谈烟囱防腐材料的检测及性能评价天华化工机械及自动化研究设计院天华化工机械及自动化研究设计院 桑 临 春 天天华化工机械及自化工机械及自动化研究化研究设计院院我我院是化学工业十大重点科研院所之一主要从院是化学工业十大重点科研院所之一主要从事化工机器、化学工程及设备、材料及腐蚀防护、事化工机器、化学工程及设备、材料及腐蚀防护、仪器仪表、生产过程自动控制及环保技术与设备仪器仪表、生产过程自动控制及环保技术与设备等领域的研发、工程设计、产品制造、推广应用等领域的研发、工程设计、产品制造、推广应用等工作防腐材料的研发和防腐工程一直是我院的技术重防腐材料的研发和防腐工程一直是我院的技术重点，在化工系统享有很高的声望和权威，目前在点，在化工系统享有很高的声望和权威，目前在防腐领域普遍使用的防腐领域普遍使用的《《实用防腐蚀施工技术手册实用防腐蚀施工技术手册》》就是由我院组织编写的就是由我院组织编写的 化学工化学工业非金属材料和非金属材料和设备质量量监督督检验中心中心成立于成立于1982年，是经国家认可委认证通过的国家年，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的级检测机构，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、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Ø 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Ø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Ø材料的性能是决定防腐成功的关材料的性能是决定防腐成功的关键和基和基础 巧巧妇难为无米之炊，没有好的、适用的材料，无米之炊，没有好的、适用的材料，再好的施工也没有意再好的施工也没有意义Ø不同的使用工况，不同的使用工况，对材料性能的要求不同材料性能的要求不同不同的材料，需要不同的材料，需要检测的的项目也不同，目也不同，针对我我国火国火电厂脱硫烟囱的运行工况，厂脱硫烟囱的运行工况，对防腐材料提出防腐材料提出以下性能要求和以下性能要求和检测、、评价方法，同价方法，同时对烟囱防烟囱防腐提出建腐提出建议 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125℃℃~160℃℃，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℃℃，烟气温度在露点，烟气温度在露点以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，以下，含水量高，烟囱内壁有大量冷凝液，PH值为值为2～～3，其中含有低浓度的硫酸、盐酸、硝酸、磷酸，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。
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我中心对国内几家国内几家电厂（其中有西南的高含厂（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含量含量进行分析行分析检测，数据，数据如下：如下：H2SO4～～2.03%HCl～～0.031%HNO3～～0.030%H3PO4～～0.012%～～0.0092% 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国外成功的经验只能借只能借鉴！！不能照搬！不能照搬！ 3、烟囱防腐材料的性能要求 3、烟囱防腐材料的性能要求、优良的耐温性能优良的耐温性能 3、烟囱防腐材料的性能要求、优良的耐温度急变性能优良的耐温度急变性能 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、优良的热老化性能优良的热老化性能 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、抗拉、抗压强度抗拉、抗压强度 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、抗压强度优良的耐磨性能优良的耐磨性能 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、优良的耐腐蚀性能优良的耐腐蚀性能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隙腐蚀。
3、烟囱防腐材料的性能要求、优良的附着性能优良的附着性能 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，仍能保证与基体良好的粘结强度不脱落，才能保证烟囱长期可靠运行优良的抗渗性优良的抗渗性 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 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目前使用目前使用较多较多的烟囱防腐蚀材料的烟囱防腐蚀材料：： 4、烟囱防腐材料性能检测、耐蚀金属、耐蚀金属 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、泡沫玻璃（陶瓷）砖、泡沫玻璃（陶瓷）砖Ø经高温烧结而成Ø优良的耐温性能Ø优良的抗渗性能Ø优良的保温性能Ø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，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 泡沫玻璃砖 泡沫玻璃砖 泡沫陶瓷砖 泡沫陶瓷砖 4、烟囱防腐材料性能检测、泡沫砖用胶粘剂、泡沫砖用胶粘剂 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、玻璃钢、玻璃鳞片胶泥、玻璃钢、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 4、烟囱防腐材料性能检测、耐高温耐腐蚀涂料、耐高温耐腐蚀涂料 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：Ø耐高温Ø耐热老化Ø耐腐蚀Ø耐磨Ø抗拉强度Ø附着性 主要的固化性能：ASTM D695抗压强度>110 MpaASTM D638 拉伸强度>30 MpaASTM D790 弯曲强度>50 Mpa肖氏硬度D89ASTM D 150(150KHz) 电容率3.0最高温度240℃ASTM D 648测试热变形温度150℃耐高温耐腐涂料宣耐高温耐腐涂料宣传性能性能 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耐高温耐腐涂料宣传性能性能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%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。
耐高温涂料耐高温涂料 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 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、给检测机构足够的检测时间、给检测机构足够的检测时间 标准对试样的制作、养护和检测都有明确的规定确保检测样品的真实性和代表性、确保检测样品的真实性和代表性Ø需方应派人抽样或监督抽样Ø随机抽样Ø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、应选择具有一定专业水平的检测机构、应选择具有一定专业水平的检测机构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：Ø烟囱施工队的选择只注重有没有高空施工资质；Ø对防腐施工经验和能力没有提出明确的要求；Ø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、应选择有多年防腐施工经验的防腐施工队、应选择有多年防腐施工经验的防腐施工队 7、对烟囱防腐的几点建议、施工工艺把关和施工工人的培训、施工工艺把关和施工工人的培训 7、对烟囱防腐的几点建议、烟囱防腐施工后的初次启机运行、烟囱防腐施工后的初次启机运行 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!!! 。