火電廠功能性玻璃鋼防腐施工質(zhì)量問題及對策

賀朝鑄，楊家俊，張之琛，趙 力

（1.武漢博奇玉宇環(huán)保股份有限公司，武漢 430223；2.廣州發(fā)電廠有限公司，廣州 510160；3.湖北鄂電建設(shè)監(jiān)理有限責任公司，武漢 430062）

1 前言

在火電廠煙氣排放設(shè)備防腐中，功能性玻璃鋼（FFRP）是一種以玻璃纖維或碳纖維及其制品（布、氈、紗等）作為增強材料，以樹脂為基體材料，黏接在設(shè)備基體（可包括鋼基、混凝土基和磚基等）表面并滿足電廠煙氣排放設(shè)備（如煙囪、煙道、吸收塔、濕式除塵器等）的特殊使用環(huán)境防腐要求的一種新型復(fù)合材料。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型玻璃鋼復(fù)合材料相比，F(xiàn)FRP僅滿足特殊的防腐要求，不承受結(jié)構(gòu)力。以國產(chǎn)VF復(fù)合材料為例，F(xiàn)FRP黏接在設(shè)備基體表面，通過在設(shè)備基體噴涂或涂刷形成底涂層 + 結(jié)構(gòu)層 + 面涂層的多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，使設(shè)備內(nèi)壁完全處于防腐層的保護之下，可有效解決在火電廠煙氣排放防腐方案的選擇中存在的成本、質(zhì)量和壽命問題，使三者達到一個最佳的結(jié)合點。但由于功能性玻璃鋼對施工的要求較高，在國內(nèi)許多電廠的施工中的失敗案例也較多。因此，研究功能性玻璃鋼在施工中存在的問題，對該類材料在火電廠煙氣排放設(shè)備防腐領(lǐng)域的推廣應(yīng)用具有重大意義。圖1為VF功能性玻璃鋼復(fù)合材料的防腐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 VF功能性玻璃鋼復(fù)合材料的防腐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖

（1）基面層：通過噴砂處理，清除表面異物，為功能性玻璃鋼復(fù)合材料噴涂做準備；

（2）底涂層，厚度≥0.25mm，采用無溶劑混合樹脂和合適的固化劑，提高材料的黏結(jié)性能；

（3）結(jié)構(gòu)層，厚度≥2mm，采用短切纖維，通過與無溶劑樹脂混合噴涂，提高結(jié)構(gòu)層強度和韌性，調(diào)節(jié)線膨脹系數(shù)；

（4）面涂層：厚度≥0.25mm，采用無溶劑混合樹脂和合適的固化劑，通過加入微米或納米材料、阻燃性材料等，提高材料的綜合性能。

防腐層整體厚度不低于2.5mm。

2 FFRP在施工中存在的主要問題

2.1 施工人員問題

（1）功能性玻璃鋼是一種新材料，目前能掌握該材料施工工藝的防腐施工隊并不多，所以防腐施工分包隊在接到防腐工程后，一般都是臨時組織施工人員，對現(xiàn)場施工人員的培訓不夠，因而導致施工人員對功能性玻璃鋼新材料的施工能力明顯不足。

（2）防腐施工隊出于經(jīng)濟利益的考慮，往往不愿意嚴格執(zhí)行施工工藝。如自動噴涂時，為確保防腐質(zhì)量，在噴涂后必須及時進行碾壓，但施工方因為擔心窩工，往往不愿意配備足夠多的碾壓人員。

（3）防腐施工總包單位把防腐施工工作分包給施工隊，但總包單位缺少合格的質(zhì)量控制人員，不能保證對施工分包隊伍的質(zhì)量監(jiān)控力度。

（4）由于相關(guān)部門目前還沒有制定功能性玻璃鋼的施工驗收標準，造成用戶對這種新材料的認識不充分，加上高空作業(yè)等因素影響，用戶或其派出的監(jiān)理人員也難以實施有效的過程監(jiān)控及工程驗收。

2.2 施工機具問題

目前，功能性玻璃鋼的施工方法分為手糊法和自動噴涂法，噴涂法又分為槍內(nèi)聚合和槍外聚合兩種工藝。不同的防腐施工工藝需要采取不同的施工機具，施工機具的質(zhì)量直接影響防腐施工質(zhì)量。在目前國內(nèi)功能性玻璃鋼防腐施工機具的使用中，主要存在如下問題：

（1）基面噴砂處理后，沒有使用工業(yè)洗塵器對設(shè)備基面的灰塵進行處理，有些施工隊配備的都是大型吸塵器，對于煙道等進口狹小的設(shè)備，由于大型吸塵器進不去，就忽略了吸灰的工藝。

（2）在采用手糊法施工時，要使用玻璃鋼專用的絨布滾筒刷、毛刷、平滾、橫紋滾和氣泡切斷滾等，但大多數(shù)施工單位配置的施工機具并不全，造成防腐層碾壓不充分，氣泡不能充分排放出來。

（3）采用槍內(nèi)聚合噴涂法施工時，由于樹脂材料在噴槍內(nèi)已開始發(fā)生化學反應(yīng)，經(jīng)常會造成堵槍等事故，不僅會影響施工質(zhì)量，而且導致噴涂設(shè)備損壞率高，增加了施工成本；采用槍外聚合噴涂法施工時，各組分的比例調(diào)節(jié)及槍外混合的精度較差，也影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）在低溫環(huán)境（如冬季）噴涂施工時，采用“熱得快”等工具直接插入樹脂進行加熱，不但損壞了樹脂的化學成分，還容易引起火災(zāi)事故。

2.3 原材料問題

（1）設(shè)備基層處理用砂的種類、粒徑及含水量、施工用溶劑丙酮等都會影響防腐質(zhì)量。砂的種類及粒徑會影響基體的除銹效果和粗糙度；砂中的水及施工中的溶劑混入玻璃鋼中，會形成氣泡并使防腐層脫落，影響功能性玻璃鋼的整體性能和防腐效果。

（2）現(xiàn)場施工中，樹脂、固化劑、纖維及各種添加劑的用量未能按配方要求執(zhí)行，直接影響產(chǎn)品的最終性能。如樹脂和纖維的配比會影響玻璃鋼的線膨脹系數(shù)，固化劑的用量影響材料凝膠時間和材料韌性。

（3）手糊法施工時，在較低的環(huán)境溫度條件下，纖維氈或布的單位質(zhì)量（g/m2）選擇過大，使得樹脂難以浸潤纖維層，造成運行過程中玻璃鋼脫層。

（4）在不同的施工工藝中，錯誤選擇了原材料，造成質(zhì)量事故。如在氣溫偏低的施工環(huán)境下進行手糊法施工時，選擇了添加氣相二氧化硅的樹脂，可能造成樹脂不能浸透纖維層而形成脫層的質(zhì)量事故。

2.4 施工工藝問題

施工工藝是影響功能性玻璃鋼防腐質(zhì)量的主要因素，與質(zhì)量相關(guān)的因素很多，主要包括：

（1）基層處理不徹底，如對焊縫、焊瘤、毛刺、鐵銹、油污、塵土、孔洞等未進行處理就開始進行防腐作業(yè)，影響了玻璃鋼成型質(zhì)量。

（2）在不同的季節(jié)選擇了不合理的防腐施工工藝，如在冬季使用自動噴涂法施工時，由于樹脂及設(shè)備基體溫度偏低，造成樹脂流動性不夠，樹脂和固化劑混合不充分，影響了玻璃鋼質(zhì)量。

（3）防腐層作業(yè)時沒有保證足夠的初凝時間就進行下道工序的施工，一方面，會造成樹脂因未能充分聚合而流失；另一方面，當?shù)淄繉舆€未達到初凝就進行結(jié)構(gòu)層施工，往往會破壞底涂層，玻璃鋼的防水蒸汽滲透性能就會下降；另外，不能保證初凝時間而連續(xù)施工，可能造成玻璃鋼長時間難以固化，特別是在設(shè)備投運時仍未固化，在遇到交變溫度時，由于溫度應(yīng)力的作用就可能使玻璃鋼發(fā)生整體脫落。

高校的制度實施、規(guī)則執(zhí)行文化是制度文化的第四個層面——執(zhí)行文化層。執(zhí)行文化是指大多數(shù)組織成員對制度執(zhí)行的看法習慣和觀念等，貫穿于高校的整個組織系統(tǒng)。只有執(zhí)行，制度才會有生命力。良好的制度執(zhí)行文化可以促進高校全員自覺自愿地維系大學精神，由“他律”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白月伞?，是制度文化建設(shè)的一項必不可少的內(nèi)容。

（4）未設(shè)置充分合理的碾壓工序和時間，防腐層未進行充分的碾壓?？赡茉斐桑?）樹脂中氣泡未能充分排放出來，在設(shè)備運行過程中，受熱脹冷縮的影響，造成防腐層脫落；2）在噴涂施工時，樹脂與固化劑未能充分混合，造成樹脂不能及時固化；3）在手糊法施工時，樹脂不能有效浸透纖維層，引起玻璃鋼脫層。

2.5 施工環(huán)境問題

（1）在下雨天搶工期施工，沒有采取有效的防護措施，特別是在設(shè)備基體已經(jīng)穿孔的情況下，雨水通過孔洞滲入玻璃鋼防腐層內(nèi)，造成功能性玻璃鋼黏接力下降。

（2）在環(huán)境溫度低于10℃情況下施工，未采取加熱措施，樹脂固化速度太慢，而設(shè)備往往在玻璃鋼未完全固化的情況下就投運，造成玻璃鋼膠料被嚴重沖刷，影響防腐效果。

（3）在濕度大于80%的環(huán)境中施工，固化劑的固化速度減緩，影響功能性玻璃鋼的質(zhì)量。

（4）玻璃鋼施工完畢后，未按規(guī)定的養(yǎng)護條件進行養(yǎng)護，造成玻璃鋼未完全固化就投入運行，使得玻璃鋼表面被嚴重沖刷，甚至脫落，防腐性能無法保證。

圖2 國電長源第一發(fā)電有限責任公司12#機組煙道防腐工程現(xiàn)場施工圖

3 FFRP在施工中存在問題的改進措施

針對功能性玻璃鋼在施工過程中存在的問題，采取切實可行的改進措施，才能不斷提高火力發(fā)電廠煙氣排放設(shè)備防腐工程的施工質(zhì)量。圖2為國電長源第一發(fā)電有限責任公司12#機組煙道防腐工程現(xiàn)場施工圖。該工程由武漢某環(huán)保公司總承包，防腐材料采用VF功能性玻璃鋼（基體樹脂采用高性能無溶劑混合樹脂），并在防腐施工中采取了很多改進措施。

3.1 嚴格過程管理，控制人為因素

（1）在項目實施前，留出足夠時間對現(xiàn)場施工人員進行防腐技術(shù)培訓，每天早上施工前進行技術(shù)交底。

（3）防腐工程總包方設(shè)置有項目質(zhì)量經(jīng)理，要求防腐施工分包隊配置專職質(zhì)檢員，每一流程需經(jīng)項目質(zhì)量經(jīng)理驗收合格并簽字后才能進入下道工序。

（4）由于目前還沒有功能性玻璃鋼的施工驗收標準，即由總包方制定出滿足合同要求的功能性玻璃鋼施工驗收標準，用戶參照驗收標準進行最終驗收，驗收合格后才能投入運行。

3.2 加強施工機具管理，確保正確使用和維護

（1）在基面噴砂處理完畢后，堅決執(zhí)行“一吹一吸”施工工藝，即先用干燥、潔凈的壓縮空氣吹掃，再用吸塵器吸取表面的浮沉和碎屑，不同的設(shè)備（如煙囪、煙道等）要使用不同規(guī)格的工業(yè)吸塵器，防止由于施工入口小，大型吸塵器無法帶入施工現(xiàn)場而取消吸灰程序。

（2）手糊法施工時，配備規(guī)格齊全、質(zhì)量優(yōu)良的玻璃鋼專用工具，如涂膠料用的玻璃鋼專用絨布滾筒刷或毛刷不能掉毛，以免混入樹脂中，影響玻璃鋼的產(chǎn)品性能；碾壓和清理氣泡用的平滾、橫紋滾和氣泡切斷滾等宜選用鋁質(zhì)材料，重量要輕，中間的連接配件不能用塑料件，以便于工具的清洗，特別是用火燒法清洗滾子表面的樹脂材料時更需注意。

（3）加強噴涂設(shè)備的研發(fā)力度，提高設(shè)備的噴涂精度。對于槍外聚合型噴槍，要嚴格監(jiān)控噴涂設(shè)備的噴涂質(zhì)量，仔細調(diào)節(jié)噴槍，防止噴涂比例不對，或固化劑未出料等事故發(fā)生，盡量使樹脂、固化劑和纖維紗的噴射扇面保持重合。

（4）在低溫環(huán)境（如冬季）噴涂施工時，宜采用大功率暖風機，并在現(xiàn)場設(shè)置臨時保溫房對樹脂桶加熱，必要時可配備履帶加熱器對樹脂桶桶身進行加熱；噴槍上要配置伴熱帶對噴管進行加熱；現(xiàn)場禁止使用明火，特別要禁止采用“熱得快”等加熱裝置直接插入樹脂內(nèi)進行加熱。

3.3 制定嚴格管理制度，合理使用各類原材料

（1）根據(jù)電廠煙氣排放設(shè)備的特點，設(shè)備基層處理用砂宜采用20目及以下（粒徑約0.83mm以上）的銅礦砂，當砂被雨水浸濕后，應(yīng)在陽光下進行曝曬，以確保砂在使用前的干燥度。由于VF功能性玻璃鋼復(fù)合材料采用無溶劑混合樹脂，無特殊情況下，禁止將丙酮帶入施工現(xiàn)場，嚴禁用丙酮清洗設(shè)備基體，特殊情況下要使用時，需待丙酮揮發(fā)完畢（一般1h以上）才能進行下道工序的施工?，F(xiàn)場不允許用丙酮清洗玻璃鋼施工工具，以防止工具上的丙酮還未揮發(fā)完就進行施工時，溶劑會混入玻璃鋼樹脂材料內(nèi)。應(yīng)準備足夠數(shù)量的施工工具，不能繼續(xù)使用的施工工具（如各種滾筒）要統(tǒng)一放在指定的容器內(nèi)，直接換取新工具進行施工；所有被污染的工具待當班工作完畢后要帶回庫房統(tǒng)一清洗晾干，以備再用。

（2）現(xiàn)場施工中，樹脂、固化劑及纖維的用量應(yīng)嚴格按配方要求執(zhí)行，自動噴涂法和手糊法中的樹脂和固化劑的配比要保持一致，不能任意改變配比。手糊法玻璃鋼的含膠量普遍高于自動噴涂法，應(yīng)加強碾壓，在保證膠料充分浸透纖維（氈或布）的情況下，盡量控制膠料的使用。在面涂層時要加入合適的納米或微米的耐磨材料（如碳化硅、云母、玻璃鱗片等），以便在提高耐磨性的同時，降低玻璃鋼的線膨脹系數(shù)，提高材料的阻燃性。為防止原材料的錯用，每班作業(yè)前應(yīng)按工作量合理配置原材料，嚴格控制使用量，對某類材料的不合理消耗，應(yīng)認真分析原因。

（3）在較低的環(huán)境溫度（如冬季）條件下，設(shè)備的表面溫度約為環(huán)境溫度的1/2，采用手糊法施工時，宜選用單位質(zhì)量為200g/m2纖維氈或布，使樹脂容易浸潤纖維層，在結(jié)構(gòu)層未達到規(guī)定的總厚度時，可多做幾層纖維結(jié)構(gòu)層，這樣更能保證玻璃鋼的整體質(zhì)量。夏季施工時的環(huán)境溫度高，樹脂流動性好，可選取高規(guī)格的纖維氈或布（單位質(zhì)量300～450g/m2），以減少施工層次，提高工作效率。

（4）在不同的施工工藝中，應(yīng)根據(jù)作業(yè)指導書正確選擇原材料。如在設(shè)備頂部作業(yè)時，不同的氣溫條件下，樹脂材料的選擇會有所不同。在常溫或高溫環(huán)境下施工，樹脂下滴使玻璃鋼無法成型時，要在樹脂內(nèi)添加不超過樹脂重量3%的增黏劑（如氣相二氧化硅）；而在氣溫偏低的施工環(huán)境下進行手糊法施工時，如選擇添加了增黏劑的樹脂，則可能使樹脂不能浸透纖維層而形成脫層。

3.4 不斷革新防腐工藝，減少質(zhì)量波動范圍

（1）設(shè)備基層處理的質(zhì)量對功能性玻璃鋼的防腐質(zhì)量至關(guān)重要，設(shè)備表面的異物在底涂層開始作業(yè)前，必須進行合適的處理。如鋼基體設(shè)備的焊縫周圍要保證平滑過渡，并提前進行防腐預(yù)處理（根據(jù)情況可預(yù)先涂一層底涂層和結(jié)構(gòu)層），焊瘤、毛刺等必須打磨平整，鐵銹、水分、油污、塵土必須清理干凈，孔洞在無法用基體材料進行焊接時，要用膠泥進行堵塞，再將橡膠板或薄木板黏在膠泥上，經(jīng)過固化后才能進行底涂層作業(yè)。對于鋼基體，基層處理開始與底涂層防腐開始的時間間隔要以設(shè)備不返銹為判別標準，一般不能超過5小時，根據(jù)施工當?shù)貪穸鹊牟煌M行適當?shù)恼{(diào)整。

（2）季節(jié)和地區(qū)環(huán)境條件不同時，要注意防腐工藝的選擇，如在氣溫偏低的季節(jié)（一般低于10℃），樹脂流動性偏低，在條件不具備的情況下，不宜使用自動噴涂法施工，宜選用手糊法施工，這樣樹脂與固化劑可以提前充分混合。在氣溫較高的季節(jié)（一般大于15℃），宜采用自動噴涂法，這樣膠料和纖維可以充分混合，不僅可提高施工效率，也可降低玻璃鋼的含膠量，減少線膨脹系數(shù)。在北方地區(qū)，早晚溫差較大，功能性玻璃鋼在施工期間要承受較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)特別注意防腐工藝的合理選擇。

（3）膠料的初凝時間（或稱為“表干”時間，以不黏手為判別標準）對玻璃鋼成型質(zhì)量很重要，以VF復(fù)合材料而言，在常溫（25℃左右）下施工，初凝時間一般為0.5～1h，但在冬季施工，初凝時間甚至超過24h；而在夏季施工，設(shè)備表面溫度可能超過40℃，初凝時間可能低于0.5h。因此，要根據(jù)環(huán)境溫度的不同合理確定初凝時間。

（4）無論是采用手糊法施工還是機械噴涂法施工，碾壓時間不夠幾乎是功能性玻璃鋼的一項質(zhì)量通病。除在玻璃鋼制作期間需要碾壓外，在每層防腐層施工完成并固化一段時間后（一般約為0.5h），應(yīng)采用橫紋滾、氣泡切斷滾和平滾等工具再對防腐層進行一次整體碾壓。

3.5 重視施工環(huán)境控制，有效實施關(guān)鍵環(huán)境指標監(jiān)測

（1）雨天或雨季施工，必須進行防腐作業(yè)時，應(yīng)采取有效的防護措施。如設(shè)備基體已穿孔，在孔洞未進行適當處理前，應(yīng)盡量停止作業(yè)，待各項條件滿足要求后，才能進入下道工序。

（2）玻璃鋼的最佳施工環(huán)境溫度為15℃～30℃，對鋼基體而言，冬季設(shè)備壁溫度低于環(huán)境溫度（在現(xiàn)場采取加熱措施的情況下，設(shè)備壁溫度約為環(huán)境溫度的1/2），而夏季恰巧相反。因此，在冬季宜通過采取加熱措施使環(huán)境溫度保持在20℃以上；在夏季高溫施工時，應(yīng)采取合適的措施防止膠料爆聚。

（3）嚴格監(jiān)控環(huán)境的濕度，濕度高于80%時，應(yīng)采取去濕措施，確保滿足防腐施工要求。

（4）將玻璃鋼在規(guī)定環(huán)境下的養(yǎng)護作為重要的質(zhì)量控制點，并進行樹脂固化度的監(jiān)測。施工完畢后，要按規(guī)定的時間和環(huán)境要求對防腐層進行養(yǎng)護，不進行養(yǎng)護不允許驗收。如VF復(fù)合材料在面涂層施工完畢后，須在常溫、干燥、潔凈環(huán)境下不間斷養(yǎng)護7天后才能投入使用。

4 結(jié)論

目前，功能性玻璃鋼（FFRP）防腐方法已被廣泛用于電廠煙囪、煙道、濕式除塵器及吸收塔等設(shè)備的防腐中，正逐步成為火電廠煙氣排放設(shè)備防腐的重要手段。市場常見的功能性玻璃鋼防腐方法主要包括薩維真、APC雜化結(jié)構(gòu)層及VF復(fù)合材料防腐技術(shù)等。該類材料的防腐性能已得到業(yè)內(nèi)的廣泛認可，但其嚴格的施工要求給其普遍推廣帶來了重大障礙，在業(yè)內(nèi)，對該類材料素有“三分材料，七分施工”的評價。如果施工過程控制不嚴，防腐層在設(shè)備投運后，往往會因承受交變溫度在巨大的溫度應(yīng)力作用下發(fā)生脫落，有的項目甚至在設(shè)備還未投入運行前就已發(fā)生脫落。必須根據(jù)防腐材料的特點，制定切實可行的施工工藝，并在施工現(xiàn)場嚴格實施；同時，有關(guān)部門應(yīng)早日出臺該類材料施工及驗收的標準。本文以國電長源第一發(fā)電有限責任公司12#機組煙道防腐工程為例，分析了功能性玻璃鋼復(fù)合材料防腐施工中的主要質(zhì)量問題及改進措施，希望對該類材料在行業(yè)中的推廣應(yīng)用起到一定的作用。

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