固化受温度、湿度等坏境及其他因素的影响，固化剂加量在规定范围内随温度(40°c-5°c )下降而递增，配料前应先配小样，以确定添加比例 及凝胶时间；严格按照标识及比例配制，用多少配多少，以免成胶浪费。*底涂用量：底涂的用量可能会因基材处理方式不同而有所差异。*稀释剂：复合稀释剂23号，不推荐添加，特殊情况下最高添加量3%*清洁剂：复合稀释剂23号、丙酮、二甲苯或松节油等有机溶剂。*粘贴片材时注意遮光处理，特别是要错开固化和粘贴位置。*片材尽量与基材或者涂层贴合紧密。2.2.2主要特点 固化方式简单、快速，可减少气候变化的负面影响； 材料具有优异的耐化学腐蚀性及抗腐蚀介质渗透性，具有极强的耐腐蚀性； 具有优异的抗老化性及高使用寿命。耐高温，耐老化，免维护，使用寿命长； 具有优异的机械强度及性能。固化后具有超高强度，耐热冲击性好，机械性能可与 大多数金属材料相媲美； 材料具有高耐磨、耐冲刷性； 材料与基材具有优异的附着力，能与基体连成