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不锈钢酸洗工艺的研究

2016-05-30 18:52:43      点击:
不锈钢酸洗 (一)
  
据专家根据多年树脂的应用经验,和对不锈钢酸洗生产线的工艺和防腐工程的研究,针对不同应用场合的介质条件选用的防腐蚀材料进行了归纳,希望能给不锈钢酸洗生产线的防腐蚀提供参考。 
    一、前言
    由于不锈钢具有优越的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的加工性能,被广泛的应用于航宇、海洋、军工、化工、能源及日用家具、建筑装潢、交通等领域,市场前景看好,而不锈钢的酸洗处理过程是不锈钢生产和制品加工中的一个必不可少的一环。不锈钢酸洗工艺选用的酸洗液一般为多种酸的混合物,主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等,这些混合酸的腐蚀性很强且具有很强的氧化性,腐蚀介质的温度也比较高,这些对防腐材料的耐蚀性能提出了很高的要求。
    二、不锈钢酸洗项目介绍
    不锈钢酸洗原理是使用酸性液体,去除预处理后钢材表面的氧化物表皮,去除表面的金属离子,使其具有美好的光洁度。酸洗的材料形态有带洗、管洗、板洗、线洗等,无论何种工艺的酸洗,不锈钢酸洗生产线工艺从生产到废水废气回收系统之间的各个环节都存在很强的腐蚀状态。因此防腐材料选择的好坏,直接关系到设备、车间地坪、地沟、废水废气的环保回收系统等处的正常使用。常用的酸洗工艺如下:
    (一)酸洗段工艺流程
    →原酸贮备→预清洗段(约3.5米)→硫酸酸洗段(约12米)→HF+HNO3混酸酸洗段(约14米)→清洗段(三段式约8米)→烘干段(约4米)→废酸液回收→废水废气处理系统
    根据以上酸洗工艺的流程,需要防腐蚀处理工作的地方主要有:
    1、酸(清)洗钢制槽体及平台;
    2、酸路系统(包括新酸系统、酸循环系统、废酸系统的贮罐和管道);
    3、酸雾收集系统(包括槽盖及收集管道);
    4、车间的钢筋混凝土地坪(包括设备基础地坪)、地沟和地坑。
    (二)不锈钢酸洗工艺的腐蚀介质
    不锈钢酸洗工艺中,各个工段具有不同的腐蚀介质,由某钢铁公司提供的的酸洗液介质状况如下:
    1、原酸液
    硫酸:槽中液浓度150~300g/L,温度为<90℃,原液浓度98%;
    硝酸:槽中液浓度100~200g/L,温度为<90℃,原液浓度65%;
    氢氟酸:槽中液浓度40~60g/L,温度为<65℃,原液浓度70%。
    2、混合酸
    硝酸和氢氟酸:槽中液浓度40~60g/L,温度为<65℃。
    3、废水
    含多种重金属离子、盐类和含氟离子的酸性废水。
4、废气
    含HF、NO×的废气。
    从以上介质条件可以看出,介质的腐蚀性很强,尤其是硫酸和硝酸的浓度和温度比较高,具有很强的氧化性。中国环氧树脂行业协会专家强调,因此在酸洗工艺中介质的贮存和使用介质的


不锈钢酸洗(二)
  
根据以上工段的不同腐蚀介质,对不同工段的设备和地面需要不同的防腐蚀处理,专家对具体的防腐蚀方式进行了总结。 
    三、各处防腐蚀处理方法
    1、酸(清)洗槽体
    ——所有槽体均为钢结构焊接件,内外衬玻璃钢防腐,内部厚度不低于6mm,外部为二布一毡四油;
    ——槽内设置PVC20防撞层;
    ——槽两侧设置玻璃钢格栅平台;
    2、酸路系统
    ——酸泵选用优质耐酸泵类;
    ——酸路系统的管道材质采用玻璃钢;
    ——酸贮罐材质:硫酸原酸罐(如铝罐),硝酸原酸罐(如铝罐),氢氟酸原酸罐(如玻璃钢),混酸配酸罐(如玻璃钢),硫酸循环罐(如玻璃钢),混酸循环罐(如玻璃钢),清洗水循环罐(如玻璃钢),废酸罐(如玻璃钢)。
    3、酸雾收集系统
    ——槽盖、风管均采用耐腐蚀玻璃钢;
    ——槽盖连接密封采用特制Q形密封圈;
    ——风管配备相应插板阀和水封接头;
    4、地坪、地沟和地坑
    ——车间地坪及设备基础防腐蚀采用乙烯基树脂砂浆地坪;
    ——地沟和地坑基础防腐蚀采用乙烯基树脂胶泥做隔离层,外衬耐酸砖;
不锈钢酸洗生产线的地面和设备的防腐蚀,现在基本上用玻璃钢材质,而做成玻璃钢的主要原材料(树脂)是直接决定防腐蚀效果的关键,因此树脂选择的好坏就直接影响着防腐蚀寿命。专家介绍根据多年的树脂应用经验,对常用的几种防腐蚀树脂的防腐蚀特性和使用特性归纳。 
设备对防腐蚀材料的要求很高。


不锈钢酸洗(三)
  
四、常用酸洗项目防腐蚀材料分析


    (一)环氧树脂


    酸洗项目中原来使用的是双酚A型环氧树脂,最早应用于60年代。这种树脂耐盐酸、稀硫酸和盐类介质性能较好,而且粘结强度大,固化收缩率低,因此在酸洗项目上曾一度被广泛使用。但是环氧树脂的耐温性能不好(其HDT不大于80℃),一般在70℃的环境下使用,尤其是作为FRP内衬时,使用温度一般不能超过70℃,否则会出现“脱层”等防腐蚀失效情况,同时在胺类固化剂(如T31)成型条件下,固化成膜物的耐酸性能尤其耐氢氟酸性相对较差,而且施工操作工艺等性能差,所以应用上受到了限制,在防腐蚀实践中现在逐渐被其他树脂(如环氧改性乙烯基树脂)代替。
    (二)呋喃树脂


    呋喃树脂具有很好的耐腐蚀性能、耐温性能好,温度可达180~200℃。它因此在60年代的防腐工程中得到大量应用。但是呋喃树脂不耐浓硫酸及浓硝酸等氧化性介质,而且呋喃树脂的粘结强度低,脆性比较大,施工工艺和固化性能不好,所以一般情况下不推荐使用。新近开发的室温固化型呋喃树脂(899),在保持呋喃树脂耐腐耐温的同时,改善了施工工艺性,降低了固化要求,减少固化后残留的气泡。
    (三)双酚A不饱和聚酯树脂


    双酚A不饱和聚酯树脂(197A)在酸洗项目中应用开始于70年代,具有较好的耐酸、碱、盐腐蚀特性,耐温性能良好,固化和施工工艺方便,因此在防腐蚀工程用比较适用。
(四)特种芳烃树脂


    二甲苯树脂一直以来是国内防腐蚀企业普遍使用的防腐蚀树脂之一,这类树脂具有较好的防腐蚀特性和工艺特性,但由于一些厂家的合成技术问题,通常有固化物表面发粘的现象,影响使用效果。新开发提高的特种芳烃树脂(902),具有更好的耐化学腐蚀性能,尤其耐硫酸和硝酸性能,可以在80℃下的化学介质中使用。该树脂能够在室温下快速固化,固化收缩率较低,并且常温下粘度很低,具有很好的施工工艺性,因此适合于玻璃钢和防腐蚀工程的使用。综合树脂的工艺性能、防腐蚀性能和成本等方面的考虑,该树脂越来越多的代替了环氧树脂和双酚A不饱和树脂。
    (五)环氧乙烯基酯树脂
    环氧乙烯基树脂是目前国内外防腐蚀领域的首选材料,它是由环氧树脂和甲基丙烯酸合成而制得,因此保留了环氧树脂结构的同时,又具有不饱和树脂很好的加工工艺性和固化性能。自20世纪60年代推出以来它得到迅猛发展,国内乙烯基树脂的应用起于80年代,90年代开始在酸洗项目中使用,由于乙烯基树脂的良好的优异性能,使得该树脂取代了其他树脂,成为酸洗工程防腐蚀首选的产品。
    乙烯基树脂种类比较多,但根据环氧基团的不同分为双酚A环氧乙烯基树脂(如854、411)和酚醛环氧乙烯基树脂(890、470)。前者具有很好的耐化学腐蚀性能,较高的延伸率和韧性,工艺性能好,广泛应用耐腐蚀玻璃钢和防腐工程。后者含有多个稳定的苯环,固化后交联密度大,耐热性能和耐腐蚀性能较好,在耐氧化性酸、含氯溶液和有机溶剂方面优异。在酸洗项目中氧化性强、温度较高时一般选用酚醛环氧乙烯基树脂。但在实际施工中由于易受工矿条件、施工等因素的影响,希望有更耐高温的树脂出现,以获得更加满意的效果。最近开发的高交联密度乙烯基树脂(898),热变形温度高达155℃,在耐温和耐氧化性介质条件下有更好的实际使用效果。
    在防腐蚀施工中,无论内衬玻璃钢工艺,还是树脂砂浆施工工艺,均要求树脂有较小的固化收缩率,以减小树脂在固化过程中产生的收缩内应力,从而减少腐蚀失效隐患的产生。因此在防腐蚀施工中要求树脂的收缩率不能太大,否则可能会导致玻璃钢衬里“脱壳”,而引起防腐蚀失效。根据工程需要所开发的低收缩双酚A乙烯基树脂(891),固化收缩率为0.014%,比常规乙烯基树脂(固化收缩率为2~4%)小的多,与基础的粘结性好,具有很好的耐化学介质腐蚀、和填料的相容性好,更适合酸洗项目地坪、地沟和地坑的防腐蚀。
    (六)氯化不饱和聚酯树脂
    氯化不饱和聚酯树脂(791H),又称海特酸型树脂,是由海特酸、马来酸酐和富马酸等合成而来,氯含量高达54.4%,对水、醇、碱具有高度的稳定性,优异的氧化性酸及高温湿氯气等氧化性介质,突出的耐含氯溶液介质和耐温性能,并具有良好的阻燃特性。因此酸洗项目中的氧化性酸(硫酸和硝酸)、氢氟酸、混合酸及废酸玻璃钢贮罐的内衬很适合采用该树脂。
    (七)聚偏二氟乙烯(PVDF)
    聚偏二氟乙烯具有耐卤素及卤代烃,强氧化剂,沸酸、碱、盐及溶剂的优异特性,但是不耐发烟硫酸、浓热硫酸、硝酸。这种材料在酸洗项目中做防腐蚀贮罐的内衬,外用玻璃钢复合增强,耐氢氟酸及混酸溶液。但是PVDF和玻璃钢复合制作时,复合层的粘结强度不太好,造成FRP/PVDF复合罐的整体性不好,影响防腐蚀质量,在酸洗工艺中应用也出现了一些问题,所以复合贮罐的使用还有待进一步考证。
    (八)玻璃鳞片胶泥和涂料(VEGF材料)
    玻璃鳞片胶泥和涂料是由高性能环氧乙烯基树脂和C-玻璃鳞片复合而成,具有优良的耐化学介质、耐高温湿态腐蚀性气体性能、极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率小、线膨胀系数低、耐温度冲击、磨耗系数小、施工简单、常温固化和易于修补等优点。在不锈钢酸洗项目中废气处理设备的防腐蚀得到了很好的使用。
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