凝汽器管板和水室的防腐

张 蔓

(东方汽轮机有限公司，四川618000)

凝汽器是汽轮机组的重要设备之一，它是通过冷却水将汽轮机排汽凝结成凝结水，然后加热送回锅炉循环使用。凝汽器在开式循环中直接用江、河、湖、海里的天然水，在闭式循环中用稍作处理的循环水。由于冷却水用量很大，长期使用这些水对直接接触的凝汽器管板、水室都有不同程度的腐蚀，导致水室、管板穿孔，冷却水泄漏及污染凝结水，因此对凝汽器管板、水室进行防腐处理是十分必要的。

1 凝汽器水室和管板被腐蚀的机理

凝汽器水室及管板所用的材料是普通碳素钢板Q235-B，这种钢板由铁素体和微量的渗碳体组成。它们所接触的循环水没有经过精处理，含有各种电解质，如：Cl-，H+，Na+，SO42-等等，同时含有一定量的O2。由于铁素体的电极电位较渗碳体低，成为阳极，而渗碳体成为阴极，两极在一起形成许多腐蚀电池，其电化学腐蚀过程为：

阳极反应：Fe → Fe2++2e

阴极反应：2H+2e → H2↑

2H2O →O2+→ OH-

循环水中：Fe2++2OH-→ Fe(OH)2

在水中氧的作用下，Fe(OH)2生成水合氧化铁，即铁锈：

当循环水为海水或受到工业污染的水时，将进一步加速水室，管板的电化学腐蚀，生成形态和组成不同的铁锈：

Fe+2Cl-→FeCl2+2e

2H2O+O2+4e+4Na+→ 4NaOH

4FeCl2+8NaOH+O2→Fe2O3·H2O+8NaCl+H2O

Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑

NaCl和H2SO4再生而残存于腐蚀层深处，使基体金属继续腐蚀，直到穿孔。

通过减小或抑制腐蚀电流，降低两极间的电位差，保持两极有较高的极化度以及增大极间阻抗等方法，都可以不同程度地达到防止或缓解水室、管板腐蚀的目的。使用防腐涂层就是一种常用的防腐方法。

2 防腐涂层的作用和要求

2.1 防腐涂层的作用

防腐漆在被涂基体上形成固化涂层，并通过以下作用防止基体被腐蚀：

(1)屏蔽作用。涂层的屏蔽作用在于使基体钢板和循环水隔开，以免受腐蚀。钢板发生腐蚀必须有水、氧、电解质离子存在和离子流通的途径。涂层阻挡水、氧和电解质离子透过达到金属表面，但任何涂层都有一定的渗透性，屏蔽作用不是绝对的。

(2)阴极保护作用。在涂层中加入对钢板能成为牺牲阳极的金属粉，且其量足以使金属粉之间和金属粉与基体之间达到电接触的程度，使基材金属免受腐蚀。在环氧煤沥青底漆中加入铝粉，并且在刷漆前先喷铝都是此目的。或者在水室壁面安装低电位的金属块，如：纯铁块等。

同时防腐涂层中含有防腐颜料，具有缓蚀作用。

2.2 对防腐蚀涂层的要求

防腐涂层要达到防腐的目的，必须具备以下性能：

(1)抗渗透性能——涂层结构规整，只含有少量亲水基团致密的高聚物膜；

(2)对腐蚀介质的稳定性——涂层不被腐蚀介质分解，不与介质发生有害的反应，也不被介质溶解或溶胀；

(3)附着力强——必须在使用期间始终与基体牢固附着；

(4)相适应的力学性能——其硬度、柔韧性、耐冲击性、耐磨性与环境相适应。

现在凝汽器防腐主要采用防腐涂层、水室衬胶、阴极保护及防腐涂层和阴极保护。环氧煤沥青是我们近几年开发用于凝汽器的防腐涂层，通过实验和工程应用，具有性能优良、价格便宜、易于施工的特点。

3 环氧煤沥青的成分及性能

环氧煤沥青防腐漆具有多种成分，主要由环氧树脂、煤焦沥青、填料和固化剂组成。它是一种双组份漆，即漆料和固化剂，其中漆料又有底漆和面漆之分。底漆主要成分为：环氧树脂、煤焦沥青、云母、氧化铁、滑石粉、铝粉浆、二甲苯、丁醇、环己酮等；面漆的主要成分为：环氧树脂、煤焦沥青等；固化剂的主要成分为己二胺和无水乙醇等。

环氧煤沥青中的煤焦沥青是炼焦工业的副产物，煤焦油蒸馏后的残渣，为黑色树脂状物质，大部分为芳香烃化合物的混合物，具有耐酸、碱性，但机械强度、耐溶性差；而环氧树脂具有附着力、机械强度、耐溶剂性好等特点，两组份形成的防腐涂层性能优良，可以在-40～80℃之间使用，其特点如下：

(1)优良的附着力，耐冲击性和耐磨性；

(2)良好的耐水性；

(3)良好的耐碱性和酸性；

(4)耐油性、耐水性；

(5)价格比纯环氧漆便宜。

表1 环氧煤沥青防腐涂层性能Table 1 The corrosion protection coat performances of epoxy coal tar

环氧煤沥青防腐涂层的主要理化性能见表1。

目前，环氧煤沥青防腐涂层在国内外都得到迅速发展，可以用于管道、船体、化工设备、海上钻井平台等的防腐。

4 环氧煤沥青涂层在凝汽器管板和水室防腐中的应用

凝汽器水室、管板长期经受循环水的冲蚀、浸泡，产生较为严重的腐蚀，用环氧煤沥青涂层可以很好地减轻或消除这些腐蚀，延长其使用时间，经过试验和工程应用，我们已总结出一套成熟的施工工艺。工艺流程主要分为：表面处理、喷铝、厂内涂环氧煤沥青底漆和面漆、电厂现场涂装及残留涂层的清理等。

4.1 表面处理

(1) 手工清理

使用铲子、钢丝刷、砂纸、电动砂轮等工具，将水室内待涂表面的锈蚀物、毛刺等非牢固附着物或影响表面美观的附着物除去。

(2) 除油去湿

用布、棉纱、毛刷等擦去油污或用金属清洗剂洗去待涂面的油污，再低温加热碳化除湿。

(3) 除锈

采用压力或干喷砂法除去表面的铁锈，并粗化表面。

4.2 喷铝

为了增加环氧煤沥青涂层的防腐性能，在凝汽器管板上喷一层铝。不同的循环水质喷铝的厚度也不一样，喷铝应在喷砂粗化后进行，以避免已除锈表面再次氧化。

4.3 厂内环氧煤沥青涂装

在管板喷铝完成短时间内必须刷完第一道面漆，进行封孔处理，而水室内壁应在喷砂后刷环氧煤沥青底漆和面漆。

(1) 漆的配制

底漆料、面漆料同固化剂分别按一定比例进行混合，边倒边搅拌，使其均匀混合。当环境温度较低时候，可以加入一定量的稀释剂。经均匀混合的漆熟化一定时间。配好的漆料应在一段时间内用完。

(2) 环氧煤沥青底漆和面漆的涂刷

底漆涂刷要均匀，不要漏刷。粘度增大时毛刷不易拖动，可加入适量的稀释剂，以不流动为宜。底漆表干后立即刷面漆，时间间隔过长会影响面漆与底漆之间的粘结力。若表面完全固化，可用砂纸打磨后再涂面漆，以增强底漆面漆的结合性能。

涂刷面漆各层之间的时间间隔以漆膜实干为佳。一般25℃以下，实干需要20 h。水室内壁刷一道底漆两道面漆，厚度达到0.3 mm以上，可以直接用于电厂使用；管板刷一道底漆两道面漆，电厂穿管完成以后再进行涂敷。

4.4 电厂现场涂装

由于管板在现场还需要焊接和穿管，必然对厂内所涂敷的涂层产生破坏，必须在穿管完成以后现场修复和加厚涂层。

先用钢丝刷除去铁锈、毛刺、焊渣等，然后用湿沙布擦去飞尘。对穿管时残留的黄油等油污，可用丙酮或煤油进行清洗干净。

用纱布打磨已完全固化的漆层，使之表面粗化，然后再用丙酮对整个待涂面进行清洗。先涂敷第一道底漆，再涂面漆，其涂装方法同厂内涂装一样。

4.5 残余漆层的清理

由于涂刷过程中，势必在换热管内涂上漆，这将影响冷却水在换热管内的流动和进行胶球清洗，因此必须进行清理，清理时不能损伤换热管壁。

5 环氧煤沥青防腐涂层的检验

要提高凝汽器防腐蚀性能，环氧煤沥青在水室或管板上的涂层必须均匀、致密、具有良好的粘结性能。涂层是否达到要求，可以通过一系列的方法检测。

(1) 外观检测

涂层要求饱满、均匀，表面呈黑亮的光泽，对皱褶处必须进行修复。

(2)涂层厚度检测

用电脑涂层测厚仪或便携式磁性测厚仪检测涂层厚度。要求在淡水中使用时厚度大于0.5 mm，在海水中使用时厚度大于1.0 mm。测量时在10 cm2的范围内选4个点测量，取其平均值，应在上、中、下三个区域测量。

(3)附着力检验

用小刀将漆层割开一个舌形口，再用力撕开，破坏处基体材料表面仍为漆层覆盖，不得露出基体材料。

(4)涂层致密性检验

用针孔检测仪扫描测量涂层的空隙，不允许有任何间隙存在。

6 结语

环氧煤沥青涂层优良的防腐性能在凝汽器水室、管板防腐上得到很好的应用，它不但可以用于新制造的凝汽器防腐，也可以用于电厂已投运凝汽器的防腐。通过多项工程使用证明其性能都是稳定可靠的。