凉水塔防腐、冷却塔防腐、电厂双曲线凉水塔(冷却塔)的新型防腐蚀工艺
大庆石化公司热电厂凉水塔是钢筋混凝土结构的双曲线自然通风塔,于1984 年投用。塔高55 m ,塔底半径22. 559 m ,塔身最小半径12. 616 m ,塔顶半径12. 970 m。凉水塔内表面初始的防腐防渗层采用偏乙烯共聚乳液防水涂料,第二层防腐防渗层是在原来的基础上做的环氧煤沥青一布两油。凉水塔外表面只是涂了一遍水泥浆做保护。由于北方高寒,冬季塔内外温差大,夏季负荷高,凉水塔逐渐出现冻融现象,防腐蚀层脱落。1997 年对凉水塔内壁进行了防腐蚀处理,处理方法为:基层处理—环氧腻子修复—涂刷WHJ 特种涂料底漆—WHJ 特种涂料贴玻璃布二层—刷WHJ 特种涂料三遍。使用至2000 年,凉水塔内壁防腐蚀层开始再次大面积脱落,至2003 年已脱落60 %以上。在塔喉部出现冻融现象,塔立柱和水槽均有不同程度的腐蚀,混凝土浇注塔体及塔支柱局部出现孔洞、粉化、剥落等现象,导致钢筋外露,严重影响凉水塔的安全运行。防腐材料剥落后一部分进入了塔的填料和配水系统, 有些随着循环水进入水冷器造成堵塞,影响了水冷器的换热效果。 1 双曲线凉水塔的特点 凉水塔是电厂以及其他工业中用于循环冷却水的高耸结构,图1 、图2 为示意图。在凉水塔内依靠水的蒸发将水的热量传给空气从而使水冷却。电厂凉水塔的一般结构特点为:双曲线薄壳结构, 混凝土保护层较薄,表面积大。电厂凉水塔的环境特点为:热电厂以煤为原料,环境中二氧化碳含量较高,环境中降酸雨的机会较大,内壁表面常年受到水的冲刷,冬季内外温差较大, 内外湿度差很大。 2 电厂凉水塔的常见病害及原因分析 发生在凉水塔混凝土结构上的主要病害形式有:钢筋锈蚀、冻融循环破坏和混凝土开裂。双曲线自然通风塔和其他混凝土结构一样,其寿命取决于它所在的环境以及抵抗各种恶劣环境对它侵蚀的能力,凉水塔所处的高二氧化碳、二氧化硫、干湿交替环境和其很薄的钢筋保护层,很容易发生结构钢筋锈蚀。锈蚀钢筋膨胀造成保护层混凝土疏松脱落。内壁防水保护涂层破损,丧失防水功能;水从塔壁上渗出;在冻融循环作用下产生冻融破坏,造成结构疏松多孔,进一步加剧了钢筋的锈蚀。钢筋混凝土的耐久性与混凝土的密实性有很大关系,不密实的混凝土为介质的侵入和腐蚀创造了条件。另外,由于凉水塔内部潮湿环境,容易滋生微生物,并且大量繁殖。微生物及其带来的产物往往对混凝土有着比较严重的腐蚀作用。 再有水的冲刷破坏,等。凉水塔底部柱体长期受到水淋、风吹等影响,其表面损坏迅速。 3 凉水塔传统有机防腐蚀材料的缺点 (1) 与基层热兼容性差 传统的维修材料多为有机类材料,例如环氧、氯磺化、焦油煤沥青等。混凝土结构发生膨胀或者收缩变形时,这类材料因不能很好地适应而导致涂层脱落。 (2) 对基层表面处理要求高 有机类材料的涂装要求基面必须平整,非常光滑以避免针孔的形成。但事实上,混凝土基面很难做到十分光滑,针孔的形成不可避免。针孔的存在为水分子进入结构内部提供了通道,水气膨胀产生毛细压,作用于基层与涂层的界面引起涂层脱落。 (3) 对界面应力的影响很敏感 有机类材料的涂层是水蒸气的屏障,完全不透水的同时,水蒸气也无法穿越,会在界面出产生很强的“毛细应力”,强大的毛细压作用于涂层导致针孔扩大,直至涂层大面积脱落,丧失防水功能;界面应力的影响在有高速水流作用的环境下变得愈发严重,因为高速水流会在涂层表面产生很强的剪切力,在针孔和裂缝处会产生一种“撕裂”作用,加速涂层的剥落。 (4) 耐久性较差 由于以上的原因,加上凉水塔结构特点和所处环境特点,造成有机类材料制作的防腐蚀保护层,每5~6 年就要大修一次,极大地增加了业主的维修成本。图3 为使用数年后防腐蚀 涂层的宏观形貌。 (5) 施工困难 有机类材料特别是环氧类材料施工极为困难,人工费用很高。 4 无机防腐材料与环氧类材料在电厂冷却 塔混凝土工程中的适用性比较大庆石化公司热电厂于2004 年采用加拿大慎实公司的“优止水”无机防腐防渗材料,在凉水塔局部进行了试验观察,取得了较好的效果。于2005 年 对全塔进行了防腐蚀施工,完工后使用至今依然完好,未见任何变化。现对环氧类材料(含聚氨酯类材料) 和“优止水”在这类工程中应用的适用性和优缺点进行分析比较。 (1) 材料结构和热兼容性 “优止水”是水泥基材料,属于无机材料,微观结构呈多细小毛细孔隙,与混凝土的微观结构基本相同;而环氧类和聚氨酯类材料是有机类材料,内部微观结构为密实无孔隙,与混凝土类材料完全不同。“优止水”与基层混凝土的兼容性要远远好于环氧类材料和聚氨酯类材料。“优止水”的热膨胀系数与混凝土基本相同,而环氧类和聚氨酯类材料的热膨胀系数比混凝土要高出许多,因此在热兼容方面“, 优止水”也要远远好于两类有机材料。 (2) 可呼吸性 由于水泥基材料微观结构呈多细小毛细孔,因此这类材料都是可呼吸的,结构内部的潮气可以正常地散发出来,而不是被憋在内部。
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