CN110202844A - 一种烟囱frp防腐衬里及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于火力发电厂湿烟囱防腐技术领域，特别涉及一种烟囱FRP防腐衬里及其制备方法，在烟囱不锈钢筒体的内侧壁上依次涂覆有耐酸混凝土层、FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层，FRP粘接层所含的组分包括环氧树脂、稀释剂、固化剂、石英砂分散剂、无碱玻璃纤维原丝短切毡，FRP强度层所含组分包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、玻璃纤维网格布；FRP防腐防渗层所含组分包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、功能纤维毡。

Description

一种烟囱FRP防腐衬里及其制备方法
技术领域
本发明属于火力发电厂湿烟囱防腐技术领域，特别涉及一种烟囱FRP防腐衬里及其制备方法。
背景技术
现有烟囱内部为不锈钢筒体，材质为JSN耐硫酸露点钢，筒体内侧壁上涂覆有耐酸混凝土层作为防腐衬里，GGH取消后干烟囱运行方式转变为湿烟囱运行，湿烟囱运行期间，烟囱内壁防腐层腐蚀严重，局部钢材质甚至出现腐蚀穿孔，可见原先的防腐材质并不能满足湿烟囱运行要求。而如果一味地对烟囱内部防腐层进行大面积修补，必然导致维护成本过高的问题。
更换针对湿烟囱耐腐蚀性更好的衬里时，往往需要事先去除整个原先的耐酸混凝土层，不仅增加了工作量，同时被清除下来的耐酸混凝土层废料容易引起环境污染。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种烟囱FRP防腐衬里，在烟囱不锈钢筒体的内侧壁上依次涂覆有耐酸混凝土层、FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层，
其中，耐酸混凝土层按重量份数计算，由15～20份水玻璃材料、20～25份粉料、35～45份石英石、25～30份石英砂、2～3份固化剂组成，
水玻璃材料为钠水玻璃，粉料由二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化镁、氧化钙复配而成，在混凝土中起到类似于粉煤灰的作用，石英石的粒径为5～10mm，石英砂的粒径为0.5～5mm，固化剂为氟硅酸钠；
FRP粘接层按重量份数计算，包括100份环氧树脂、5～11份稀释剂、20～30份固化剂、5～15份石英砂、1～2份分散剂、70份无碱玻璃纤维原丝短切毡，
其中，环氧树脂采用环氧树脂E-51，稀释剂为660A，固化剂为593固化剂，分散剂为KH-550或KH-570；
FRP强度层的组成包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、玻璃纤维网格布；
FRP防腐防渗层的组成包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、碳化硅纤维毡。
本方案中还提供了一种上述烟囱FRP防腐衬里的制备方法：在烟囱不锈钢筒体内侧壁上涂覆有耐酸混凝土层的基础上，在耐酸混凝土层的内侧面上依次涂覆FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层：
将环氧树脂、稀释剂、石英砂充分混合后，向其中加入固化剂和分散剂，混合充分得到FRP粘接层胶料，
先将第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在耐酸混凝土层的内侧面上，再使用部分FRP粘接层胶料对第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，浸润完成后立即将第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，用剩余的FRP粘接层胶料对第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，固化成型(本申请中的“固化成型”过程中均不加热)，得到FRP粘接层，
如果陈旧的耐酸混凝土层的内侧面上存在明显的不平整部位，可先采用该胶料对这些不平整部位进行填平，待填平所用的胶料固化后再进行FRP粘接层的涂覆施工；
参照上述FRP粘接层的涂覆施工操作，向乙烯基树脂中加入促进剂并混合充分，再向其中加入引发剂并混合充分得到FRP强度层胶料，
将一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在FRP粘接层的内侧面上，使用部分FRP强度层胶料对无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，固化成型后依次将若干层玻璃纤维网格布铺压在无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，期间使用剩余的FRP强度层胶料对各层玻璃纤维网格布依次浸润、固化成型，得到FRP强度层；
参照上述FRP粘接层或FRP强度层的涂覆施工操作，向乙烯基树脂中加入促进剂并混合充分，再向其中加入引发剂并混合充分得到FRP防腐防渗层胶料，
依次将两层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在FRP强度层的内侧面上，期间使用部分FRP防腐防渗层胶料依次对各层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润、固化成型，再将若干层功能纤维铺压在无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，期间使用剩余的FRP防腐防渗层胶料依次对各层功能纤维浸润、固化成型，得到FRP防腐防渗层。
附图说明
图1为实施例1中制备得到的弧形不锈钢板及其凹面上的防腐衬里的结构示意图，
其中，1—弧形不锈钢板，2—耐酸混凝土层，3—FRP粘接层，4—FRP强度层，5—FRP防腐防渗层。
具体实施方式
实施例1
首先在烟囱用的不锈钢筒体(为规则圆柱形筒体，筒腔的径向直径为2.5m)上进行切割取样，取下一块厚度与不锈钢筒体壁厚相等的弧形不锈钢板，在该弧形不锈钢板样板的凹面(类似于烟囱中不锈钢筒体的内侧壁)上涂覆制备耐酸混凝土层：
按重量百分比计算，将64％二氧化硅、6.5％三氧化二铁、24％三氧化二铝、0.6％氧化镁、4.9％氧化钙均以粉状形式混合充分，得到平均粒径为60目的粉料，
按重量份数计算，将17份钠水玻璃、22份上述得到的粉料、40份石英石(粒径6～6.5mm)、27份石英砂(粒径1～1.3mm)、2.5份氟硅酸钠混合充分后均匀涂抹于不锈钢筒体的内侧壁上，充分固化，得到厚度为2mm、克重为3600g/m2的耐酸混凝土层；
(1)FRP粘接层的制备
按重量份数计算，将100份环氧树脂E-51、10份稀释剂660A、9份石英砂(粒径0.5～0.8mm)、1.7份KH-550充分混合后，向其中加入23份593固化剂，混合充分得到FRP粘接层胶料，待用，
先将第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡(克重420g/m2，本方案中各无碱玻璃纤维原丝短切毡为同款产品)铺压在上述耐酸混凝土层的凹面上，再使用FRP粘接层胶料对第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润均匀(胶料用量与第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡的质量比为4：6)，浸润完成后立即将第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡的凹面上，同样用FRP粘接层胶料对第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润均匀(胶料用量与第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡的质量比同样为4：6)，充分固化成型为总厚度为2.1mm的FRP粘接层；
(2)FRP强度层的制备
按重量份数计算，向100份乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)中加入2份促进剂(上纬1305)并混合充分，再向其中加入8份引发剂(NOROXMEKP925H)并混合充分得到FRP强度层胶料，待用，
将一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在步骤(1)中得到的FRP粘接层的凹面上，使用FRP强度层胶料对该无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润均匀(胶料用量与该层无碱玻璃纤维原丝短切毡的质量比为4：6)，固化成型充分后形成短切毡复合层；再将一层玻璃纤维网格布(克重为120g/m2)铺压在该短切毡复合层的凹面上，同样用FRP强度层胶料对该层玻璃纤维网格布浸润均匀(胶料用量与单层玻璃纤维网格布的质量比为3：7)，固化成型充分(参照这一操作，叠加复合该玻璃纤维网格布共6层)，得到总厚度为4.8mm的FRP强度层；
(3)FRP防腐防渗层的制备
按重量份数计算，向100份乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)中加入2份促进剂(上纬1305)并混合充分，再向其中加入8份引发剂(NOROXMEKP925H)并混合充分得到FRP防腐防渗层胶料，待用，
将一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在步骤(2)中得到的FRP强度层的凹面上，使用FRP防腐防渗层胶料对该无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润均匀(胶料用量与该层无碱玻璃纤维原丝短切毡的质量比为4：6)，固化成型充分(参照这一操作，叠加复合该无碱玻璃纤维原丝短切毡共2层)；将一层碳化硅纤维毡(克重为90g/m2)铺压在所得复合层的凹面上，同样用FRP防腐防渗层胶料对碳化硅纤维毡浸润(胶料用量与该层碳化硅纤维毡的质量比为4：6)，固化成型充分(参照这一操作，叠加复合该碳化硅纤维毡共2层)，得到总厚度为2.9mm的FRP防腐防渗层。
本实施例中制备得到的弧形不锈钢板及其凹面上的防腐衬里的结构如附图1所示。
对比实施例1
仅仅在弧形不锈钢样板基材的凹面上制备形成耐酸混凝土层，具体操作同实施例1，未在耐酸混凝土层凹面上制备FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层或其他任何涂层。以此作为空白对照。
对比实施例2
在实施例1的基础上，将步骤(1)中的“环氧树脂E-51”替换为等质量份数的“乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)”，因此步骤(1)中的FRP粘接层胶料制备操作变为“按重量份数计算，将100份乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)、10份稀释剂660A、9份石英砂(粒径0.5～0.8mm)、1.7份KH-550充分混合后，向其中加入2份促进剂(上纬1305)并混合充分，再向其中加入8份引发剂(NOROXMEKP925H)并混合充分，待用”，
其余组分及操作均同实施例1。
对比实施例3
在实施例1的基础上，步骤(1)中未加入任何石英砂，因此步骤(1)中的FRP粘接层胶料制备操作变为“按重量份数计算，将100份环氧树脂E-51、10份稀释剂660A、1.7份KH-550充分混合后，向其中加入23份593固化剂，混合充分，待用”，
其余组分及操作均同实施例1。
对比实施例4
在实施例1的基础上，步骤(1)中第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡用FRP粘接层胶料浸润后，待其固化成型充分后，再进行第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡的铺压、浸润、固化成型操作，具体操作均参照实施例1。
对比实施例5
在实施例1的基础上，未在弧形不锈钢板样板的凹面上涂覆制备耐酸混凝土层(直接依次涂覆FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层)，具体操作及组分均同实施例1中步骤(1)至步骤(3)。
实施例2
为了更为贴近实际情况，在烟囱的不锈钢筒体的内侧壁上先制备涂覆一层与实施例1中相同的耐酸混凝土层，然后将该烟囱投入火力发电厂的实际运行使用中(运行方式为湿烟囱运行)，运行使用3个月下来，对该烟囱内的不锈钢筒体参照实施例1中的取样操作，切割取下弧形不锈钢板，用丙酮擦洗样板上的耐酸混凝土层凹面上的烟灰后待丙酮干燥后，对该耐酸混凝土层在样板上的附着力进行检测(即“实施例2(1)”)，
再按照实施例1中步骤(1)至步骤(3)的操作，在该样板上的耐酸混凝土层凹面上依次制备形成FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层，完成后对此时所得防腐衬里的附着力进行检测(即“实施例2(2)”)。
对比实施例6
在实施例2(2)的基础上，将步骤(1)中的“环氧树脂E-51”替换为等质量份数的“乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)”，因此步骤(1)中的FRP粘接层胶料制备操作变为“按重量份数计算，将100份乙烯基树脂(亚什兰DERAKANE510C-350)、10份稀释剂660A、9份石英砂(粒径0.5～0.8mm)、1.7份KH-550充分混合后，向其中加入2份促进剂(上纬1305)并混合充分，再向其中加入8份引发剂(NOROXMEKP925H)并混合充分，待用”，
其余组分及操作均同实施例2(2)。
对比实施例7
在实施例2(2)的基础上，步骤(1)中未加入任何石英砂，因此步骤(1)中的FRP粘接层胶料制备操作变为“按重量份数计算，将100份环氧树脂E-51、10份稀释剂660A、1.7份KH-550充分混合后，向其中加入23份593固化剂，混合充分，待用”，
其余组分及操作均同实施例2(2)。
对比实施例8
在实施例2(2)的基础上，步骤(1)中第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡用FRP粘接层胶料浸润后，待其固化成型充分后，再进行第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡层的铺压、浸润、固化成型操作，具体操作均参照实施例2(2)。
使用BEVS 2201自动拉脱法附着力测试仪并参照GB/T 5210-2006的标准对以上各实施例、对比实施例中制得的防腐衬里与弧形不锈钢样板基材凹面之间的附着力进行拉开法检测(由于不锈钢筒体筒腔的径向直径达到2.5m，其上切割下来的弧形不锈钢样板的直径也有这么大，而在该测试中，试柱与涂层之间的黏结固定面相对来说很小，因此也就类似于是对平面上涂覆的防腐衬里进行检测)，检测结果如表1所示：
表1
从上表中实施例1与对比实施例1的比较、实施例2(2)与实施例2(1)的比较来看，在耐酸混凝土层的内侧面上涂覆上本方案的玻璃钢树脂复合材料层后，耐酸混凝土层与不锈钢基底之间的附着力得到了明显的增加，对此，申请人认为，有可能是耐酸混凝土层中存在一些小的孔道，使涂覆上去的部分树脂胶料在还处于流动状态时能够穿过孔道从而接触到不锈钢基材表面，因此这部分树脂胶料固化后也就直接与不锈钢基底粘结(通过对比实施例5和对比实施例1(实施例2(1))的比较可以看出，本方案中FRP粘接层的树脂胶料与不锈钢基底之间的粘结力要明显大于纯混凝土与不锈钢之间的粘结力)。
从对比实施例2及对比实施例3(对比实施例6及对比实施例7)的测试结果来看，当涂覆于耐酸混凝土层上的胶料中的树脂种类及组分发生改变时，几乎没有起到提高耐酸混凝土层于不锈钢基底上附着力的作用，因此申请人认为，上述所推测的“渗透”作用可能是FRP粘接层的胶料中的一些组分与耐酸混凝土层之间产生了某种协同作用而引起的，为了进一步证明这一点，申请人添加对比实施例9和10：
对比实施例9
基于实施例2(1)中的样板，在该样板上的耐酸混凝土层凹面上单独制备FRP粘接层，具体制备工艺及组分均同实施例1的步骤(1)。
对比实施例10
基于实施例2(1)中的样板，在该样板上的耐酸混凝土层凹面上单独制备FRP粘接层，不同的是，制备过程中先复合上玻璃纤维网格布，再复合上无碱玻璃纤维原丝短切毡，具体操作为：
FRP粘接层胶料的配制同实施例1步骤(1)；
将第一层玻璃纤维网格布(克重为120g/m2)铺压在样板的耐酸混凝土层的凹面上，再使用上述FRP粘接层胶料对该层玻璃纤维网格布浸润均匀(胶料用量与该层玻璃纤维网格布的质量比为3：7)；浸润完成后立即将第二层同样的玻璃纤维网格布铺压在第一层玻璃纤维网格布的凹面上，使用上述FRP粘接层胶料对第二层玻璃纤维网格布浸润均匀(胶料用量与该层玻璃纤维网格布的质量比为3：7)；浸润完成后立即将一层无碱玻璃纤维原丝短切毡(克重420g/m2)铺压在第二层玻璃纤维网格布的凹面上，再使用上述FRP粘接层胶料对该层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润均匀(胶料用量与该层无碱玻璃纤维原丝短切毡的质量比为4：6)，浸润完成后充分固化成型，得到总厚度为2.3mm的FRP粘接层。
按表1中的检测方法，对对比实施例9和对比实施例10中制得的防腐衬里与弧形不锈钢样板基材凹面之间的附着力进行检测，结果如表2所示：
表2
从表2的检测结果来看，在与耐酸混凝土层所直接接触的FRP粘接层中胶料不变的情况下，对整个衬里的层结构进行改变，或对增强纤维骨料进行改变，都不会明显影响到FRP粘接层带来的耐酸混凝土层与不锈钢基底间的附着力增强效果。
从对比实施例4及对比实施例8的测试结果来分析：与耐酸混凝土层直接接触的FRP粘接层中为两层玻纤毡复合树脂层，而第一层固化后再制备第二层时，会导致粘结效果出现明显下滑，对此，申请人认为是由于第一层玻纤毡被树脂胶料浸润填充后，树脂胶料固化后，类似于在第二层玻纤毡上的胶料与耐酸混凝土层之间形成了一层接近实心的挡板，大大阻挡了第二层玻纤毡上的(尚处在流动状态下的)胶料向耐酸混凝土层的流动迁移，从而直接导致穿过耐酸混凝土层接触到不锈钢基底的胶料的总量减少了，从而导致附着力的下降。这样的解释也符合上述推测的“渗透作用”。
综上来看，本方案的防腐层可直接于使用年限长、陈旧的烟囱内衬混凝土表面进行制备，无需将原本的混凝土层进行清除，节省工序，特别适合用于老旧烟囱内衬的加固、改良，直接复合上本方案的防腐复合层之后，反而能有效促进原始混凝土层更牢固地附着在烟囱的不锈钢内侧壁上，更为满足使用要求。

Claims (6)

1.一种烟囱FRP防腐衬里，其特征在于：所述的防腐衬里为，在烟囱不锈钢筒体的内侧壁上依次涂覆有耐酸混凝土层、FRP粘接层、FRP强度层、FRP防腐防渗层，
所述的FRP粘接层所含的组分包括环氧树脂、稀释剂、固化剂、石英砂分散剂、无碱玻璃纤维原丝短切毡。
2.如权利要求1所述的烟囱FRP防腐衬里，其特征在于：所述的耐酸混凝土层按重量份数计算，由15～20份水玻璃材料、20～25份粉料、35～45份石英石、25～30份石英砂、2～3份固化剂组成。
3.如权利要求1所述的烟囱FRP防腐衬里，其特征在于：所述的环氧树脂为环氧树脂E-51。
4.如权利要求1所述的烟囱FRP防腐衬里，其特征在于：所述的FRP强度层所含组分包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、玻璃纤维网格布。
5.如权利要求1所述的烟囱FRP防腐衬里，其特征在于：所述的FRP防腐防渗层所含组分包括乙烯基树脂、无碱玻璃纤维原丝短切毡、碳化硅纤维毡。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的烟囱FRP防腐衬里的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
在烟囱不锈钢筒体内侧壁上涂覆有耐酸混凝土层的基础上，
(1)将环氧树脂、稀释剂、石英砂充分混合后，向其中加入固化剂和分散剂，混合充分得到FRP粘接层胶料，
先将第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在耐酸混凝土层的内侧面上，再使用FRP粘接层胶料对第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，浸润完成后立即将第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在第一层无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，用FRP粘接层胶料对第二层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，固化成型，得到FRP粘接层；
(2)向FRP强度层的乙烯基树脂中加入促进剂并混合充分，再向其中加入引发剂并混合充分得到FRP强度层胶料，
将一层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在FRP粘接层的内侧面上，使用FRP强度层胶料对该无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润，固化成型后依次将若干层玻璃纤维网格布铺压在该无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，期间配合使用FRP强度层胶料依次对各层玻璃纤维网格布浸润、固化成型，得到FRP强度层；
(3)向FRP防腐防渗层的乙烯基树脂中加入促进剂并混合充分，再向其中加入引发剂并混合充分得到FRP防腐防渗层胶料，
依次将两层无碱玻璃纤维原丝短切毡铺压在FRP强度层的内侧面上，期间配合使用FRP防腐防渗层胶料依次对各层无碱玻璃纤维原丝短切毡浸润、固化成型，再依次将两层功能性纤维毡铺压在该无碱玻璃纤维原丝短切毡的内侧面上，期间配合使用FRP防腐防渗层胶料依次对各层功能性纤维毡浸润、固化成型，得到FRP防腐防渗层。
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