淺析制酸裝置建筑物防腐蝕設(shè)計(jì)與施工

齊正平

（寧波中科遠(yuǎn)東催化工程技術(shù)有限公司，浙江寧波315100）

煤炭加工焦炭過程中，常利用脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫廢液通過循環(huán)再生綜合利用技術(shù)制取硫酸，制酸裝置運(yùn)行過程中存在腐蝕性介質(zhì)泄漏的可能性，導(dǎo)致對(duì)建筑物造成腐蝕，影響裝置結(jié)構(gòu)安全。為保證腐蝕性介質(zhì)在泄漏后不會(huì)對(duì)建筑物造成腐蝕破壞，需要對(duì)存在泄漏區(qū)域的建筑物實(shí)施防腐蝕處理。

1 建筑物防腐蝕設(shè)計(jì)的意義

制酸裝置內(nèi)建筑物主要有框架（鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土）、地面、框架基礎(chǔ)、設(shè)備基礎(chǔ)、排水溝、地坑、圍堤等。腐蝕性介質(zhì)有w(H2SO4)93%的濃硫酸、w(H2SO4)1%~5%的稀硫酸、w(NH3)1%~20%的氨水、鹽 [ (NH4)2S2O3，NH4SCN 和 (NH4)2SO4的總稱 ]質(zhì)量分?jǐn)?shù)250 g/L的脫硫廢液，這些介質(zhì)在傳輸過程中會(huì)對(duì)管道與設(shè)備造成腐蝕。在正常生產(chǎn)狀態(tài)或檢修時(shí)，存在腐蝕介質(zhì)泄漏腐蝕建筑物的可能性。腐蝕介質(zhì)的長(zhǎng)期作用對(duì)建筑材料具有劣化作用，使建筑物出現(xiàn)外觀變化、質(zhì)量變化、強(qiáng)度損失等現(xiàn)象。腐蝕介質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕，既有化學(xué)反應(yīng)也有物理作用，主要表現(xiàn)為結(jié)晶膨脹腐蝕和化學(xué)侵蝕，硫酸根離子與普通硅酸鹽水泥石中的堿性固態(tài)游離石灰質(zhì)、水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，固相體積膨脹1.5倍，由于是在固化了的混凝土中發(fā)生反應(yīng)，因此會(huì)在混凝土內(nèi)形成膨脹應(yīng)力，從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。這種破壞表現(xiàn)為混凝土開裂、鋼筋腐蝕、地面地溝開裂、泄漏污染土壤等，造成地基及結(jié)構(gòu)損壞，危及結(jié)構(gòu)安全，降低建筑物使用年限。因此，有必要從選材、結(jié)構(gòu)和防護(hù)措施方面，對(duì)可能接觸到腐蝕介質(zhì)的建筑物按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)，以保證建筑物應(yīng)有的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及使用壽命[1]。

2 防腐蝕設(shè)計(jì)要點(diǎn)

控制腐蝕通常的方法包括合理地選材及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改變環(huán)境、電化學(xué)保護(hù)等。制酸裝置選擇對(duì)建筑物表面設(shè)計(jì)防腐層的保護(hù)方式，利用防腐層的隔離作用達(dá)到有效控制腐蝕的目的。其中利用防腐層技術(shù)進(jìn)行防腐的方法主要有以下幾類：①塊材防腐，常用耐酸磚、耐酸陶板、天然耐酸石板等；②防腐砂漿，常用性能類砂漿，例如陽(yáng)離子氯丁膠乳砂漿、聚合物砂漿等；③涂料防腐，主要有樹脂類、瀝青類、聚脲彈性體噴涂等；④樹脂類防腐，用玻璃鱗片、玻璃鋼等?；谀透g穩(wěn)定性、耐水性、強(qiáng)度性能、耐候性、易施工、易維修、經(jīng)濟(jì)性等因素，制酸裝置通常選用塊材防腐的耐酸磚做防腐層。塊材防腐具有施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣、易于現(xiàn)場(chǎng)施工、適用于大面積和造型繁雜的結(jié)構(gòu)形式等優(yōu)點(diǎn)。

在GB/T 50046—2018《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，制酸系統(tǒng)凈化工序、吸收工序硫酸的腐蝕性類別為Y1，地面及基礎(chǔ)底部，以及與其他工序隔離圍堤、排水溝、污水池、濃硫酸罐地下坑槽均應(yīng)做防腐蝕設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)及設(shè)備基礎(chǔ)、儲(chǔ)槽、污水池地下部分與土壤接觸的外表面應(yīng)設(shè)防水層。裝置一般為超長(zhǎng)使用年限，因此防護(hù)層的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為15年以上。

3 防腐蝕結(jié)構(gòu)形式選擇

防腐蝕范圍內(nèi)的地面面層，按照最高腐蝕等級(jí)及腐蝕介質(zhì)pH值或濃度考慮，最適宜選擇塊材面層，根據(jù)使用年限大于15年和使用部位的要求，選擇厚度為30~65 mm的耐酸磚，塊材防腐一般有配套的隔離層。混凝土表面防腐結(jié)構(gòu)自下而上由找平層、隔離層、結(jié)合層和面層構(gòu)成。找平層宜采用20 mm厚1∶2水泥砂漿；隔離層可選用彈性體（SBS）改性瀝青卷材、三元乙丙卷材、聚氨酯涂層；結(jié)合層及擠縫材料可選用瀝青膠泥、環(huán)氧膠泥、呋喃膠泥、密實(shí)鈉水/鉀水玻璃膠泥、聚酯膠泥等，常用瀝青膠泥、環(huán)氧膠泥；面層選擇素面耐酸磚。為保證各防腐蝕部位施工工藝銜接一致，排水溝、污水池、濃硫酸罐地下坑槽的防腐蝕設(shè)計(jì)做法同地面面層。埋地混凝土與土壤接觸的外表面防護(hù)采用環(huán)氧瀝青或聚氨酯瀝青涂層防腐蝕，厚度大于或等于0.5 mm。

面層材料除受到腐蝕性介質(zhì)的作用外，還可能受到各種物理作用，材料除應(yīng)滿足耐腐蝕性外，同時(shí)還要滿足抗沖擊強(qiáng)度、耐磨性、耐候性和耐溫性等方面的要求。地面隔離層可提高地面的抗?jié)B能力和彌補(bǔ)面層的不足，從整體上提高防腐蝕地面工程的可靠性。另外，也可防止?jié)B漏液流出造成進(jìn)一步的污染。隔離層一般采用柔性有機(jī)材料制作，常用的有聚氨酯涂層、樹脂增強(qiáng)纖維塑料、彈性體改性瀝青卷材等。

4 防腐蝕設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

地面與墻、柱交接處應(yīng)設(shè)置耐腐蝕的踢腳板，高度不宜小于250 mm；設(shè)備基礎(chǔ)頂面高出地面面層不應(yīng)小于100 mm；設(shè)備基礎(chǔ)的地上部分，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性等級(jí)、設(shè)備安裝、檢修和使用要求，結(jié)合基礎(chǔ)的形式及大小等因素，選擇相適應(yīng)的防腐蝕材料和構(gòu)造。當(dāng)基礎(chǔ)頂面與所在地面的高度差小于300 mm時(shí)，基礎(chǔ)的防護(hù)面層宜與地面一致[2]。振動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)宜采用整體或大塊石材等耐沖擊、抗振動(dòng)的面層材料，鋼柱柱腳應(yīng)置于混凝土基礎(chǔ)之上，基礎(chǔ)頂面宜高出地面不小于300 mm，混凝土外側(cè)單獨(dú)設(shè)計(jì)防護(hù)層。

5 防腐蝕施工控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

5.1 材料質(zhì)量控制

所用原材料和制成品的質(zhì)量除有說明外，均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50212—2014《建筑防腐蝕工程施工規(guī)范》的規(guī)定。耐酸磚應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8488—2008《耐酸磚》的規(guī)定，應(yīng)采用優(yōu)等品，其耐酸率不小于99.8%，吸水率不大于0.5%。首選素面磚，澆筑用的瀝青膠泥應(yīng)采用專用石油瀝青，彈性體改性瀝青防水卷材應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》的規(guī)定。

5.2 找平層和結(jié)合層表面處理

表面處理的目的是確?；w表面達(dá)到必要的清潔度、有一定的孔隙度和粗糙度。達(dá)到必要的清潔度就是要將基材表面的鐵銹、氧化皮、油污、灰塵、水等除去，以確保涂料與基材之間的基本粘接性，避免雜質(zhì)混入形成氣孔和針眼。具有一定的孔隙度和粗糙度可以提高涂層附著力。表面處理的方法主要是機(jī)械清理，包括噴砂、高壓水射流、電動(dòng)工具清理、手動(dòng)工具清理等?；鶎邮┕r(shí)必須干燥，在20 mm深度范圍內(nèi)w(H2O)≤6%。

5.3 選擇合理的施工工藝

耐酸地面、地坑、地槽具體做法見08J333《建筑防腐蝕構(gòu)造》；陰角處的隔離層增加1層卷材，外伸各300 mm；池底做20 mm厚防水細(xì)石混凝土找平層，側(cè)壁混凝土內(nèi)表面需要局部找平時(shí)，宜采用聚合物水泥砂漿或樹脂膠泥。

5.4 防腐蝕施工的環(huán)境要求

施工環(huán)境溫度需在5 ℃以上，環(huán)境濕度較大時(shí)應(yīng)暫停施工。

5.5 施工注意事項(xiàng)

1）設(shè)備基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)周圍需做防腐蝕翻邊，翻邊高度200 mm，翻邊部分與地面之間柔性密封，需考慮基礎(chǔ)沉降問題。

2）混凝土基層必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，表面應(yīng)平整、潔凈、干燥，不得有起砂、脫殼、裂縫、麻面等缺陷。

3）混凝土表面需要局部找平時(shí)，宜采用聚合物水泥砂漿，當(dāng)混凝土表面需要抹水泥砂漿找平層時(shí)，應(yīng)先涂刷一遍混凝土界面劑[3]。

4）瀝青類材料在熬制時(shí)，應(yīng)防止對(duì)周圍環(huán)境的污染，必須采取防雨防火措施。

5）池槽側(cè)壁內(nèi)表面不設(shè)水泥砂漿找平層，當(dāng)側(cè)壁混凝土內(nèi)表面需要局部找平時(shí)，宜采用聚合物水泥砂漿或樹脂膠泥。

6）施工卷材搭接寬度不小于150 mm。

7）塊材粘貼后應(yīng)外觀平整、表面潔凈、擠縫飽滿。

6 結(jié)語(yǔ)

脫硫廢液制酸項(xiàng)目屬于國(guó)家鼓勵(lì)項(xiàng)目，技術(shù)成熟，收益可觀，環(huán)保達(dá)標(biāo)。由于硫酸的腐蝕性，制酸裝置建筑物設(shè)計(jì)過程中要做好合理可靠的防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，吸取新的科研成果，采用成熟可靠、綠色環(huán)保的施工工藝，從而保證制酸裝置安全生產(chǎn)。