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1、2020年8月24日,1,9 化工厂绝热、防腐安全工程,9.1 绝热安全工程 9.2 化工厂防腐安全工程,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,2/58,9.1 绝热安全工程,9.1.1 绝热的目的及范围 绝热是保温与保冷的统称。 绝热是利用一些具有特殊性能的工程材料构成的绝热结构来减少其结构内外因温差形成的热流传递的相关措施。 保冷：介质温度低于常温的绝热措施。 保温：介质温度高于常温的绝热措施。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,3/58,(1)绝热的目的 减少设备、管道及其附件的热(冷)量损失，节约能源。 保证操作人员安全，改善劳动条件，防止烫伤和减少热量

2、散发到操作区。 在长距离输送介质时，用绝热来控制热量损失，以满足生产上所需要的温度。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,4/58,冬季，用保温来延续或防止设备、管道内液体的冻结。 当设备、管道内的介质温度低于周围空气露点温度时，采用绝热可防止设备、管道的表面结露。 用耐火材料绝热可提高设备的防火等级。 在工艺设备或炉窑采取绝热措施，不但可减少热量损失，而且可以提高生产能力。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,5/58,(2)绝热的范围 a.应绝热的情况 凡设备、管道具有下列情况之一者，应绝热。 设备、管道及其附件的表面温度高于50者(工艺上不需或不能保温的设

3、备、管道除外)。 制冷系统中的冷设备、冷管道及其附件。 生产和输送过程中，由于介质的凝固点、结冰点或结晶点等要求为防止其凝固采用伴热措施者。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,6/58,日晒或外界温度影响而引起介质气化或蒸发，影响生产和安全者。 因外界温度影响而产生冷凝液使管道腐蚀者。 介质温度低于周围空气露点温度的设备和管道。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,7/58,工艺生产中不需保温的设备、管道及其附件，其外表面温度超过60，又需经常操作维护者。在无法采用其他措施防止烫伤时，需进行防烫绝热，防烫绝热设置范围为： 高于地面工作范围处于2.1m以内者；

4、离来工作台边缘0.75m以内者。 凡用绝热来提高设备的耐火等级，直径1.5m的设备支架和裙座需双面绝热；直径小于1.5m的支架和裙座只要在外侧绝热，一般涂抹石棉水泥。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,8/58,b.不应绝热的情况 具有下列情况之一的设备、管道和管件不应绝热。 要求散热而不回收热量的设备和管道。 处理或通过易燃、易爆、有毒等危险物料，要求及时发现泄漏的设备和管道上的人孔、手孔、阀门、法兰等。 要求经常监测，防止发生损坏的部位。 工艺上无特殊要求的放空、排凝管道。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,9/58,(3)保冷与保温的区别 保冷与保温的

5、区别主要有三点： 一是传热的方向相反，保冷是由外向里，保温是由里向外，因此保冷工程不仅受到外部热流向内传递的影响，同时受到外部环境的湿空气所含的水蒸气向内渗透的影响； 二是保冷的绝热结构，由于要阻止外部水蒸气向内渗透，需要在保冷层外敷设防潮层；,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,10/58,三是保温介质常用一次能源(指煤、油等)，保冷介质常用二次(蒸汽)或三次(电)能源，由于设备折旧及能源多次转换消耗，冷价一般为热价的46倍，因此减少单位冷损失对于节约能源具有更高的经济价值。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,11/58,9.1.2 绝热材料,按材料基础原料

6、分：无机类和有机类。 按结构分为：纤维类、颗粒类和发泡类。 按产品形态分为：板、块、管壳、毡、毯、棉、带、绳以及散料等。 按密度分为：特轻类(6080kg/m3)和轻质类( 80350 kg/m3)。 按可压缩性分为：硬质（2kPa压力下相对形变不超过6）、半硬质（相对形变在630）和软质（相对变形超过30 ）。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,12/58,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,13/58,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,14/58,9.1.3 绝热结构设计,9.1.3.1绝热结构要求 (1)保证热损失不超过标准热损失 (2

7、)应有足够的机械强度 (3)要有良好的保温层 (4)绝热结构所产生的应力不要传到管道上 (5)绝热结构要求简单，尽量减少材料的消耗量,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,15/58,(6)确定绝热结构时要考虑到管道的振动 (7)绝热结构所需材料应就地取材，降低成本 (8)绝热结构应当施工简便，便于维护检修 (9)绝热结构外部应整齐美观 (10)应有足够耐用性,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,16/58,9.1.3.2 绝热结构组成 保温结构由内至外，按功能和层次由防锈层、保温层、保护层、防腐层及识别层组成； 保冷结构由内至外，按功能和层次由防锈层、保冷层、防

8、潮层、保护层、防腐层及识别层组成。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,17/58,(1)防锈层 是保冷结构的内层，将防锈材料涂敷在绝热设备及管道采用碳钢或铁素体合金钢外壳的外表面，防止其因受潮而腐蚀生锈。当绝热设备及管道在采用不锈钢、有色金属及非金属外壳时不存在生锈腐蚀问题，也就不需设置防锈层。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,18/58,(2)绝热层 是绝热结构的核心层，将绝热材料敷设在绝热设备及管道外表面，阻止设备与外部环境之间的热流流动，减少能量损失。 (3)防潮层 是保冷层的维护层，将防潮材料敷设在保冷层外，阻止外部环境的水蒸气渗入，防止保冷层材料

9、受潮后降低保冷功效乃至破坏保冷功能。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,19/58,(4)保护层 是绝热结构的维护层，将保护层材料敷设在保温层或防潮层外部，保护绝热结构内部免遭水分侵入或外力破坏，使绝热结构外形整洁、美观，延长绝热结构使用年限。 (5)防腐蚀及识别层 是绝热结构的外层，在保护层外表面涂刷防腐漆，采用不同颜色的防腐漆或制作相应色标，以识别设备及管道内介质类别和流向，故防腐层亦兼作识别层。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,20/58,9.2 化工厂防腐安全工程,9.2.1 腐蚀的概念及危害 腐蚀是指材料在周边环境的作用下所产生的破坏或变质。材料

10、包括金属和非金属材料，而这种破坏或变质可由化学、生物或电化学等作用引起。 腐蚀存在于国民经济的各行各业，几乎所有材料和它们制成的设备、工具、车船、建筑等都存在不同程度的腐蚀。腐蚀不仅造成巨大的经济损失，而且会引起火灾、爆炸等灾难性安全事故。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,21/58,9.2.2 腐蚀的机理,1 化学腐蚀 材料与周围环境间发生化学作用而引起的材料破坏，称为化学腐蚀。这种腐蚀过程不产生电流，在金属材料和非金属材料上均可发生。常见的化学腐蚀有以下几种。 (1)金属氧化 金属在干燥或高温气体中同氧作用所产生的腐蚀。其氧化过程可用下式表达： 2Me+O22MeO,2

11、020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,22/58,(2)高分子材料的氧化与水解 高分子材料中的大分子的某些官能团与环境介质作用而发生氧化、水解、取代、卤化以及交联等化学反应。由于氧和水具有很大的渗透能力和反应活性，因此氧化与水解是高分子材料腐蚀破坏常见的两种反应。 此外，高分子材料在温度高于150200时，更容易引起分解。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,23/58,(3)高温硫化 金属在高温下与含硫(硫蒸气、二氧化硫、硫化氢等)介质作用下生成硫化物的腐蚀过程称为高温硫化。 (4)脱碳 高温下，钢中渗碳体与气体介质(水蒸气、氢、氧等)发生化学反应，引起渗碳体脱碳

12、的过程。结果形成一定厚度的缺碳铁素体，使钢表面硬度和疲劳极限下降。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,24/58,(5)氢腐蚀 在高温下氢分子扩散到钢的内部，与钢中的碳发生反应，生成甲烷。甲烷在钢的内部不能扩散，形成高压，使钢内部产生裂纹，破坏钢的结构，使其强度下降。 (6)其他非金属材料的化学腐蚀 常用化工陶瓷(包括玻璃、搪瓷)的化学组成主要是各类硅酸盐，其中含有大量SiO2(以游离态或结合态的硅酸盐形式存在)和Al2O3的属于耐酸材料。含有大量碱性氧化物(如CaO、MgO等)的材料，例如一般建筑用的硅酸盐水泥、石灰石等，为耐碱材料。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、

13、防腐安全工程,25/58,2 电化学腐蚀 金属(或合金)同电解质溶液(多数是水溶液)接触时，构成原电池。不纯的金属材料在电解质溶液的存在下，形成原电池的负、正两极，发生氧化还原反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，致使金属材料的结构遭到破坏，这种腐蚀叫电化学腐蚀。 工业金属中的杂质电位一般都要高于金属，因此当金属浸在电解质溶液中时，其表面会形成许多腐蚀原电池，通过电池作用，金属受到腐蚀。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,26/58,分类： 宏观腐蚀电池 异种金属接触电池 浓差电池 微观腐蚀电池,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,27/58,9.2.3 常用

14、腐蚀控制方法,1 正确选用耐蚀材料 选用耐蚀材料的一般原则是： 综合考虑所选材料本身的性能，介质性质、浓度，杂质，物料化学反应，温度、压力、流速等工艺条件及一般经济指标等各种因素。 因此，正确选材是一项涉及面广、综合性强和技术性高的工作。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,28/58,2 合理设计结构 (1)避免缝隙 (2)消除积液 3 合理选用耐腐蚀隔离层 4 采用适宜的表面处理方法 5 加入缓蚀剂 6 电化学保护,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,29/58,9.2.4 腐蚀的全面控制,腐蚀的全面控制，贯穿于方案论证、结构设计、加工制造、贮运安装、操作运

15、行、检修、设备、装置退役的全过程。 因此，要实现腐蚀的全面控制，必须实行腐蚀控制技术与腐蚀控制管理紧密结合。对可能出现的腐蚀问题应有预防手段，出了腐蚀问题要有应急处理措施，事后应有杜绝办法，全过程地对腐蚀进行控制、监测、管理、治理、评估、检验，验收等工作。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,30/58,1 设计和加工制造中的腐蚀控制 2 贮运和安装中的腐蚀控制 3 操作运行中的腐蚀控制 4 检修中的腐蚀控制 5 腐蚀控制原理,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,31/58,9.2.5 化工建(构)筑物的腐蚀和防护,1 化工建(构)筑物的腐蚀特点 以钢筋混凝土为

16、例来说明化工建筑物、构筑物的腐蚀特点。 腐蚀性介质可通过混凝土结构中的孔隙抵达钢筋表面，从而产生锈蚀，使钢筋体积大1倍以上，强大的张力将导致混凝土结构的开裂。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,32/58,2 化工建(构)筑物腐蚀破坏类型 化学溶蚀 结晶破坏 电化学腐蚀,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,33/58,3 防腐蚀设计原则 合理的建筑设计、结构选型和防腐设计是控制化工建筑物和构筑物腐蚀的重要环节。 在环境条件合理、生产工艺允许的前提下，尽量把建筑物设计成敞开或半敞开式，例如在非寒冷地区，对盐水、氯气处理，液氨装瓶，盐酸吸收，发货与固碱等工序的化工

17、建筑设计。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,34/58,不同腐蚀特性的生产设备，应尽可能分别集中设置，以利区别选材、防护。例如浓硫酸与氢氧化钠、次氯酸钠的生产设备应分开设置，不宜交叉布置。 液相介质是化工建筑物和构筑物的主要腐蚀源，因此要特别重视对每一部位流出或泄漏液体的控制或排放。每层楼面的腐蚀性液体都需采用耐腐蚀的下水管，有组织下引，且不可直接进入雨水管，应先人污水处理系统处理后再排放。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,35/58,对重要建筑构件和维修困难部位，应在防腐设计时重点考虑，采取有效措施。局部发生腐蚀的化工建筑可采取局部防腐措施，无需全部防

18、护。 应按化工介质条件来选择化工建筑物和构筑物的结构。例如盐酸吸收、盐酸发货、室外管架等受氯化氢腐蚀严重部位不宜采用钢结构；散装的盐库、盐栈桥等与氯化钠盐类直接接触部位的承重结构，不宜采用钢结构；散装盐库、盐水、碱液蒸发和盐酸吸收与发货等对砖砌体有腐蚀的厂房，不宜采用砖砌体的承重结构，应改用钢筋混凝土结构。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,36/58,为了防止化工建筑物地基腐蚀变形，受大量硫酸、氢氧化钠溶液侵蚀作用的厂房基础埋深应不小于1.5m，例如氯气处理、碱液蒸发厂房等。若建筑物某一侧布置硫酸或碱液的地下槽，则附近基础亦相应降低。否则会发生因地基腐蚀变形，造成建筑物的报

19、废。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,37/58,排水、挡水处理。有液体介质作用的地面，其坡度应2，并设排水明沟，明沟坡度定为0.5；楼面则设地漏，楼面坡度应1。楼面的所有孔洞，例如管道穿孔，平台边缘、敞开楼面的四周、楼梯孔、吊装孔等，应全部翻边做挡水沿。不同材质地面的分界也应做挡水。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,38/58,钢筋混凝土结构承受载荷的梁应特别注意防护措施。对有气体介质侵入的部位应增加保护层厚度，比一般设计规定要厚10mm；并应提高梁的刚度，在结构设计中比一般设计规定提高1级，控制使其不出现裂缝。承重梁都有一定挠度，在承荷后会在梁下部产

20、生微小裂纹，成为腐蚀性气体的侵入通道。这是要提高承荷梁刚度、增厚表面保护层的主要原因。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,39/58,其他防腐蚀设计原则如下。 所有化工建筑物、构筑物的内外墙面均应进行粉刷，腐蚀严重的部位采用水泥砂浆抹面，再喷白。 有水冲洗的防腐蚀地面附近的墙面或柱石，均应设墙裙，墙裙材料与相连地面一致，不应采用普通油漆墙裙。 生产装置内的钢结构不得采用薄壁型钢，不宜采用格构式构件。 钢梯、栏杆等宜用易涂刷涂料防腐的钢管、槽钢等比表面积小的材料制作。 由于化工大气对钢和铝的腐蚀性较大，应采用非金属门、窗、侧窗，例如塑钢门、窗。,2020年8月24日,9 化工厂

21、绝热、防腐安全工程,40/58,4 防腐蚀措施 (1)钢筋混凝土结构的防腐蚀措施 a.地基和基础 凡地面上有酸液作用的基础表面，应刷一道冷底子沥青、二道热沥青胶泥。基础应采用两层沥青玻璃布，用沥青胶泥粘贴，或采用两层玻璃布衬贴。可按介质选择环氧或聚酯类合成树脂。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,41/58,b.地面和楼面 应按液态介质条件选择防腐措施，表9-9列出了部分介质条件下可供选用的防腐措施。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,42/58,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,43/58,c.梁、柱、屋面板等构件 首先要提高混凝土密实性

22、，现浇混凝土等级不低于C25， 装配式结构不低于C30。还必须适当加大现浇结构的钢筋保护层厚度，比设计规定加厚10mm。 在腐蚀严重场合的钢筋混凝土结构中加入钢筋阻锈剂，外涂耐腐蚀涂料。采用预应力构件时，应采用先张法构件，凡外露的锚固件应采用氯丁胶乳水泥砂浆或玻璃钢包覆。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,44/58,(2)钢结构的防腐蚀措施 生产装置区域内的钢结构不得采用薄壁型钢，不宜采用格构式的构件。钢梯、栏杆等宜用钢管、槽钢等易除锈和涂刷涂料的比表面积小的材料制作。 钢结构表面除锈。除锈等级不低于国标St2级，有条件喷砂除锈更好。在去锈后加一道或两道带锈底漆，然后再涂涂

23、料，有助于提高涂膜与基层的粘结力。若喷砂除锈，不可加涂带锈底漆。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,45/58,涂膜厚度与使用寿命有关，钢结构涂料厚度建议室内不小于120140m，室外不小于150180m。 建议按介质选材并应考虑钢结构的室内外环境条件，选用氯磺化聚乙烯、氯化橡胶、聚氨酯、高氯化聚乙烯、环氧树脂等耐腐蚀涂料。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,46/58,9.2.6 防腐工程,1 防腐工程的概念和分类 防腐工程是对易遭腐蚀的结构物或构筑物的表面涂抹防腐材料，以达到防止其腐蚀的目的，也包括对非金属材料管道(如陶管)的施工工程。 防腐工程按其材料

24、大体可分为水玻璃类、硫磺类、沥青类、树脂类、聚氯乙烯类和涂料类等6大类。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,47/58,2 防腐工程的施工安全 (1)水玻璃类防腐工程的施工安全 施工环境温度以1530为宜，材料使用温度不低于10，低于10时应采取加热措施。在施工及养护期间，严禁与水或水蒸气接触，并采取措施防止早期脱水过快。 水玻璃的化学成分为氟硅酸钠。氟硅酸钠有毒，必须有专人保管，安全释放。 氟硅酸钠干粉料应使用密封搅拌箱。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,48/58,施工时应有良好的通风条件。 操作人员要穿工作服，戴口罩和护目镜等。在进行酸化处理时，应穿

25、戴防酸护具(如防酸手套、防酸靴、防酸裙等)。 稀释浓硫酸时，严禁把水倒入浓硫酸中，应把浓硫酸徐徐倒入水中，防止飞溅。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,49/58,(2)硫磺类防腐工程的施工安全 施工环境温度不宜低于5，一般施工2h后即可使用。设备基础、贮槽等构筑物的施工，必须24h后方可使用。 硫磺类耐蚀材料在凝固前严禁与水接触，所用材料、器具必须干燥。 硫磺类耐蚀材料使用温度不应高于80，避免冷热交替频繁、温度急骤变化、与明火接触或受重物撞击。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,50/58,硫磺贮存要注意防火。 现场熬制硫磺胶泥和砂浆时，会产生有毒气体，

26、要注意室内通风，防止中毒。室外熬制点应设在下风方向。 熬制过程中要严格控制温度，严防着火，发现冒黄烟应立即撤火降温，局部燃烧时，可撒石英粉灭火。 操作人员应戴口罩、手套等防护用品。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,51/58,(3)沥青类防腐工程的施工安全 施工环境温度不宜低于5，施工时工作面应保持清洁干燥。 沥青类材料应按品种、标号分别堆放，避免暴晒和粘黏杂物。 沥青熬制和施工时，应注意防止中毒。炉灶应设在下风处，操作人员应站在上风向，并佩戴规定的防护用具，防止沥青烫伤。 熬制点应设防火设备，注意防火。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,52/58,(4)树脂类防腐工程的施工安全 施工环境以1525为宜，相对湿度不宜大于80。采取加热保暖措施时，不得用旺火或蒸汽直接加热，施工和养护期严禁明火和暴晒，注意防水。 配制聚酯砂浆时，过氧化环己酮固体易爆炸，应引起注意，须配成糊状使用，并严禁与促进剂直接混合。,2020年8月24日,9 化工厂绝热、防腐安全工程,53/58,配制、使用乙醇、苯、丙酮等易燃易爆材料的施工现场，应严禁烟火，并配备消防器材，注意通风。 配硫酸