盐化工行业解决方案与施工方案

本项目是我公司针对国内盐化工厂含酸碱盐氛围的车间出现地坪与墙体严重腐蚀的难题而设计的技术攻关课题研究提出的解决方案。项目内容针对盐化工厂不同腐蚀区域和腐蚀程度的工况环境、腐蚀介质和腐蚀机理开展设计构建重防腐涂层体系的研究试验。

项目分为3个分项课题：

1. 车间地坪与墙面等砼结构的防腐涂层体系的构建设计与研究；
2. 化工车间(含酸碱盐氛围)内的钢结构重防腐体系构建与研究；
3. 加药间(金属容器、储液罐池)内防腐涂层体系的设计与研究。

研究内容包括：不同类型的腐蚀性介质对设备设施腐蚀机理的研究；依据腐蚀机理筛选不同防腐材料和防护方法的研究；采用新型防腐材料构建重防腐配套体系设计的研究；钛基石墨烯纳米重防腐涂料现场应用。  

现有基础及条件

本项目产品前期的研发、小试、中试工作已经完成，新产品在央企得到了广泛的推广试用，并且得到了用户的认可和好评。目前，项目已进入产业化实施阶段，项目在技术、设备、人才、资金等方面的科研基础条件和产业化基本条件也已具备，产品性能通过试验推广应用的优势突出显现；自主知识产权逐步形成技术壁垒墙，这为今后的产品市场开拓提供了强有力的竞争优势和独占态势。

项目研究背景情况

卤化车间的腐蚀因素

卤碱，也称卤水。主要指含氯、氟、溴和硫酸根离子的镁、钠、钾、钙、少量的硅、锶、铁、硼、锂、铝、锰、锌、铜、钛、铬、硒、镍、碘、汞、银、钍、锗等盐类。这类盐主要来自海盐、湖盐、井盐和盐碱地盐四种卤碱。

卤碱工业，一般指氯碱工业，对金属设备具有很强的腐蚀性。其腐蚀因子主要是氯离子(Cl^–)、硫酸根离子(SO₄^2–)和少量的氟离子(F^–)、溴离子(Br^–)，均属于酸性介质。由于Cl^–、F^–和Br^–的原子半径都小于金属原子半径，会渗入钢铁(包括不锈钢)晶格内部，并不断地侵入钢铁内部发生分解和重组反应，最终导致金属被腐蚀。损坏的钢铁表面通常覆盖着厚厚的沉积层，在金属/氧化膜界面上观察到一层浓缩氯化物FeCl₂，检测到了Cl^–的富集现象，而且在氯化物析出物的上方，氧化膜变得疏松多孔，已经失去保护作用。研究表明，当氯含量≥0.35%时，腐蚀倾向增加。氯的腐蚀带来的危害性远远大于硫化腐蚀。

卤碱对混凝土结构的腐蚀

混凝土在工业上也称为砼。砼结构在卤碱工业中接触的环境恶劣，车间内带有卤水氛围的腐蚀性气体，对混凝土的腐蚀破坏是非常严重的，其腐蚀机理与过程是：

首先，气相物质对混凝土的腐蚀。卤水在加工过程中能分解并产生多种气体，其成分主要有氯化物、硫化物、氟化物、溴化物等强腐蚀酸性气体，这些气体能够使混凝土碱度降低，渗透至混凝土内部对钢筋破坏钝化层并使其腐蚀。

在一般情况下，混凝土的强度较高，本身具有高碱性(pH≥12.5)，在这样高碱性的环境中使钢筋表面形成一层致密的钝化膜而处于稳定状态。但由于受到外界环境侵蚀介质的作用，钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化状态，钢筋就开始腐蚀，达到一定的期限后(一般小于设计基准期)，钢筋混凝土结构就被破坏，如图1所示。

由于混凝土中存在的氢氧化物要比混凝土微孔中的水溶液里存在的氢氧化物多得多，所以此时微孔中的水溶液里存在的氢氧化物是处于饱和状态的。

发生中和反应后，混凝土微孔中的水溶液中的氢氧化物将不断被消耗，生成的碳酸钙沉淀于混凝土微孔的水溶液中，使得微孔中的水溶液里的OH^–的浓度逐渐被降低；当微孔中的水溶液里的OH^–的浓度降到一定程度时，覆盖在钢筋表面的金属氢氧化物和金属氧化物构成的“钝化膜”开始分解而被破坏：

• Fe(OH)₂+2e^–→2OH^–+Fe
• FeO+H₂O+2e→OH^–+Fe

通过上述反应，受到酸性环境污染和侵蚀处，混凝土中钢筋表面的“钝化膜”被破坏；并使“钝化膜”被破坏处和未被破坏处出现较大的电位差，形成促进钢筋“坑蚀”和腐蚀电池。当“钝化膜”被破坏到一定程度后，混凝土中钢筋就会发生锈蚀。

卤碱车间中含有的强腐蚀性酸性物质，如Cl^–、F^–、Br^–和SO₄^2–等，即有化学腐蚀，又有电化学腐蚀，表现为钢筋混凝土腐蚀更加显著。

当孔隙中溶解的氯离子含量超过临界值时，Cl^–进入混凝土中并到达钢筋表面，可使该处的pH值迅速降到4以下。在孔隙中的水和氧气作用下很快反应生成破坏性的铁锈(Fe₂O₃·nH₂O晶体)，体积增大，形成胀裂性破坏，如图2所示。

Cl^–不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池，而且加速电池作用的过程。阳极反应是：Fe→Fe²⁺+2e，如果生成的Fe²⁺不能及时搬走而累积于阳极表面，则阳极反应就会受阻；反之，如果生成的Fe²⁺能及时搬走，那么，阳极过程就会顺利乃至加速进行。Cl^–与Fe²⁺相遇会生成FeCl₂，使Fe²⁺得以被搬走，从而加速阳极过程。

这种加速阳极化过程，称为阳极去极化作用，Cl^–发挥了阳极去极化作用的功能，它在整个过程中起到了搬运的作用，并没有被消耗掉，即凡是进入混凝土的游离状态的Cl^–，会周而复始地起到破坏作用，这也是氯盐危害的特点之一。

现场勘察车间地坪的腐蚀状况

以下一组现场勘察图片揭示了卤化车间对砼结构地坪的腐蚀情况，见图3所示。

涂层重防腐设计方案

本项目是基于已有的研究成果及前期在国家能源银川煤化工基地生产厂加药间地坪及内墙防腐设计使用情况和经验的基础上，设计了本项防腐工程涂层防护体系。

项目研发总体方案的构想

本项目针对不同区域的工况提出的设计方案，见表1至表2所示。

卤化车间地坪重防腐涂层体系设计

表1卤化车间地坪重防腐涂层体系设计方案（点击展开）

产品名称	涂装道数	湿膜厚度(µm/道)	湿膜总 厚度(µm)	干膜总 厚度(µm)	用量(kg/m2)
ZQ-5210纳米有机钛重防腐底漆	1	100	100	60	0.15
ZQ-5100钛基聚合物砂浆中间层	1	2000	2000	2000	2.00
ZQ-5220纳米有机钛重防腐面漆	2	100	200	200	0.30
合计	4	—	2300	2260	2.45

表2  卤化车间内墙重防腐涂层体系设计方案（点击展开）

产品名称	涂装道数	湿膜厚度(µm/道)	湿膜总 厚度(µm)	干膜总 厚度(µm)	用量(kg/m2)
ZQ-5210纳米有机钛重防腐底漆	1	100	100	60	0.15
ZQ-5340钛基聚合物胶泥中间漆	2	200	400	400	0.80
ZQ-5220纳米有机钛重防腐面漆	2	100	200	160	0.30
合计	4	—	700	600	1.25

注：以上设计，使用寿命≥5年。

项目考核验收指标

项目完成时，技术产品考核应满足表3性能指标。

表3纳米有机钛重防腐涂料性能指标（点击展开）

检测项目	底 漆	面 漆
漆膜颜色与外观	灰色，漆膜平整，平光	黑色，漆膜平整，有光
表干时间(25℃)	≥8	≥8
实干时间(25℃)	≥24	≥24
干膜厚度	≥40µm	≥40µm
铅笔硬度	≥5H	≥6H
附着力(划圈法)	≤1级	≤1级
柔韧性	≤1mm	≤1mm
耐冲击性	≥50cm	≥50cm
耐磨性	/	≤0.03g
耐高温性*，80℃/24h	不起泡,不开裂,不粉化,不褪色	不起泡,不开裂,不粉化,不褪色
耐化学介质性*，30d	不起泡，不剥落，漆膜无变化	不起泡，不剥落，漆膜无变化
耐中性盐雾腐蚀试验5000h	漆膜完好，不起泡，不开裂，腐蚀≤1级	漆膜完好，不起泡，不开裂，腐蚀≤1级
耐人工加速老化试验5000h	漆膜完好，无变色，不粉化，腐蚀≤1级	漆膜完好，无变色，不粉化，腐蚀≤1级

注：标注“*”的项目为复合涂层；干膜总厚度要求达到200±20μm。

本方案为您展示了我们在盐化工领域的重防腐专业能力与施工详情。

如需了解针对其他特定行业（如电厂、船舶海水腐蚀等）的深度解决方案与具体实施计划，欢迎详询，我们的团队将竭诚为您服务。