濕煙囪GD-APC雜化聚合結(jié)構(gòu)防腐層脫落失效分析

王杰，邱質(zhì)彬，王恒，袁霖

(1.貴州華電桐梓發(fā)電有限公司，貴州 遵義 563200;2.華電電力科學(xué)研究院，杭州 310030)

1 煙囪鋼筒腐蝕概況

貴州某電廠2臺600 MW超臨界機(jī)組共用一根鋼套筒式煙囪，煙囪于2012年6月與機(jī)組同步投入運(yùn)行。機(jī)組采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，無煙氣旁路，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度約45℃。煙囪運(yùn)行約1年后，運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)有GD-APC雜化聚合結(jié)構(gòu)防腐層碎片隨煙氣從煙囪出口飄出，檢查鋼內(nèi)筒外表面未發(fā)現(xiàn)滲漏。停機(jī)后對鋼煙囪內(nèi)表面進(jìn)行檢查，原GD-APC雜化聚合結(jié)構(gòu)防腐層出現(xiàn)大面積剝落(如圖1a所示)，部分鋼筒已直接與煙氣接觸，鋼筒開始發(fā)生腐蝕(如圖1b所示)，說明煙囪使用的原GD-APC雜化聚合結(jié)構(gòu)防腐層已大面積失效。

2 檢驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 脫落殘片宏觀形貌

圖2～圖4為現(xiàn)場收集的部分脫落殘片的宏觀照片，圖2為殘片的面層形貌，對比圖4可以看出，殘片面層呈細(xì)小龜裂狀，較粗糙，面層已無抗?jié)B效果，也不能起到減小摩擦的作用。龜裂原因可能有兩個:煙氣溫度起伏導(dǎo)致涂層出現(xiàn)龜裂;煙氣超溫導(dǎo)致面層有機(jī)材質(zhì)損傷變質(zhì)。在GD-APC涂層殘片面層可以發(fā)現(xiàn)平行狀的紋理，說明該涂層極有可能受過熱沖擊(溫度起伏)。

圖1 鋼內(nèi)筒GD－APC防腐層檢查結(jié)果

圖2 GD－APC涂層殘片面層

圖3為殘片底層形貌，由圖3可以看出，底層凹坑多且較大，坑內(nèi)存在黃色物質(zhì)。涂層表面處理工藝要求GD-APC噴涂前表面粗糙度為75～120 μm，遠(yuǎn)低于表面凹坑的直徑，說明在GD-APC噴涂前對基體進(jìn)行的噴砂處理不達(dá)標(biāo);同時，凹坑中的黃色物質(zhì)說明基體在噴涂前可能發(fā)生過銹蝕，而導(dǎo)致涂層與基體結(jié)合不緊密。

圖3 GD－APC涂層殘片底層

圖4為涂層截面形貌，由圖4可以看出，面層已完全脫落，涂層中間出現(xiàn)分層現(xiàn)象，說明涂層各層的施工未嚴(yán)格按工藝進(jìn)行，同時也可能由于溫度突變導(dǎo)致涂層發(fā)生分離。

2.2 脫落殘片能譜(EDS)分析

為進(jìn)一步分析脫落原因，對脫落涂層的底層進(jìn)行EDS分析，ESD分析結(jié)果如圖5所示，圖5a中方框?yàn)镋DS分析選取的分析區(qū)，圖5b～5f為選區(qū)中原子序數(shù)5以上各元素分布的EDS分析結(jié)果。結(jié)果顯示，涂層底面存在大量的Fe元素，應(yīng)該是涂層破壞后煙氣腐蝕鋼筒后的腐蝕產(chǎn)物殘留在涂層背面;同時發(fā)現(xiàn)選區(qū)內(nèi)存在相當(dāng)多的Al元素，說明涂層在施工過程中采用剛玉砂(Al2O3)進(jìn)行噴砂時工藝控制不嚴(yán)格，噴砂后的表面未及時進(jìn)行噴涂且清掃不徹底，從而在基體與涂層之間產(chǎn)生了雜質(zhì)，對涂層與基體的結(jié)合造成影響。

圖4 GD－APC涂層殘片截面

2.3 殘片破壞程度分析

為確定涂層的破壞程度，對涂層殘片進(jìn)行了微觀分析。由圖6、圖7所示的涂層底層和面層形貌掃描電子顯微鏡(SEM)分析結(jié)果可以看出，涂層底層和面層已出現(xiàn)嚴(yán)重的龜裂現(xiàn)象;由圖8所示的中間纖維層形貌可以看出，中間層發(fā)生了部分開裂并存在孔洞，同時結(jié)合2.1章節(jié)中面層的觀察，可推斷該殘片已不能滿足防腐防滲的要求，涂層的破壞程度較高。

圖5 底層EDS分析

由此可以得出涂層脫落的原因?yàn)?(1)涂層施工過程中未嚴(yán)格進(jìn)行工藝控制，導(dǎo)致涂層與基體間、涂層與涂層間結(jié)合不緊密;(2)涂層運(yùn)行過程中遇到熱突變導(dǎo)致涂層發(fā)生開裂;(3)涂層的有機(jī)質(zhì)在高溫?zé)煔庵锌赡馨l(fā)生了變質(zhì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

由涂層的表面形貌以及微觀形貌來看，殘片涂層已不再適用于防滲防腐;同時，由于整體運(yùn)行環(huán)境惡劣，現(xiàn)已出現(xiàn)大量殘片飄出現(xiàn)象，有必要對煙囪內(nèi)涂層進(jìn)行整體的檢測評估。

圖6 涂層底層形貌二次電子SEM分析

圖7 涂層面層形貌二次電子SEM分析

圖8 涂層中間層形貌二次電子SEM分析

3 建設(shè)及運(yùn)行建議

3.1 建設(shè)階段

在進(jìn)行GD-APC雜化聚合結(jié)構(gòu)防腐層建設(shè)時，應(yīng)采取以下措施提高防腐層建設(shè)質(zhì)量。

(1)合理設(shè)計(jì)關(guān)鍵部位(如牛腿、陰陽角等)的施工方案及用材。設(shè)計(jì)單位在防腐施工設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮雜化聚合結(jié)構(gòu)層與基底材料的物理特性差異、煙囪不同部位的防護(hù)要求差異等，進(jìn)行合理的、有針對性的設(shè)計(jì)，應(yīng)至少包含施工工藝要求、方案設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)規(guī)程等。

(2)加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)督檢驗(yàn)工作，按照設(shè)計(jì)方案提供的材料參數(shù)、施工工藝要求以及檢驗(yàn)規(guī)程來設(shè)計(jì)過程管理方案，對用材的品質(zhì)、數(shù)量、庫管以及施工流程進(jìn)行嚴(yán)格管理，其中應(yīng)特別加強(qiáng)環(huán)境條件、材料配比、施工時間、噴砂質(zhì)量以及涂層養(yǎng)護(hù)流程的管理。

3.2 運(yùn)行階段

(1)機(jī)組及脫硫系統(tǒng)應(yīng)平穩(wěn)、可靠運(yùn)行，減少煙氣參數(shù)變化對煙囪防腐層穩(wěn)定性的影響。

(2)定期對煙囪防腐運(yùn)行情況進(jìn)行巡查，以“逢停必查”的原則安排煙囪內(nèi)部檢查，及時對已發(fā)生腐蝕或存在腐蝕隱患的部位進(jìn)行修復(fù)。