湿烟囱GD-APC杂化聚合结构防腐层脱落失效分析

王杰，邱质彬，王恒，袁霖

(1.贵州华电桐梓发电有限公司，贵州 遵义 563200;2.华电电力科学研究院，杭州 310030)

1 烟囱钢筒腐蚀概况

贵州某电厂2台600 MW超临界机组共用一根钢套筒式烟囱，烟囱于2012年6月与机组同步投入运行。机组采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，无烟气旁路，进入烟囱的烟气温度约45℃。烟囱运行约1年后，运行过程中发现有GD-APC杂化聚合结构防腐层碎片随烟气从烟囱出口飘出，检查钢内筒外表面未发现渗漏。停机后对钢烟囱内表面进行检查，原GD-APC杂化聚合结构防腐层出现大面积剥落(如图1a所示)，部分钢筒已直接与烟气接触，钢筒开始发生腐蚀(如图1b所示)，说明烟囱使用的原GD-APC杂化聚合结构防腐层已大面积失效。

2 检验结果及分析

2.1 脱落残片宏观形貌

图2～图4为现场收集的部分脱落残片的宏观照片，图2为残片的面层形貌，对比图4可以看出，残片面层呈细小龟裂状，较粗糙，面层已无抗渗效果，也不能起到减小摩擦的作用。龟裂原因可能有两个:烟气温度起伏导致涂层出现龟裂;烟气超温导致面层有机材质损伤变质。在GD-APC涂层残片面层可以发现平行状的纹理，说明该涂层极有可能受过热冲击(温度起伏)。

图1 钢内筒GD－APC防腐层检查结果

图2 GD－APC涂层残片面层

图3为残片底层形貌，由图3可以看出，底层凹坑多且较大，坑内存在黄色物质。涂层表面处理工艺要求GD-APC喷涂前表面粗糙度为75～120 μm，远低于表面凹坑的直径，说明在GD-APC喷涂前对基体进行的喷砂处理不达标;同时，凹坑中的黄色物质说明基体在喷涂前可能发生过锈蚀，而导致涂层与基体结合不紧密。

图3 GD－APC涂层残片底层

图4为涂层截面形貌，由图4可以看出，面层已完全脱落，涂层中间出现分层现象，说明涂层各层的施工未严格按工艺进行，同时也可能由于温度突变导致涂层发生分离。

2.2 脱落残片能谱(EDS)分析

为进一步分析脱落原因，对脱落涂层的底层进行EDS分析，ESD分析结果如图5所示，图5a中方框为EDS分析选取的分析区，图5b～5f为选区中原子序数5以上各元素分布的EDS分析结果。结果显示，涂层底面存在大量的Fe元素，应该是涂层破坏后烟气腐蚀钢筒后的腐蚀产物残留在涂层背面;同时发现选区内存在相当多的Al元素，说明涂层在施工过程中采用刚玉砂(Al2O3)进行喷砂时工艺控制不严格，喷砂后的表面未及时进行喷涂且清扫不彻底，从而在基体与涂层之间产生了杂质，对涂层与基体的结合造成影响。

图4 GD－APC涂层残片截面

2.3 残片破坏程度分析

为确定涂层的破坏程度，对涂层残片进行了微观分析。由图6、图7所示的涂层底层和面层形貌扫描电子显微镜(SEM)分析结果可以看出，涂层底层和面层已出现严重的龟裂现象;由图8所示的中间纤维层形貌可以看出，中间层发生了部分开裂并存在孔洞，同时结合2.1章节中面层的观察，可推断该残片已不能满足防腐防渗的要求，涂层的破坏程度较高。

图5 底层EDS分析

由此可以得出涂层脱落的原因为:(1)涂层施工过程中未严格进行工艺控制，导致涂层与基体间、涂层与涂层间结合不紧密;(2)涂层运行过程中遇到热突变导致涂层发生开裂;(3)涂层的有机质在高温烟气中可能发生了变质导致强度降低。

由涂层的表面形貌以及微观形貌来看，残片涂层已不再适用于防渗防腐;同时，由于整体运行环境恶劣，现已出现大量残片飘出现象，有必要对烟囱内涂层进行整体的检测评估。

图6 涂层底层形貌二次电子SEM分析

图7 涂层面层形貌二次电子SEM分析

图8 涂层中间层形貌二次电子SEM分析

3 建设及运行建议

3.1 建设阶段

在进行GD-APC杂化聚合结构防腐层建设时，应采取以下措施提高防腐层建设质量。

(1)合理设计关键部位(如牛腿、阴阳角等)的施工方案及用材。设计单位在防腐施工设计阶段应充分考虑杂化聚合结构层与基底材料的物理特性差异、烟囱不同部位的防护要求差异等，进行合理的、有针对性的设计，应至少包含施工工艺要求、方案设计及检验规程等。

(2)加强施工过程中的监督检验工作，按照设计方案提供的材料参数、施工工艺要求以及检验规程来设计过程管理方案，对用材的品质、数量、库管以及施工流程进行严格管理，其中应特别加强环境条件、材料配比、施工时间、喷砂质量以及涂层养护流程的管理。

3.2 运行阶段

(1)机组及脱硫系统应平稳、可靠运行，减少烟气参数变化对烟囱防腐层稳定性的影响。

(2)定期对烟囱防腐运行情况进行巡查，以“逢停必查”的原则安排烟囱内部检查，及时对已发生腐蚀或存在腐蚀隐患的部位进行修复。