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冷却塔防腐蚀涂料研究与涂装工艺
摘要：混凝土冷却塔是火电厂重要的组成部分之一，近年来，其X问题已经受到广泛的重视。本文介绍了国内X个排烟冷却塔和海水冷却塔防腐蚀工程案例，从冷却塔不同的循环介质、塔体内部各部位工况不同两个方面介绍了重防腐涂料在电厂冷却塔防护方面的应用，并对混凝土的表面处理和涂料涂装工艺对冷却塔防腐寿命和防腐效果进行了讨论。
冷却塔是热电厂的重要组成之一，属大型钢筋混凝土砼构筑物，主要由现浇钢筋混凝土塔体(包括人字柱、环梁、筒壁)、蓄水池和塔内淋水构件组成。目前的热电厂冷却塔根据循环介质主要有以下几种：淡水冷却塔、空冷冷却塔、排烟冷却塔、海水冷却塔。以前国内的冷却塔有的没有进行涂层保护，有的仅在冷却塔混凝土浇筑的同时，利用浇筑塔筒时搭建的脚手架滚涂环氧沥青漆、氯化橡胶漆或氯璜化聚乙烯涂料等进行简单防护。基本不考虑混凝土的养护期，既不用等塔体完工后进行高空作业，也不对混凝土进行表面处理，直接在混凝土浮浆层上滚涂涂料。这类冷却塔在运行几年后腐蚀就相当严重，有的甚至渗漏。随着科技的进步以及人们对环保和节能意识的提高，冷却塔的功能越来越强大，冷却介质对混凝土的要求也越来越苛刻。业主和设计师更加看重设备、设施的寿命周期成本，对冷却塔的X问题也越来越重视。本文就腐蚀较为严重的排烟冷却塔和海水冷却塔为例，探讨对冷却塔用涂料进行X防护的方案。
1.混凝土的腐蚀
冷却塔是钢筋混凝土结构，由硅酸盐水泥、填充料、水和助剂等混合后浇注而成，同时用钢筋骨架来增加混凝土构件的强度。在一般情况下，混凝土本身具有高碱性(pH值≥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，如氯离子、硫酸盐、二氧化碳等，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，各项力学性能严重下降。导致在小于设计基准期钢筋混凝土结构就被破坏。
2.冷却塔的腐蚀防护
2.1排烟冷却塔的腐蚀环境
火电厂烟气经除尘、脱硫后，一种方式是对烟气再加热后(由45～65℃加热至80℃以上)经烟囱排放；另一种方式是借助冷却塔的热空气抬升作用经冷却塔排放，即烟塔合一技术(如图1所示)。烟塔合一技术是在大多数情况下，其混合气体的抬升高度远高于烟囱，从而促进烟气内污染物的扩散。同时该技术可提高电力系统能源利用效率，简化电厂烟气系统的工艺设计，而且避免烟囱建设和施工，节省烟囱地下基础和烟囱本身建设费用，降低电厂投资。
采用烟塔合一技术的排烟冷却塔的环境介质的腐蚀性将比常规冷却塔更严重。经过脱硫、脱硝后的净烟气通过玻璃钢烟道直接进入自然通风冷却塔内与水蒸气混合后排入大气，烟气中的腐蚀介质(CO2、SO2、SO3、HCl及HF)将与水蒸气接触，遇冷凝结的水滴回落冷却塔并在冷却塔筒壁形成大的液滴。溶有腐蚀介质的液滴呈弱酸性(局部pH值可能达到1)，长期的积累效应会对冷却塔的壳体产生严重的腐蚀，而且烟气中的腐蚀介质在紫外线作用下将加剧塔体结构的腐蚀作用。因而必须对冷却塔壳体表面等部位采取防腐处理，冷却塔的防腐处理对冷却塔的结构安全至关重要。尽管排烟冷却塔中排入的经过脱硫、脱硝的烟气已为洁净烟气，但不可能除尽的SO2、HCl以及大量的CO2等气体，与水蒸气结合后仍具有较强的腐蚀作用。
施工工艺流程
1.2基层表面必须清洁干净。采用电动角向金刚石打磨机和手工铲将排烟冷却塔体结构(含构件)表面松散颗粒、油污等染物清除干净。
质量要求:处理后混凝土表面应洁净、牢固密实无松动，局部混凝土凸面棱角磨至圆滑过渡，方能进入下一工序。
1.3混凝土基层表面应坚固、密实、平整，所有模板接缝处的错台不得大于5㎜(见图1-2)。用LOB-2S湿固化防水涂料和滑石粉制成腻子修复筒壁表面经检查存在的裂纹；用电动打磨机(见图1-3)打磨风筒内壁模板接缝线，至平滑过度并清除干净。
图1-2图1-3
1.4用于固定模板的对穿螺栓(钢筋)孔必须用膨胀水泥砂浆填实，使表面平整。
1.5基层必须干燥。在基层深度10mm范围内，含水率不应大于6%；当采用湿固化剂型涂料进行施工时，基层应该潮湿面不带浮水。
2防腐涂料配制
2.1 LOB-2S、LOB-3S、LOB-2Y防腐涂料为双组份，按工作量计算用量，必须在适用期内用完，以免浪费。
2.2指派专人负责涂料的配制，严格按标签组份配比要求配制，用机械搅拌的方法将组份一(大桶)搅拌均匀(不大于3min)，按包装桶标示的比例加入组份二(小桶)，再搅拌均匀，熟化约20 min即可涂装。
2.3配制好的涂料应在活性期内(2-4h)使用完。
2.4作粘度的调节在活性期，涂料因固化剂的作用会逐渐增稠，因此要适时加入稀释剂，随时调节涂料的施工粘度。(一般不X过涂料的10%)，以保证施工质量。
2.5为增强底漆对砼肌体的渗透性，LOB-2S涂料配制时，可加10%的稀释剂。
3防腐涂料施工工艺
3.1施工环境
防腐涂料施工时，筒壁和环境温度应为+5℃与+30℃之间，相对湿度小于85%(用于湿固化涂料确保及面无水即可)。
3.2防腐涂料施工方法
采用短毛滚滚涂和毛刷刷涂相结合的工艺施工。用短毛滚筒滚涂时如发现气泡及漏涂，及时用毛刷补涂。为尽量减少材料浪费，大面积施工时采用滚涂，窄小部位采用刷涂。
3.3防腐涂料的涂刷
3.3.1涂层之间的涂装间隔不小于4小时，X长涂装间隔不大于7天。如果头道漆已干硬，应用砂纸对干硬涂层进行拉毛处理，方可进行涂刷----否则将影响涂层间的附着力。
3.3.2确保水塔基面干净、平整、光洁、无污的前提下，在砼基面上涂刷X一层LOB-2S湿固化防水涂料。用量约为250克/㎡(4.2㎡/L)，干燥8h后---即可涂刷X一道中间层LOB-3S混凝土X耐酸防水涂料约150克/㎡干燥4h---涂刷X二道LOB-3S漆约150克/㎡，干燥8小时即可涂刷面层LOB-2Y聚氨酯防腐面漆用量约150克/㎡。
3.3.3涂料人员应针对本工程的要求、涂料的施工注意事项进行培训合格后方可上岗。
3.3.4大面积涂刷前应进行局部的试涂刷。
3.3.5涂刷应注意其装饰性，防止污染。
3.3.6涂刷用具用完后应使用稀释剂浸泡，以保证继续使用和避免浪费。
3.3.7妥善保管包装物，防止污染，做好环境保护。
3.4涂层涂刷间隔时间
涂层漆膜的干燥采用自然干燥，涂层的涂刷间隔不小于4小时，但X长不应大于7天，如果涂层过于干硬光滑，重涂时应将原涂层用砂纸拉毛方涂刷。干燥过程中应保持周围环境清洁，防止灰尘、雨雪、水和触碰等。
3.5冷却塔的涂装安全
冷却塔的防腐涂刷为高空作业，应佩戴安全帽和安全带。X的施工机具，如:电动吊船、小车等应有可靠的安全措施。涂刷施工中应做好防火、防毒、防高空坠落等。
4涂层厚度控制要求
4.1涂层厚度检验
涂层厚度是保证涂层体系设计寿命的关键因素，涂层的厚度控制与检验通常有下列几种方法:
（1）湿膜测试法。此法局限性在于：由于混凝土表面的不平整以及施工条件的不同(比如气温高、有风的天气溶剂挥发快，反之溶剂挥发慢，同一湿膜在不同条件下测量得结果可能不相同)，导致湿膜测试法不准确。但湿膜测试法可以检测涂膜是否均匀，这是湿膜测试法的可取之处。
（2）挂片对比测试法。此法局限性在于:由于现场监督不严或涂装工艺不同，有可能出现挂片比实际的混凝土面多涂的现象，所以此法也有可能不准确。
（3）涂料用量控制法。此法局限性在于:由于无法控制涂料的使用情况，不能保证涂料完全用于涂装，所以此法也有可能不准确。但只要对涂料使用情况进行有力的监督，是可以保证涂层厚度的。
（4）测厚仪测试法。此法局限性在于:由于测厚仪对基材平整度非常敏感，而混凝土表面本身不平整，所以此法测量的结果也不准确。
鉴于以上各种测试方法的局限性，综合考虑认为用湿膜测试法、测厚仪测试法和涂料用量控制法相结合的方法是比较准确的方法。因为只要加强涂料使用情况的监督，可以通过涂料用量控制法保证涂层的厚度，又通过湿膜测试法可以控制涂膜的均匀性，以保证涂层的质量。
4.2涂层体系粘结强度检验
测定涂层系统的粘结强度。涂层经7d自然养护后，用拉脱式涂层粘结强度测定仪测定涂层系统的粘结强度。以测点的粘结强度算术平均值为涂层系统的粘结强度代表值。涂层系统的代表值应不小于1.5MPa，X小粘结强度测点值应不小于1.2MPa。涂层粘结强度测定后，应立即观察铝合金铆钉头型圆盘座的底面粘结物的情况，如果底面有75%以上的面积粘附着涂层或混凝土，则试验数据X。如果底面不小于75%的面积粘附着涂层或混凝土，而且粘结度小于1.5MPa，则可在该测点的附近涂层面上重做粘结强度检测。如果涂层粘结强度不能达到1.5MPa时，可在原检测点附近涂层面上,按加倍测点数量重做涂层粘结强度检测。如仍不合格，涂装施工应返工。
涂装后应进行涂层外观目视检查，涂层厚度和色泽应均匀、无气泡、无针孔、无裂缝等缺陷。
二排烟冷却塔防腐的施工验收标准
2.1涂层质量检查规范和标准
该工程可执行如下规范和标准：
SDJ68-1987电力建设施工及验收技术规范
GB50212-2002建筑X工程施工及验收规范
GB50224-95建筑X工程质量检验评定标准
每道涂层均要做好检验记录，发现漏涂等缺陷及时修补，X后一道涂层检验后由检验员报请业主做检验验收，并填写验收报告。
2.2排烟冷却塔防腐工程验收的内容
2.2.1排烟冷却塔防腐工程的验收包括中间验收和交工验收。
2.2.2排烟冷却塔防腐工程施工前，应对基层进行检查验收，并办理工序交接手续；施工完后，必须验收合格方可交付使用。
2.2.3排烟冷却塔防腐工程的交工验收，应提交资料：
①各种原材料的出厂合格证、产品说明书或复验报告。
②聚合物砂浆和涂料的配比及其主要技术性能的试验报告。
③隐蔽工程记录和施工记录。
④设计变更或变更设计单。
⑤修补或返工记录。
2.3排烟冷却塔防腐工程的施工记录
表2-1排烟冷却塔防腐工程施工及验收记录表
防腐部位 | 基层表面 处理 | 防腐底层 | 防腐中间层 | 防腐面层 |
处理方法 | 检验结果 | 名称 | 层数或层度 | 检验结果 | 名称 | 层数或层度 | 检验结果 | 名称 | 层数或层度 | 检验结果 |
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2.4基层处理工程的质量检验与评定
混凝土基层的检查数量：基层处理面积每50m2抽查1处，每处测点不得少于3个。
表2-2混凝土基层的质量检验与评定
项目 | 质量要求 | 检验评定方法 | 结论 |
保证项目 | 基层强度 | 符合设计要求 | 检查混凝土试验报告 | |
基层含水率 | 符合设计要求 | 按GB50212-91《建筑X工程施工及验收标准》 | |
基本项目 | 基层外观 | 必须平整、洁净、密实、无起砂、露筋、裂缝、油污、蜂窝麻面等 | 观察检查 | |
2.5涂料质量的检验
根据产品出厂合格证或产品说明、检查、核对涂料的品种和各项技术指标是否符合设计要求或规范的规定。对质量有怀疑的涂料应进行现场抽查，其项目包括，但不限于：漆膜颜色外观的测定、粘度的测定、干燥时间的测定、附着力的测定。检测的方式应根据现行标准规定取样检验。
2.6涂料X工程的质量要求和检验评定方法
表2-3涂料X工程的质量要求和检验评定方法
基本项目 | 质量要求 | 检验评定方法 | 结论 |
基层找平层 | 必须平整、洁净、密实、均匀、无裂纹、无剥落 | 观察检查 | |
涂料配合比 | 必须符合施工指导书要求 | 观察和检查施工记录 | |
涂层外观 | 均匀、不流挂、无裂纹、无剥漏、无漏涂、无气泡、颜色一致无明显色差等 | 观察检查 | |
涂层厚度 | 符合设计要求 | 湿膜厚度：采用湿膜测厚仪 干膜厚度：采用适用于混凝土基面上的X声波测厚仪 | |
涂层的修补 | 按原设计要求 | 同上 | |
三施工组织
3.1人员组织结构
项目经理1人；安全员1人；质检员1人；配料员1人；
施工人员：人。
3.2项目经理
负责工程全面工作，服从甲方管理，做好协调工作，确保工程保质保量完成。
3.3施工安全
设立专职安全员1人，负责监督检验施工设施及施工人员的安全措施是否到位，制定安全规范操作书，负责施工人员的安全培训，并与每人签订安全用工协议书。没有通过安全考试的人员不得上岗。进入现场施工人员必须戴安全帽，高空作业必须戴安全带等必要的安全措施。
对违反安全规范的施工人员，安全员有权停止其工作。
施工现场严禁吸烟，保持现场清洁，做好文明施工。
3.4质量检验
严格按自检—互检—专职检验，进行每道工序检验。每道涂层应有明确的检验记录，涂层不允许有气起泡、龟裂等现象存在，对不合格涂层应及时修补。
3.5材料采购
材料采购要严把质量关。服从甲方管理，材料在施工前三至五天运到现场。
3.6施工进度
施工周期为天（各工序交叉进行），完工后7天即可投入使用。
四安全控制要点
4.1对所有施工人员进行安全教育，学习有关安全健康与环境保护的规程、规定、制度和措施，并通过考试、体检合格后方可参加施工作业。
4.2冷却塔的防腐涂刷为高空作业，进入施工现场正确戴好安全帽、必须佩戴安全带。衣着整洁，遵守施工现场的各项规章制度，服从安全管理人员的管理。
4.3X的施工机具，如：电动吊船、小车、提升机、高压水射流清洗机等应有可靠的安全措施。涂刷施工中应做好防火、防毒、防高空坠落等。
4.4开工前对施工人员进行交底，做好交底记录并签字。凡未参加交底的人员一律不得参加本项目施工作业，做好“三交”、“三查”工作记录，发现安全隐患及时处理消除。
4.5施工人员的施工作业应分工明确，机械、机具专人操作、保养。特种作业人员必须经安全生产管理局X培训，考试合格后持证上岗施工作业，严禁无证人员从事特种施工作业。
4.6油漆派专人看管、分类堆放，并挂上“严禁烟火”的警示牌，每天施工结束前清理施工现场，当天未用完的油漆封口后分类放入库房：废漆桶、漆刷、漆滚等物品应集中处理，不得遗留在现场，以防发生火灾或对现场的污染。
4.7油漆施工人员，如发现头晕、恶心、耳鸣等不良情况，应立即停止作业并到通风阴凉处呼吸新鲜空气，必要时到医务室进行诊治。
4.8油漆喷涂应顺风向施工，以减少有害物质对人体的伤害。检查喷涂机械前应将高压空气喷出后进行。
4.9操作人员应在施工前进行体检。患有气管炎、心脏病、肝炎、高血压者以及对某些物质有过敏反应者不得参加施工。
4.10施工前应制定X的安全防护及防护措施，并应遵照安全技术及劳动保护制度执行。
4.11油漆间、配料间必须配备灭火器，悬挂“严禁烟火”警示牌。
