王旭東,趙曉舒,叢志棟,沈 俊,王永飛

(大連化工研究設(shè)計(jì)院,遼寧 大連 116023)

JNS-1改性膠乳防腐的工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用總結(jié)

王旭東,趙曉舒,叢志棟,沈 俊,王永飛

(大連化工研究設(shè)計(jì)院,遼寧 大連 116023)

介紹了JNS-1改性膠乳水泥砂漿工業(yè)試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用,從中可以看到:該材料在化工特別是在純堿廠的建筑防腐保護(hù)中,具有優(yōu)良的綜合防腐性能、保護(hù)周期長、材料環(huán)保、施工方便、綜合費(fèi)用低。與其它防腐材料相比,JNS-1改性膠乳具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景,可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

建筑防腐;純堿廠;改性膠乳

國外將氯丁膠乳作為水泥砂漿的改性添加劑,始于20世紀(jì)50年代。雖然經(jīng)過多年的發(fā)展,但主要還是用于建筑的防水和材料的黏接。我國氯丁膠乳的生產(chǎn)是由長壽化工廠于1956年開發(fā)的,屬于通用型氯丁膠乳,主要用于建筑的防水和材料的黏接。而用于防腐的氯丁膠乳則是由青島化工廠于1975年首先研制成功,1983年通過鑒定正式生產(chǎn)。1976年長壽化工廠、1980年同濟(jì)大學(xué)等單位先后進(jìn)行過防腐用氯丁膠乳水泥砂漿的研制,但只是初步探索工作[1]。近10年來,文獻(xiàn)中出現(xiàn)關(guān)于氯丁膠乳用于防腐的研究應(yīng)用報(bào)道,但缺乏系統(tǒng)的研究和詳細(xì)的應(yīng)用說明[2][3]。沈春林對聚合物水泥砂漿主要指標(biāo)做了國內(nèi)外對比,顯示我國產(chǎn)品的主要指標(biāo)與日本相近[4],JNS-1改性膠乳水泥砂漿的抗折、抗?jié)B等指標(biāo)高于日本。

大連化工研究設(shè)計(jì)院針對純堿生產(chǎn)中母液及大氣對鋼筋混凝土腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象,于1981年開始研發(fā)JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿,先后進(jìn)行了材料助劑選擇、物理性能測試、耐各種化工介質(zhì)的腐蝕試驗(yàn)以及在建筑和設(shè)備上的應(yīng)用試驗(yàn),有一套較完備的數(shù)據(jù)。1983年完成了JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿的室內(nèi)試驗(yàn),并于年底開始工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)[5]。20多年來,JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿配方、生產(chǎn)及施工工藝不斷改進(jìn),擁有自己的核心專利技術(shù),于2010年獲得遼寧省“專精特新”產(chǎn)品稱號(hào),并榮獲石化聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng);產(chǎn)品注冊商標(biāo)被評(píng)為大連市著名商標(biāo)。目前在純堿廠、工業(yè)及民用等建筑中廣泛應(yīng)用[6][7]。近年來氯丁膠乳用于尿素造粒塔取得成功,尿素吸潮后對混凝土尿素造粒塔的腐蝕十分嚴(yán)重,氯丁膠乳的應(yīng)用進(jìn)一步說明其抗腐蝕性能的優(yōu)越[9][10]。

1 工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)

1.1 建筑廠房防腐試驗(yàn)

1)在株洲市湖南湘江氮肥廠純堿分廠車間進(jìn)行試驗(yàn)(時(shí)間:1983年12月)

我們選擇腐蝕最為嚴(yán)重的外冷器與結(jié)晶器廠房地面,該地面原施工采用普通水泥砂漿,經(jīng)過幾年生產(chǎn)介質(zhì)的腐蝕,已經(jīng)變得疏松,起殼,內(nèi)部鋼筋已銹蝕。施工前除掉腐蝕產(chǎn)物并除掉鋼筋上銹蝕物,選用JNS -1改性膠乳水泥砂漿在潮濕的地面上進(jìn)行防腐施工。

膠乳砂漿配比:

32.5R普通硅酸鹽水泥砂漿:100～120kg;

石英砂:200～250kg;

改性膠乳:50～65kg。

JNS-1膠乳砂漿施工是在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行的。生產(chǎn)中母液不斷流到未固化的膠乳砂漿上,不同程度地影響防腐層的質(zhì)量。經(jīng)5年生產(chǎn)考驗(yàn)表明,JNS-1膠乳水泥砂漿有較好的耐蝕性能,抹面層完整無損。這期間曾于1986年進(jìn)行一次中間檢查,由于施工時(shí)砂子顆粒較大,表面有點(diǎn)粗糙,并發(fā)現(xiàn)有局部起空,但面層完好,檢查發(fā)現(xiàn)是普通水泥砂漿與底層結(jié)合不好。1988年3月檢查,起空并無發(fā)展趨勢,面層完好。該廠在1992年的《全面腐蝕控制》雜志上發(fā)表論文稱:大連制堿工業(yè)研究所(大連化工研究設(shè)計(jì)院前身)生產(chǎn)的JNS-1膠乳砂漿, 1983年冬在我聯(lián)堿廠外冷器、結(jié)晶器等處樓面試用,至今保護(hù)層基本完好。

2)1985年,在大連化工研究設(shè)計(jì)院中試廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。該廠是侯德榜先生為完善其“侯氏堿法”而建立的。在生產(chǎn)試驗(yàn)中氨母液、堿母液、氯化銨等對廠房腐蝕嚴(yán)重。1985年因廠房腐蝕嚴(yán)重進(jìn)行大修,部分樓面和梁柱采用JNS-1改性氯丁膠乳水泥砂漿進(jìn)行防腐保護(hù)試驗(yàn),其中還選擇一部分木板樓面試驗(yàn)。1988年和1992年兩次中間檢查,并無起砂和空鼓等腐蝕現(xiàn)象發(fā)生,從木樓板底部看并無母液滲透現(xiàn)象,說明防腐效果較好。

1.2 設(shè)備防腐應(yīng)用試驗(yàn)

1)大連化工研究設(shè)計(jì)院1985年在中試廠3#碳鋼碳化塔部分塔段用JNS-1改性膠乳水泥砂漿襯里,進(jìn)行耐腐蝕現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn),先后實(shí)施了聯(lián)堿及氨堿母液的條件試驗(yàn)。該塔自1985年5月投入使用, 1987年12月為止,停車開塔檢查,防腐層完整,無滲漏,用錘子敲打,強(qiáng)度很好,與此同時(shí),用酚醛烤漆防腐的部位已大部分破壞。這是我國首次將改性膠乳用于設(shè)備防腐。

2)在1996年,中試廠在防腐涂料難以奏效的氨Ⅱ母液桶、澄清桶等設(shè)備內(nèi)壁選擇涂抹一定厚度的JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐施工。設(shè)備內(nèi)介質(zhì)含有氯離子、銨離子、碳酸根離子等,腐蝕性比較強(qiáng)。2006年6月,中試廠搬遷改造,有關(guān)技術(shù)人員在拆卸設(shè)備檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)采用JNS-1改性膠乳防腐的設(shè)備如結(jié)晶器、氨Ⅱ桶和澄清桶等經(jīng)過10余年的使用,內(nèi)部防腐層仍然完好無損,而且在使用中不結(jié)疤、不腐蝕、不泄漏。而做過幾次涂刷防腐涂料的桶蓋,已經(jīng)腐蝕穿孔。

3)2006年,在石家莊聯(lián)堿廠舊的脫硫罐和氨Ⅱ母液桶防腐中采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿。該廠的脫硫罐和氨Ⅱ母液桶原采用環(huán)氧玻璃鋼防腐使用大約5年后,里面的防腐層出現(xiàn)破壞,又堅(jiān)持用了2年后,許多地方已經(jīng)腐蝕穿孔,桶壁減薄量很大,已經(jīng)無法焊接修補(bǔ);而設(shè)備所在位置無法更換新的桶體,并且更換費(fèi)用極大,所以決定采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐。

經(jīng)過近5年的應(yīng)用表明:采用JNS-1改性膠乳水泥砂漿防腐的母液桶,面層完整無腐蝕,桶壁的泄漏問題得到解決。說明采用該種方案防腐是可行的,而且效果良好。

2 JNS-1改性膠乳水泥砂漿特點(diǎn)

2.1 優(yōu)良的耐腐蝕性能

JNS-1改性膠乳水泥砂漿的優(yōu)良防腐性能源于材料本身,以及它的特殊結(jié)構(gòu),氯丁膠乳具有良好的耐酸、堿、鹽腐蝕性能;膠乳砂漿在凝固過程中形成具有穿梭連接形態(tài)的空間網(wǎng)狀膜層,這種膜層與水泥骨料牢固粘接成堅(jiān)固致密的整體,填充了混凝土中存在的大量毛細(xì)孔和微裂紋,增強(qiáng)了混凝土的耐腐蝕和抗?jié)B性,同時(shí)具有良好的彈性和韌性。膠乳自身帶陽離子電荷,對金屬及混凝土表面具有良好的附著力。

總之它耐純堿生產(chǎn)中的母液、氯化銨的腐蝕,也耐尿素、氫氧化鈉、硝銨、海水等的腐蝕。

2.2 超長防腐壽命

JNS-1改性膠乳水泥砂漿在實(shí)際應(yīng)用中,土建防腐壽命超過15年;設(shè)備防腐壽命超過10年。這是樹脂涂料及玻璃鋼無法比擬的。

2.3 施工要求簡單、方便

樹脂類涂料、玻璃鋼對基層(特別是混凝土基層)的含水率要求≤6%,這對于新澆筑的混凝土是無法達(dá)到的,而JNS-1改性膠乳水泥砂漿要求基層潮濕,正適合新澆筑的混凝土的防腐施工。

2.4 安全、環(huán)保

JNS-1改性膠乳為水性乳狀液,施工過程中無有害溶劑揮發(fā),有利于施工安全、工人健康和環(huán)境保護(hù)。

2.5 綜合造價(jià)低

涂料作為建筑涂層,與其說是防腐,不如說是美觀裝飾。因?yàn)榧词褂蒙皾{罩面的混凝土表面,也是比較粗糙的,2至3遍涂漆很難作到建筑物表面封閉,從而起不到防腐的作用,況且涂料壽命短,大約3年就需重新涂裝。三布環(huán)氧玻璃鋼和環(huán)氧樹脂砂漿,二者均存在保護(hù)層薄、脆性大、易受機(jī)械力破壞,而且對基層含水率要求苛刻,有害揮發(fā)物多,壽命短,大約在5～7年左右。環(huán)氧膠泥貼耐酸板、花崗巖板,防腐效果好,壽命10年以上,但造價(jià)高,且對基層含水率要求苛刻,膠泥灰縫易破壞。聚脲作為防腐材料近年在我國受到重視,防腐效果好,壽命長,但造價(jià)高,且對基層含水率要求苛刻,需要其它涂料打底。

JNS-1改性膠乳10mm防護(hù)層,造價(jià)低,防腐效果好、壽命長,平均壽命超過10年。

2.6 缺點(diǎn)

外觀不理想,與水泥砂漿的外觀類似,不如涂料美觀整潔;在設(shè)備上應(yīng)用有局限性,只適合結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備防腐。

3 JNS-1改性膠乳的應(yīng)用業(yè)績

近年來,在江蘇華昌化工股份有限公司、江蘇德邦化工集團(tuán)淮南分公司、湖南湘潭堿業(yè)有限公司、大連化工股份有限公司、石家莊雙聯(lián)化工公司、杭州龍山化工公司等純堿裝量的擴(kuò)產(chǎn)及搬遷改造中,應(yīng)用JNS-1改性膠乳防腐,得到業(yè)主的一致好評(píng)。同時(shí)在堿廠舊廠房的維修加固防腐上,結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備防腐方面,也取得成功。

4 結(jié) 語

20多年的實(shí)際應(yīng)用是一個(gè)不斷提高的過程,從各廠家應(yīng)用調(diào)查反饋情況看,JNS-1膠乳是化工企業(yè)特別是純堿、尿素、化肥等行業(yè)建筑防腐的首選材料。

由于JNS-1改性膠乳的優(yōu)異性能以及成功的實(shí)際應(yīng)用,該材料被收編在《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50212—2002)中,并由我院負(fù)責(zé)編寫;共參編相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng),其中《聚合物水泥砂漿防腐蝕工程技術(shù)規(guī)程》(CECS18:2000)[11]和《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50224—2010)已出版發(fā)行[12]。至今已獲得中國石化聯(lián)合會(huì)和中國純堿工業(yè)協(xié)會(huì)多項(xiàng)科技進(jìn)步獎(jiǎng);獲得中國發(fā)明專利1項(xiàng)(ZL200910119851.7)。我院參與設(shè)計(jì)及防腐施工的“江蘇華昌化工股份有限公司環(huán)保搬遷項(xiàng)目”,獲得2009年國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng),說明我院工程設(shè)計(jì)和JNS-1改性膠乳防腐都達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。目前JNS-1改性膠乳在純堿、化肥、環(huán)保、海港、石化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

[1] 中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì).建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50212—2002)[S].北京:中國計(jì)劃出版社, 2003

[2] 邊志富.氯丁膠乳改性砂漿應(yīng)用于天然堿加工廠的防腐蝕效果良好[J].純堿工業(yè),1998(5):61～62

[3] 王占和,等.非金屬材料在吉堿分公司的使用[J].純堿工業(yè),2002(1):33～34

[4] 沈春林.解讀標(biāo)準(zhǔn)—JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂漿》[C].中國防水堵漏保溫技術(shù)高峰論壇論文集, 2006

[5] 李昌木.聯(lián)堿生產(chǎn)中廠房建筑的腐蝕與防護(hù)[J].純堿工業(yè),1983(1)

[6] 王永飛,李敏等.JNS-1改性水泥砂漿在海洋大氣防腐中的應(yīng)用[J].純堿工業(yè),1995(1):49～52

[7] 王永飛,等.JNS-1改性膠乳在堿廠設(shè)備防腐中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].純堿工業(yè),2007(1):18～20

[8] 傅正懷.尿素造粒塔安全隱患的整改[J].石油和化工設(shè)備,2007(5)

[9] 鮑廣東.尿素造粒塔的防腐機(jī)理及防腐技術(shù)研究[J].表面技術(shù),2006(8)

[10] 張子亨等.尿素造粒塔的腐蝕與防護(hù)[J].小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù),2004(3)

[11] 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).聚合物水泥砂漿防腐蝕工程技術(shù)規(guī)程[S].CECS18:2000中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2000

[12] 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)化工分會(huì)主編.建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50224—2010)[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

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