1、通信地址：上海市漕溪路 251 号 5-21B (200235)收稿日期：乙烯基酯树脂玻璃鳞片复合材料在高炉煤气管道中的应用曾 邵 1 王天堂 陆士平 邓名杰 杨华平（上海富晨化工有限公司,上海 200235）摘 要：本文介绍了乙烯基酯树脂玻璃鳞片(VEGF)复合材料的特点，以及目前国内高炉煤气管道内壁的腐蚀及防护情况，通过提出不同的防腐结构及施工工艺，为VEGF材料应用于高炉煤气管道内壁防腐蚀提供更多选择。关键词：VEGF 材料；高炉煤气；管道内壁防腐The Application of VEGF Composite Material in Gas Pipeline of Blast Fur
2、nace Zeng Shao etal（Shanghai Fuchen Chemical Co.,Ltd.,Shanghai 200235）Abstrcact This article describes the characteristics of the vinyl ester resin glass flake (VEGF) composite materials, as well as the corrosion state and anti-corrosion in gas pipeline inwall of domestic blast furnace. Through prop
3、osing the different anti-corrosion structure and construction of technology ,for VEGF material in the application in gas pipeline inwall anti-corrosion of blast furnace provide more choices.Keywords VEGF material；blast furnace gas ；pipeline inwall anti-corrosion1 前言近几年，在大型高炉上高炉煤气干法袋式除尘技术得到广泛应用。与传统湿法
4、除尘相比，干法袋式除尘具有节水、节电且投资少等优点，但经干法除尘的高炉煤气对管道内部的腐蚀严重，干法除尘时喷淋塔前管道冷凝水挂片的腐蚀速率比湿法除尘的腐蚀速率高两个数量级（大约是 50 倍） ，因此普通的防腐形式（如环氧煤沥青等）已起不到根本作用 1,2，需要针对使用介质特点和腐蚀原因分析寻找一种可靠、长效的重防腐材料。乙烯基酯树脂玻璃鳞片（vinyl ester resin glass flake,简称：VEGF）复合材料做为重防腐材料的重要首选，在经过多个高炉煤气管道防腐工程的验证之后，已被确立为目前高炉煤气管道内壁防腐的最佳选择。2 高炉煤气管道内壁腐蚀特点及防护材料比较2.1 高炉煤气
5、内壁腐蚀特点高炉煤气管道发生腐蚀的部位主要是管道和设备的底部，波纹管下部的波峰上，而且腐蚀均由内部发展到外部的点腐蚀 2。由于湿法除尘可以通过文氏管或洗涤塔将煤气中的腐蚀性成分（如 SO2、SO 3、Cl 2、H 2S 等）通过溶解或反应去除，而干法除尘的腐蚀性成分只能随煤气的流动进入下道工序，并可以伴随着煤气的降温、水份的析出而进入冷凝水，形成高腐蚀性的酸 3，大量的留存着的煤气冷凝水在局部有时能达到煤气管道的四分之一高度。对于高炉煤气冷凝水的化学分析结果见表 1（取自某钢厂煤气管道后半段轧钢区） 。 表 1 高炉煤气管系中冷凝水成分 4项目 总含盐量/(mgl-1)电导率/(uscm-1)
6、总硬度/(mgL-1)Cl-/( mgL -1)PH 值 SO42-/( mgL -1)1曾邵(1981-),男,湖南人,本科,主要研究方向为高性能复合材料与防腐蚀工程应用。E-mail:结果 7 623 7 864 3 265 6 548 2.23 11.0从表 1 的分析结果可以看出，冷凝水的总含盐量很高，PH 值为 23，其中 Cl-的含量高达 6 548mg/L。而一般的高炉煤气冷凝水 PH 值为 67，接近中性，Cl -的含量约为 361mg/L3。2.2 高炉煤气管道内壁采用的防腐蚀材料选择 5早在 2007 年，钢铁研究总院就对从众多耐腐蚀材料中筛选出来的四种材料进行了试验：乙烯
7、基树脂玻璃鳞片胶泥(以下简称“VEGF 胶泥” ,上海富晨化工有限公司)；改性厚浆环氧防腐涂料(以下简称 “环氧涂料”,厦门双瑞船舶涂料有限公司) ；聚脲涂料（北京中冶和坤防腐工程有限公司） ；环氧鳞片胶泥（佐敦涂料有限公司） 。试验结果如表 2。其中浸泡溶液为 Cl-为 208g/L，SO 42-为 0.2g/L,PH=1。表 2 腐蚀试验结果试验条件涂层体系 常压浸泡(一)60，360h常压浸泡( 二)60/360h+102(沸腾)/408h高温高压浸泡 180，饱和蒸汽压24h，120h高压釜浸泡 60/360h+102(沸腾)/408h+102(饱和蒸汽压 )/12hVEGF 胶泥 涂
8、层完好 涂层完好24h,120h 试样表面均红褐色，有白色和褐色斑点，为外来物附着。涂层本身完好，无起泡，无裂纹，无破损脱落。涂层完好环氧涂料 涂层完好 涂层完好24h 试样表面稍有变色，涂层鼓泡，冷却后鼓泡缩小，局部破裂脱落。120 试样表面红褐色，涂层已鼓泡，粉化，破裂脱落。涂层完好环氧胶泥 涂层完好 涂层完好24h 试样表面红褐色，涂层在两次涂装层间裂开，未脱落，未起泡。120h 试样表面红褐色，在两次涂装层间裂开，局部脱落，未起泡。涂层表面有多条纵向裂纹，无起泡，无脱落聚脲 涂层完好表面灰褐色,涂层起泡、溶解,部分脱落24h 试样表面灰褐色，涂层起泡，溶解，大部分已脱落。总结 高、低温
9、实验结果表明，涂层耐蚀顺序为：VEGF 胶泥、环氧胶泥、环氧涂料、聚脲；其中 VEGF 胶泥性能最佳。3 VEGF 复合材料特点及应用介绍3.1 VEGF 复合材料的特点 6常规的 VEGF 复合材料为 VEGF 鳞片胶泥（涂料） ，其中 VEGF 是乙烯基酯树脂玻璃鳞片的英文 vinyl ester resin glass flake 的缩写，是以乙烯基酯树脂材料为主材加入 10%-40%片径不等玻璃鳞片等材料配制而成的。VEGF 鳞片胶泥或涂料含有的玻璃鳞片，在其施工完毕后，扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条
10、曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大的延长，相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。所以，针对高炉煤气管道内壁防腐的 VEGF 材料具有以下特点：1 耐腐蚀性能好。采用耐高温、耐含氯等化学介质的酚醛环氧乙烯基酯树脂。2 较低的渗透率。鳞片涂层的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高 6-15 倍。3 涂层具有较强的粘结强度、附着力和抗冲击强度，涂层不易产生龟裂、分层或剥离。4 耐温（热冲击）性能较好。鳞片涂层的线膨胀约为 11.510-6m/ m,钢铁的线膨胀系数为 12.010-6 m/ m，两者之间比较相近。5 耐磨性好。鳞片涂层在固化后的硬度较高，且有韧性。6 工艺性较好。具
11、有当场配制和室温下固化的特点，解决低温气候的固化问题和施工间隔时间的问题；另具有修补性好的特点，在 VEGF 材料涂层使用几年后，若出现遭损坏的情况，只需在该处作简单的处理即可进行修复，并可继续使用而不影响使用性能。3.2 VEGF 复合材料涂层成型工艺常规的 VEGF 复合材料根据粘度的不同主要分为两种，即 VEGF 鳞片胶泥和 VEGF 鳞片涂料。其中的 VEGF 鳞片胶泥成泥状，主要适合抹涂(镘刮 )工艺，其特点是一次性成膜厚；而 VEGF 鳞片涂料则比较稀，根据工艺的区别又可分为喷涂型和刷（滚）涂型。这几种材料的涂层成型工艺参数对比见表 3.表 3 VEGF 鳞片胶泥（涂料）的工艺参数
12、比较项目 成型工艺 用量/(kg/m2*道)成膜厚度/(mm/遍)比重 备注VEGF 胶泥 抹涂(镘刮) 1.51.7 0.81.0 约 1.35 底涂、面涂配套VEGF 涂料（滚涂型） 滚涂(刷涂) 0.30.35 0.10.3 1.15-1.30 底涂、面涂配套VEGF 涂料（喷涂型） 喷涂 1.01.5 0.601.0 1.15-1.30 底涂、面涂配套3.3 VEGF 复合材料在高炉煤气管道防腐中的常用结构形式根据 VEGF 材料的工艺性能不同，主要存在三种不同的成型工艺：抹涂、滚涂和喷涂，因而在高炉煤气管道防腐实际应用时就又三种对应的不同结构。3.3.1 VEGF 鳞片胶泥 2mm
13、结构该结构主材采用 VEGF 高温玻璃鳞片胶泥，使用镘刮工艺，结构为 1 底 2 中 1 面，如图1：面涂 涂层厚度0.20 mmVEGF 胶泥层（第二层） 0.80 mmVEGF 胶泥层（第一层） 0.80 mm底涂层 0.20 mm图 1 高温玻璃鳞片胶泥衬里（约 2.0mm）该结构的优点是：施工方便，对工人操作要求稍低，涂层厚度可以做到较厚；缺点是：用人工多，涂层厚度难以保证均匀，外观欠缺美观。在高炉煤气管道实际应用时，管道或设备内壁的近底部 1/3 采取的是标准的 2mm 结构，即中间层做两层，其他部位的中间层只做一层，厚度约为 11.2mm。管道的变径处、迎风面以及接口和法兰处均采取
14、 FRP（玻璃钢）防磨、加强处理。3.3.2 VEGF 鳞片涂料 1.5mm 结构（滚涂）该结构主材采用适用滚涂工艺的 VEGF 高温玻璃鳞片涂料，结构为 1 底 4 中 1 面，如图2：VEGF 涂料层（面层）涂层厚度0.25 mmVEGF 涂料层（第四层） 0.25 mmVEGF 涂料层（第三层） 0.25 mmVEGF 涂料层（第二层） 0.25 mmVEGF 涂料层（第一层） 0.25 mm底涂层 0.20 mm图 2 高温玻璃鳞片涂料衬里（约 1.5mm）该结构的优点是：施工方便，对工人操作要求低，涂层比较均匀，比较美观；缺点是：用人工多，涂层次数多，因由涂装间隔要求而工期耗时多。在
15、高炉煤气管道实际应用时，管道或设备内壁的近底部 1/3 采取的是标准的 1.5mm 结构，即中间层做四层；为节约投资，其他部位的中间层只做两层，厚度约为 0.81.0mm。管道的变径处、迎风面以及接口和法兰处同样均需采取 FRP（玻璃钢）防磨、加强处理。3.3.3 VEGF 鳞片涂料 1.5mm 结构（喷涂）该结构主材采用适用喷涂工艺的 VEGF 高温玻璃鳞片涂料，结构为 1 底 2 中 1 面，如图3：图 3 高温玻璃鳞片涂料衬里（约 2.0mm）该结构的优点是：施工方便，涂层均匀、美观；缺点是：设备投资多、对工人操作要求高。在高炉煤气管道实际应用时，管道或设备内壁的近底部 1/3 采取的是
16、标准的 2.0mm 结构，即涂料层喷涂三层；为节约投资，其他部位只喷涂两层，厚度约为 1.01.2mm。管道的变径处、迎风面以及接口和法兰处同样均需采取 FRP（玻璃钢）防磨、加强处理。 （关于喷涂层数，因在实际操作时其厚度与喷枪停留时间有关，所以可能喷涂两遍即能达到 2mm。 ）4 VEGF 复合材料的实际应用首钢迁钢 2#高炉，炉容 2 500 m，高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用 VEGF 复合材料（乙烯基树脂玻璃鳞片涂料） ，运行半年后从管道外观看无腐蚀漏水、漏气现象，进入管道内检查确认管道内壁防腐涂料完整，无鼓泡玻璃现象，运行状况良好 7。首钢京唐钢铁厂特大高炉，炉容 5 500 m
17、，高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用 VEGF复合材料（乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥） 。其做法为：对管道内壁经过相应金属处理后，采用乙烯基树脂底涂，80100m，中间涂料为乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥，厚度为 8001000m，乙烯基树脂面漆，厚度为 80100m。对煤气温度 120以下管道，涂层厚度为 300m。该工程与 2009 年 5 月 22 日正式投产， 2010 年 1 月进入管道内壁检查，涂层表面完整，没有起层现象，管道外壁也未见腐蚀穿孔滴水现象，保护效果显著 5。5 结语试验和实践证明，VEGF 复合材料应用于高炉煤气管道内壁防腐是可靠、有效的，值得大力推广。具体到 VEGF 复合材料因由
18、三种不同的成型工艺：镘刮、滚涂、喷涂，这三种工艺和结构各有优缺点，考虑到作业面窄、作业量大以及对涂层性能的较高要求，推荐使用喷涂（高压无气）的工艺和结构。参考文献VEGF 涂料层（面层） 涂层厚度0.60 mmVEGF 涂料层（第二层） 0.60 mmVEGF 涂料层（第一层） 0.60 mm底涂层 0.20 mm1 杨镇,杨倩宇,邓万里,等.高炉煤气管道快速腐蚀问题探讨J.世界钢铁,2010,10(5):54-56.2 吴媛.首秦公司煤气管道及附件内壁腐蚀原因及防腐措施J.设计通讯,2006,2:38-40.3 党东红,郜来森.干法除尘高炉煤气防腐问题探讨J.冶金动力,2007,124(6):24-25.4 李志峰,张宁国,王瑞真.高炉煤气管道防腐研究J.莱钢科技,2010,148(4):46-51.5 于玉良,韩渝京,肖慧敏,等.高炉煤气管道内壁防腐蚀涂料的试验与应用J.腐蚀与防护,2010,31(12):954-956.6 曾邵,王天堂,陆士平.烧结烟气脱硫装置的耐蚀材料选择及结构设计探讨J.烧结球团,2011,36(4):53-58.7 曹勇杰,袁琦,肖慧敏.干法除尘工艺高炉煤气管道内防腐复合技术J.冶金动力,2009,136(6):56-57.
