王旭东,赵晓舒,丛志栋,沈 俊,王永飞

(大连化工研究设计院,辽宁 大连 116023)

JNS-1改性胶乳防腐的工业试验及应用总结

王旭东,赵晓舒,丛志栋,沈 俊,王永飞

(大连化工研究设计院,辽宁 大连 116023)

介绍了JNS-1改性胶乳水泥砂浆工业试验及实际应用,从中可以看到:该材料在化工特别是在纯碱厂的建筑防腐保护中,具有优良的综合防腐性能、保护周期长、材料环保、施工方便、综合费用低。与其它防腐材料相比,JNS-1改性胶乳具有很强的竞争优势和广阔的应用前景,可以创造良好的经济效益和社会效益。

建筑防腐;纯碱厂;改性胶乳

国外将氯丁胶乳作为水泥砂浆的改性添加剂,始于20世纪50年代。虽然经过多年的发展,但主要还是用于建筑的防水和材料的黏接。我国氯丁胶乳的生产是由长寿化工厂于1956年开发的,属于通用型氯丁胶乳,主要用于建筑的防水和材料的黏接。而用于防腐的氯丁胶乳则是由青岛化工厂于1975年首先研制成功,1983年通过鉴定正式生产。1976年长寿化工厂、1980年同济大学等单位先后进行过防腐用氯丁胶乳水泥砂浆的研制,但只是初步探索工作[1]。近10年来,文献中出现关于氯丁胶乳用于防腐的研究应用报道,但缺乏系统的研究和详细的应用说明[2][3]。沈春林对聚合物水泥砂浆主要指标做了国内外对比,显示我国产品的主要指标与日本相近[4],JNS-1改性胶乳水泥砂浆的抗折、抗渗等指标高于日本。

大连化工研究设计院针对纯碱生产中母液及大气对钢筋混凝土腐蚀严重的现象,于1981年开始研发JNS-1改性氯丁胶乳水泥砂浆,先后进行了材料助剂选择、物理性能测试、耐各种化工介质的腐蚀试验以及在建筑和设备上的应用试验,有一套较完备的数据。1983年完成了JNS-1改性氯丁胶乳水泥砂浆的室内试验,并于年底开始工业应用试验[5]。20多年来,JNS-1改性氯丁胶乳水泥砂浆配方、生产及施工工艺不断改进,拥有自己的核心专利技术,于2010年获得辽宁省“专精特新”产品称号,并荣获石化联合会科技进步三等奖;产品注册商标被评为大连市著名商标。目前在纯碱厂、工业及民用等建筑中广泛应用[6][7]。近年来氯丁胶乳用于尿素造粒塔取得成功,尿素吸潮后对混凝土尿素造粒塔的腐蚀十分严重,氯丁胶乳的应用进一步说明其抗腐蚀性能的优越[9][10]。

1 工业生产试验

1.1 建筑厂房防腐试验

1)在株洲市湖南湘江氮肥厂纯碱分厂车间进行试验(时间:1983年12月)

我们选择腐蚀最为严重的外冷器与结晶器厂房地面,该地面原施工采用普通水泥砂浆,经过几年生产介质的腐蚀,已经变得疏松,起壳,内部钢筋已锈蚀。施工前除掉腐蚀产物并除掉钢筋上锈蚀物,选用JNS -1改性胶乳水泥砂浆在潮湿的地面上进行防腐施工。

胶乳砂浆配比:

32.5R普通硅酸盐水泥砂浆:100～120kg;

石英砂:200～250kg;

改性胶乳:50～65kg。

JNS-1胶乳砂浆施工是在不停产的情况下进行的。生产中母液不断流到未固化的胶乳砂浆上,不同程度地影响防腐层的质量。经5年生产考验表明,JNS-1胶乳水泥砂浆有较好的耐蚀性能,抹面层完整无损。这期间曾于1986年进行一次中间检查,由于施工时砂子颗粒较大,表面有点粗糙,并发现有局部起空,但面层完好,检查发现是普通水泥砂浆与底层结合不好。1988年3月检查,起空并无发展趋势,面层完好。该厂在1992年的《全面腐蚀控制》杂志上发表论文称:大连制碱工业研究所(大连化工研究设计院前身)生产的JNS-1胶乳砂浆, 1983年冬在我联碱厂外冷器、结晶器等处楼面试用,至今保护层基本完好。

2)1985年,在大连化工研究设计院中试厂进行生产试验。该厂是侯德榜先生为完善其“侯氏碱法”而建立的。在生产试验中氨母液、碱母液、氯化铵等对厂房腐蚀严重。1985年因厂房腐蚀严重进行大修,部分楼面和梁柱采用JNS-1改性氯丁胶乳水泥砂浆进行防腐保护试验,其中还选择一部分木板楼面试验。1988年和1992年两次中间检查,并无起砂和空鼓等腐蚀现象发生,从木楼板底部看并无母液渗透现象,说明防腐效果较好。

1.2 设备防腐应用试验

1)大连化工研究设计院1985年在中试厂3#碳钢碳化塔部分塔段用JNS-1改性胶乳水泥砂浆衬里,进行耐腐蚀现场应用试验,先后实施了联碱及氨碱母液的条件试验。该塔自1985年5月投入使用, 1987年12月为止,停车开塔检查,防腐层完整,无渗漏,用锤子敲打,强度很好,与此同时,用酚醛烤漆防腐的部位已大部分破坏。这是我国首次将改性胶乳用于设备防腐。

2)在1996年,中试厂在防腐涂料难以奏效的氨Ⅱ母液桶、澄清桶等设备内壁选择涂抹一定厚度的JNS-1改性胶乳水泥砂浆防腐施工。设备内介质含有氯离子、铵离子、碳酸根离子等,腐蚀性比较强。2006年6月,中试厂搬迁改造,有关技术人员在拆卸设备检查时,发现采用JNS-1改性胶乳防腐的设备如结晶器、氨Ⅱ桶和澄清桶等经过10余年的使用,内部防腐层仍然完好无损,而且在使用中不结疤、不腐蚀、不泄漏。而做过几次涂刷防腐涂料的桶盖,已经腐蚀穿孔。

3)2006年,在石家庄联碱厂旧的脱硫罐和氨Ⅱ母液桶防腐中采用JNS-1改性胶乳水泥砂浆。该厂的脱硫罐和氨Ⅱ母液桶原采用环氧玻璃钢防腐使用大约5年后,里面的防腐层出现破坏,又坚持用了2年后,许多地方已经腐蚀穿孔,桶壁减薄量很大,已经无法焊接修补;而设备所在位置无法更换新的桶体,并且更换费用极大,所以决定采用JNS-1改性胶乳水泥砂浆防腐。

经过近5年的应用表明:采用JNS-1改性胶乳水泥砂浆防腐的母液桶,面层完整无腐蚀,桶壁的泄漏问题得到解决。说明采用该种方案防腐是可行的,而且效果良好。

2 JNS-1改性胶乳水泥砂浆特点

2.1 优良的耐腐蚀性能

JNS-1改性胶乳水泥砂浆的优良防腐性能源于材料本身,以及它的特殊结构,氯丁胶乳具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀性能;胶乳砂浆在凝固过程中形成具有穿梭连接形态的空间网状膜层,这种膜层与水泥骨料牢固粘接成坚固致密的整体,填充了混凝土中存在的大量毛细孔和微裂纹,增强了混凝土的耐腐蚀和抗渗性,同时具有良好的弹性和韧性。胶乳自身带阳离子电荷,对金属及混凝土表面具有良好的附着力。

总之它耐纯碱生产中的母液、氯化铵的腐蚀,也耐尿素、氢氧化钠、硝铵、海水等的腐蚀。

2.2 超长防腐寿命

JNS-1改性胶乳水泥砂浆在实际应用中,土建防腐寿命超过15年;设备防腐寿命超过10年。这是树脂涂料及玻璃钢无法比拟的。

2.3 施工要求简单、方便

树脂类涂料、玻璃钢对基层(特别是混凝土基层)的含水率要求≤6%,这对于新浇筑的混凝土是无法达到的,而JNS-1改性胶乳水泥砂浆要求基层潮湿,正适合新浇筑的混凝土的防腐施工。

2.4 安全、环保

JNS-1改性胶乳为水性乳状液,施工过程中无有害溶剂挥发,有利于施工安全、工人健康和环境保护。

2.5 综合造价低

涂料作为建筑涂层,与其说是防腐,不如说是美观装饰。因为即使用砂浆罩面的混凝土表面,也是比较粗糙的,2至3遍涂漆很难作到建筑物表面封闭,从而起不到防腐的作用,况且涂料寿命短,大约3年就需重新涂装。三布环氧玻璃钢和环氧树脂砂浆,二者均存在保护层薄、脆性大、易受机械力破坏,而且对基层含水率要求苛刻,有害挥发物多,寿命短,大约在5～7年左右。环氧胶泥贴耐酸板、花岗岩板,防腐效果好,寿命10年以上,但造价高,且对基层含水率要求苛刻,胶泥灰缝易破坏。聚脲作为防腐材料近年在我国受到重视,防腐效果好,寿命长,但造价高,且对基层含水率要求苛刻,需要其它涂料打底。

JNS-1改性胶乳10mm防护层,造价低,防腐效果好、寿命长,平均寿命超过10年。

2.6 缺点

外观不理想,与水泥砂浆的外观类似,不如涂料美观整洁;在设备上应用有局限性,只适合结构简单的设备防腐。

3 JNS-1改性胶乳的应用业绩

近年来,在江苏华昌化工股份有限公司、江苏德邦化工集团淮南分公司、湖南湘潭碱业有限公司、大连化工股份有限公司、石家庄双联化工公司、杭州龙山化工公司等纯碱装量的扩产及搬迁改造中,应用JNS-1改性胶乳防腐,得到业主的一致好评。同时在碱厂旧厂房的维修加固防腐上,结构简单的设备防腐方面,也取得成功。

4 结 语

20多年的实际应用是一个不断提高的过程,从各厂家应用调查反馈情况看,JNS-1胶乳是化工企业特别是纯碱、尿素、化肥等行业建筑防腐的首选材料。

由于JNS-1改性胶乳的优异性能以及成功的实际应用,该材料被收编在《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》(GB50212—2002)中,并由我院负责编写;共参编相关标准6项,其中《聚合物水泥砂浆防腐蚀工程技术规程》(CECS18:2000)[11]和《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB50224—2010)已出版发行[12]。至今已获得中国石化联合会和中国纯碱工业协会多项科技进步奖;获得中国发明专利1项(ZL200910119851.7)。我院参与设计及防腐施工的“江苏华昌化工股份有限公司环保搬迁项目”,获得2009年国家优质工程银质奖,说明我院工程设计和JNS-1改性胶乳防腐都达到国内领先水平。目前JNS-1改性胶乳在纯碱、化肥、环保、海港、石化等领域广泛应用。

[1] 中国石油和化学工业协会.建筑防腐蚀工程施工及验收规范(GB50212—2002)[S].北京:中国计划出版社, 2003

[2] 边志富.氯丁胶乳改性砂浆应用于天然碱加工厂的防腐蚀效果良好[J].纯碱工业,1998(5):61～62

[3] 王占和,等.非金属材料在吉碱分公司的使用[J].纯碱工业,2002(1):33～34

[4] 沈春林.解读标准—JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂浆》[C].中国防水堵漏保温技术高峰论坛论文集, 2006

[5] 李昌木.联碱生产中厂房建筑的腐蚀与防护[J].纯碱工业,1983(1)

[6] 王永飞,李敏等.JNS-1改性水泥砂浆在海洋大气防腐中的应用[J].纯碱工业,1995(1):49～52

[7] 王永飞,等.JNS-1改性胶乳在碱厂设备防腐中的应用试验[J].纯碱工业,2007(1):18～20

[8] 傅正怀.尿素造粒塔安全隐患的整改[J].石油和化工设备,2007(5)

[9] 鲍广东.尿素造粒塔的防腐机理及防腐技术研究[J].表面技术,2006(8)

[10] 张子亨等.尿素造粒塔的腐蚀与防护[J].小氮肥设计技术,2004(3)

[11] 中国工程建设标准化协会.聚合物水泥砂浆防腐蚀工程技术规程[S].CECS18:2000中国标准出版社, 2000

[12] 中国工程建设标准化协会化工分会主编.建筑防腐蚀工程施工质量验收规范(GB50224—2010)[S].中国标准出版社,2010

TU528.33;TQ114.1

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1005-8370(2011)04-05-03

2011-04-25