摘要：分析了炼油厂循环水塔的腐蚀原因，分别选择PF-01防腐涂料、聚酰胺环氧涂料和环氧玻璃钢，作为砼结构循环水塔长期受水喷淋的砼结构和钢结构以及长期浸水的砼结构的防腐涂层。讨论了循环水塔的防腐施工工艺和质量保证措施。按此方案施工的循环水塔，经过7年的使用后，防腐效果良好。
关键词：炼油厂循环水塔；钢结构；砼结构；防腐；涂装
中图分类号：TQ639 文献标志码：A 文章编号：1004-227X(2010)10-0060-04
1.前言
炼油厂供水系统中混凝土结构的循环水塔(俗称凉水塔)是生产过程中的冷换设备冷却介质，也是石油炼制工程中不可缺少的一个工艺过程。凉水塔中无论其结构是恒流干湿式、逆流式，还是其他的结构形式，一般都是由钢结构、砼结构等材料组成。它们长期在高湿度条件和受水的冲击下工作，而且石油化工大气与水气结合产生的有害物质，对混凝土构筑物及钢结构的腐蚀与破坏很严重，所以必须采用防腐隔离层。防腐隔离层的好与坏直接影响循环水塔的使用寿命。同时，防腐涂层选择不合理，金属表面处理级别低，就会缩短凉水塔的使用寿命。本文分析了凉水塔腐蚀的原因，就其防腐材料选择、防腐施工工艺进行了讨论，为凉水塔的防腐实践提供借鉴。
2 循环水塔腐蚀原因分析
2.1 循环水塔砼结构的腐蚀原因
(1)在潮湿的工业大气中，酸性介质与水泥中游离的铝酸三钙、氢氧化钙的水化物反应，生成可溶性盐。该盐随着腐蚀性介质的不断侵蚀以及水分的不断流失而被带走，造成构件破坏。
(2)下雨时，空气中的CO2与水作用生成H2CO3，H2CO3吸附在混凝土的孔隙中，与混凝土中的CaCO3进一步作用，生成易溶于水的Ca(HCO3)2，从而将混凝土中的有用组分逐渐溶出并带走。溶走的Ca(HCO3)2又由固相的CaCO3补充，使混凝土逐渐被破坏。
(3)存在于水中的钠、钙、镁的硫酸盐与含有水合石灰、水合铝酸的混凝土进行化学反应，分别生成硫酸钙和硫铝酸钙。反应后体积膨胀，导致混凝土的破坏。
2.2 循环水塔钢结构的腐蚀原因
金属结构腐蚀是由电化学作用引起的。在高湿度与水气中使用的钢结构表面，易发生干湿交替循环。当其表面存在锈蚀层时(涂层气孔率高时相当于锈蚀层)，锈蚀层就起到水和氧的储槽的作用。Evans认为，当大气腐蚀的锈蚀层处在润湿条件下，则可以作为强的氧化剂。由锈层内Evans模型可以看出，阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上，阴极反应发生在Fe3O4/FeO(OH)界面上，即锈层内发生了Fe3+→Fe2+的还原反应，说明锈层参与了阴极过程。由于天气变化，金属表面温度、湿度随之变化，这样在化学、电化学作用下，金属表面将加速腐蚀。
2.3 循环水塔防腐涂层的损坏原因
循环水塔钢结构防腐层损坏首先是金属表面处理不当。从现场涂料脱层的现象看，一是附着力没有达到要求，二是所选的环氧涂料树脂含量低。从现场漆膜看，干固的防护层树脂含量少而其他填料过多，产生较多粉化颗粒。这样涂层易存在较多的气孔，水分子及其他杂质容易渗透涂层，引起金属表面腐蚀。
选用的环氧涂料是以酮亚胺为固化剂，共涂装3道，期望耐用10年以上。然而，使用后不到1个月，漆膜即起泡。原因是酮亚胺实质上是用酮封闭的多元胺，它与空气中的潮气接触后，析出多元胺和酮，多元胺再与环氧树脂固化。该漆经涂刷后，漆膜表面与水气反应而固化，阻滞漆膜内丙酮的充分挥发。而残留的丙酮有一定的水溶性，引起渗透压，使漆膜起泡。这说明所选的配套固化剂不适合在这一环境下使用。
3 循环水塔防腐材料的选择
3.1 曝露在大气中且长期受水冲击的部位
3.1.1 砼结构部分
通过筛选试验，选用了PF-01防腐涂料。该材料防腐性能优异，能广泛应用于耐酸、耐碱及盐类的防腐工程，具有渗透性强，漆膜致密，抗老化、耐温性好的特性。该涂料的主要成膜物为改性高密度聚氯乙烯(PVC)，并加入氟化物、溶剂、增韧剂、抗老化剂以及耐紫外线物质等。
PF-01防腐涂料对钢铁、混凝土等材料均具有良好的浸润性和附着力。采用该材料在金属表面防腐，可克服一般防腐涂料对基材表面处理技术要求苛刻的弊病。同时，它不但能提高防腐的可靠性，延长防腐年限，而且施工简便(达到St3级即可)，技术要求指标易于控制，可减少投资费用。
试验也曾采用过氯磺化聚乙烯涂料，但它在循环水中应用效果不好，存在“吸水肿胀”问题，故不适合在金属与砼表面使用。
3.1.2 钢结构部分
该部位长期在高湿度与循环水喷淋下工作。根据凉水塔的实际使用情况，对现有的环氧涂料及固化剂的配套性进行了筛选，采用了聚酰胺环氧树脂漆，该漆具有以下特点：
(1)聚酰胺环氧树脂有较长的脂肪烃碳链。用于交联环氧树脂时，脂肪烃碳链隔离了环氧树脂内的刚性苯环，在承受冲击时能使分子键有较大的自由度，因而显示了优异的柔韧性。
(2)聚酰胺环氧树脂漆为双组分涂料。两组分混合时，选用配比不同，涂装后漆膜性能随之不同。聚酰胺用量大，漆膜的弹性增加，但耐药品性降低。一般认为，以E-20环氧树脂与聚酰胺树脂200按65∶35质量比配制的漆性能最好。
与胺固化环氧树脂相比，聚酰胺环氧树脂漆具有以下特点：
(1)耐候性好，不易粉化失光；
(2)施工性好，漆膜不易产生橘皮、泛白等弊病；
(3)漆料使用期长，两组分混合后可维持2~4天不胶化；
(4)不刺激皮肤，对人体危害性小；
(5)两组分配比不像胺固化环氧漆那样要求严格；
(6)对金属表面除锈要求不严，并可在潮湿的钢铁表面上施工。
3.2 长期浸水的砼结构部分
长期浸水的砼结构部分采用环氧玻璃钢衬里。它是玻璃纤维增强塑料在混凝土表面形成的衬里防护层，具有整体性、抗渗性好的特点。环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好，强度高等特点，同时具有附着力强、可常温操作、施工简便等良好的工艺性，而且价格适中。环氧树脂采用E-44，固化剂采用低毒型的T31(该固化剂在潮湿基层也可以固化)。
