烟囱内壁防腐施工关键工艺与后期维护要点,如何延长防腐层使用寿命?
烟囱内壁腐蚀的严峻挑战
烟囱的工作环境堪称恶劣,高温是其面临的挑战。在工业生产中,各类燃料如煤炭、石油、天然气等燃烧时释放出的高温烟气,源源不断地涌入烟囱,其温度常常可达数百度,甚至在一些特殊工艺中,温度会更高 。如此高温,会使烟囱内壁的材料分子结构产生热运动,削弱分子间的作用力,导致材料的强度和硬度逐渐下降,就像炽热的钢铁在高温下会变软变形一样。
强酸碱腐蚀性烟气也是烟囱内壁的 “大敌”。工业生产过程中,煤炭燃烧会产生大量的二氧化硫,石油化工行业则会排放出氮氧化物、氯化氢等气体,这些气体与烟囱内的水汽相遇后,会发生一系列化学反应,形成硫酸、硝酸、盐酸等强酸。例如,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸进一步被氧化为硫酸;氮氧化物与水反应生成硝酸。这些强酸具有极强的腐蚀性,它们会与烟囱内壁的金属、混凝土等材料发生化学反应,溶解其中的金属离子,破坏混凝土的内部结构,就像锋利的刀刃,一点点地侵蚀着烟囱内壁。
高湿度环境也为腐蚀创造了条件。当烟气中的水汽含量较高时,烟囱内壁会处于潮湿状态,形成一层薄薄的水膜。这层水膜不仅为酸性气体的溶解和化学反应提供了介质,还会加速电化学腐蚀的进程。在潮湿的环境中,金属材料会形成无数微小的原电池,加速金属的腐蚀,就如同铁在潮湿的空气中更容易生锈一样。
磨损同样不可忽视。烟囱内高速流动的烟气携带大量的粉尘、颗粒物,这些物质就像无数颗高速飞行的 “子弹”,不断地冲击着烟囱内壁,长期的冲刷会使内壁材料逐渐磨损,表面变得粗糙,进而降低烟囱的使用寿命。
烟囱内壁的腐蚀带来的危害是多方面的。结构受损是直接的后果,随着腐蚀的加剧,烟囱内壁的材料不断被侵蚀,厚度逐渐减薄,强度大幅下降,这使得烟囱在自身重力和外界风力作用下,随时可能发生坍塌,就像一座根基被掏空的高楼,摇摇欲坠。2018 年,某化工厂的烟囱因内壁严重腐蚀,在一场大风中突然倒塌,不仅造成了巨大的财产损失,还导致周边部分区域被迫停产整顿。腐蚀还会导致烟囱的气密性变差,废气泄漏,这不仅浪费能源,还会使周围环境弥漫着有害气体,危害生态环境和居民健康。废气中的污染物会污染空气、土壤和水源,影响动植物的生长和繁衍,对整个生态系统造成破坏。频繁的维修或更换烟囱,会导致企业生产停滞,带来高昂的经济损失。维修和更换烟囱需要耗费大量的人力、物力和财力,而且在维修期间,企业的生产活动不得不中断,这会影响企业的经济效益和市场竞争力。
三、关键工艺:筑牢防腐根基
(一)精心选材
在烟囱内壁防腐施工中,选材至关重要,合适的材料是防腐成功的基石。常见的防腐材料各有千秋,玻璃鳞片胶泥凭借其独特的鳞片结构,有效阻挡了腐蚀性介质的渗透,具有好的耐化学腐蚀性和较低的渗透率,能在恶劣的化学环境中长时间保护烟囱内壁。在一些化工企业的烟囱中,使用玻璃鳞片胶泥后,防腐效果好,可有效延长烟囱使用寿命。但其耐热性能相对较差,在长期高温作用下,衬里可能会严重失强、开裂,因此不太适用于温度过高的工况 。
聚脲弹性体材料则是一种双组合、无溶剂的喷涂涂料,经专用设备喷涂成型后,在常温下具有出色的耐腐蚀强度,与基底的粘接力强,施工工艺也较为简单,能快速形成完整的防腐涂层,广泛应用于混凝土防护、钢结构防腐等领域 。不过,它的耐温性有限,当烟囱内温度过高时,其性能会受到影响,可能导致涂层损坏。
耐酸砖也是常用的防腐材料之一,它以特殊原料和工艺制成,主要成分包括石英、长石、黏土以及耐酸骨料等,经过高温烧结后,形成致密的晶体结构,具备好的耐腐蚀性能,能抵抗多种酸、碱和化学溶剂的侵蚀,可用于烟囱内壁的砌筑,形成坚固的防护层 。耐酸砖还具有较高的硬度和耐磨性,能承受机械摩擦和冲击,使用寿命长。但耐酸砖的施工相对复杂,需要使用专用的耐酸胶泥,且对施工环境的温度、湿度要求严格,施工成本较高。
在选择防腐材料时,必须综合考虑烟囱的实际工况。如果烟囱内烟气温度较高,且含有大量的酸性气体,像一些火力发电厂的烟囱,可优先考虑耐高温且耐酸性能好的玻璃鳞片胶泥或耐高温的耐酸砖;若烟囱处于常温环境,且对施工效率要求较高,聚脲弹性体材料则是不错的选择 。只有根据实际情况合理选材,才能充分发挥材料的性能优势,为烟囱内壁提供有效的防护。
(二)严苛表面处理
表面处理是烟囱内壁防腐施工的关键前置环节,如同为建筑打造坚实基础一般重要,它直接关系到防腐涂层的附着力和使用寿命。烟囱内壁在长期使用过程中,会积累大量的油污、灰尘、锈迹以及旧的防腐涂层等杂质,这些杂质若不清除,就会像一层隔离层,阻碍防腐材料与烟囱内壁的紧密结合,导致涂层容易脱落、起泡,无法发挥应有的防腐作用。
喷砂除锈是一种常用且表面处理方法,通过高压空气将石英砂等磨料高速喷射到烟囱内壁表面,利用磨料的冲击力和摩擦力,去除表面的锈迹、氧化皮和杂质,使表面达到一定的粗糙度。这种粗糙度就像无数微小的 “锚点”,能大大增加防腐涂层与内壁的接触面积,提高附着力 。经过喷砂处理后的表面,清洁度高,粗糙度均匀,为后续的防腐施工创造了良好条件。
高压水射流处理则是利用高压水流的强大冲击力,将内壁表面的污垢、杂质冲刷掉。这种方法不仅能有效去除表面的松散物质,还能对一些难以清除的油污和锈迹起到乳化和剥离的作用 。而且,高压水射流处理不会对烟囱内壁的材质造成损伤,不会引入新的杂质,环保无污染。在一些对表面处理要求较高的烟囱防腐工程中,高压水射流处理常与其他方法配合使用,以达到更好的效果。
无论采用何种表面处理方法,都必须严格达到规定的粗糙度和清洁度标准。一般来说,粗糙度应控制在一定范围内,既不能过大,以免影响涂层的平整度和厚度均匀性;也不能过小,否则会降低附着力 。清洁度则要求达到几乎无油污、无锈迹、无杂质的程度,确保防腐材料能够与烟囱内壁紧密贴合,形成牢固的防护层。
(三)精细施工工艺
不同的防腐材料有着各自独特的施工要点,对于涂层材料而言,多道涂装控制是确保防腐效果的关键。以常见的防腐涂料为例,一般需要先涂刷底漆,底漆就像 “胶水”,能增强涂层与烟囱内壁的附着力,同时提供初步的防腐保护 。底漆干燥后,再涂刷中间漆,中间漆主要起到填充和平整的作用,增加涂层的厚度,提高防腐性能。涂刷面漆,面漆不仅能进一步提升防腐能力,还能起到装饰和保护涂层的作用,使其具有更好的耐候性和耐磨性。在每道涂装过程中,都要严格控制涂层的厚度,确保均匀一致,避免出现漏涂、流挂等问题,否则会影响整体的防腐效果。
衬里材料的铺贴工艺也不容忽视。以玻璃鳞片衬里为例,在铺贴前,要先将玻璃鳞片胶泥按照正确的配比搅拌均匀,确保各成分充分混合 。然后,使用刮板或涂抹工具,将胶泥均匀地涂抹在烟囱内壁上,每涂抹一层,就要铺贴一层玻璃纤维布,并用刮板将其压实,使玻璃鳞片胶泥充分浸润玻璃纤维布,排出气泡,确保两者紧密结合。这样层层铺贴,直至达到设计要求的厚度。在铺贴过程中,要注意玻璃纤维布的搭接宽度,一般不应小于规定值,以保障衬里的整体性和密封性。
特殊部位如接缝、拐角处,由于其结构复杂,容易受到腐蚀介质的侵蚀,因此需要进行增强处理。在接缝处,可以使用密封胶或专用的接缝材料进行密封,防止腐蚀性介质渗透 。对于拐角处,可采用增加涂层厚度、铺贴多层玻璃纤维布或使用特制的拐角增强材料等方法,提高其抗腐蚀能力。这些特殊部位的处理,就像给烟囱内壁穿上了 “防护服” 的加厚部分,能有效抵御腐蚀的攻击。
施工环境对防腐施工的影响也很大,温湿度是两个重要的因素。温度过高或过低,都会影响防腐材料的固化速度和性能。例如,在高温环境下,涂料可能会干燥过快,导致涂层表面出现针孔、气泡等缺陷;而在低温环境下,固化时间会延长,甚至可能无法完全固化,影响涂层的附着力和强度 。湿度也是如此,湿度过高时,会使涂层表面产生水汽凝结,影响涂层与基体的结合,还可能导致涂层生锈、起泡。因此,在施工过程中,要严格控制施工环境的温湿度,一般来说,温度应控制在 15℃-35℃之间,相对湿度应控制在 85% 以下。在固化养护期间,也要按照材料的要求,给予足够的时间和适宜的环境条件,确保防腐层充分固化,达到好的性能状态。
