内衬玻璃钢的含硫污水均质罐腐蚀泄露分析及防护措施

摘 要 兰州石化公司含硫污水处理装置均质罐由于环境、腐蚀介质、温差疲劳及应力作用影响,内衬玻璃钢产生脆性开裂,罐体整体腐蚀,罐底部减薄甚至腐蚀穿透,本文分析了腐蚀开裂原因,并提出了防护措施。
关键词 内衬玻璃钢;含硫污水均质罐;腐蚀开裂;防护

  环氧玻璃钢材质具有特殊防腐蚀性能,整套炼油污水处理装置污油罐、污水罐及聚合铝罐等工艺设备均采用内衬环氧玻璃钢进行防腐,使用效果良好。但近年来含硫污水均质罐出现渗漏现象,影响到装置安全生产。
  1 腐蚀罐体检查分析
  在含硫污水预处理装置大检修时我们看到,均质罐内衬玻璃钢出现开裂,罐体金属内壁与污水直接接触,腐蚀相当严重。经过分析,含硫污水均质罐内表面腐蚀主要是污水中H2S、SO2电解质溶液造成。其过程如下:
  H2S腐蚀:
  1)H2S分步电离:H2S→H+ + HS-
  HS-→H+ + S 2-
  2)电解质与金属反应:
  阳极反应:Fe→Fe2++2e
  阴极反应:2H+→H2?
  Fe2+与S2-结合:Fe2++ S2-→FeS?
  SO2腐蚀:
  二氧化硫与氧、铁反应生成硫酸亚铁:
  SO2 + O2 + Fe→FeSO4
  FeSO4水解生成氧化物和游离性的硫酸:
  4FeSO4 + O2 + 6H2O→4FeOOH + 4H2SO4
  硫酸又腐蚀铁:
  2H2SO4 + 2Fe + O2→2FeSO4 + 2H2O
  在这里二氧化硫的存在被称为“酸的再生循环作用”。
  另外,二氧化硫溶于水生成亚硫酸也可与铁反应,使金属腐蚀溶解,其反应如下:
  SO2 + H2O + Fe→FeSO3  
  
2 内衬玻璃钢开裂原因分析
  1)在污水的作用下,玻璃钢出现降解现象,使玻璃钢中的玻璃纤维在微裂纹和界面作用下被侵蚀、溶析,加快老化进程,降低强度。
  2)由于温差变化、热胀冷缩等因素影响,玻璃钢出现疲劳现象,玻璃钢内部残留的空隙、气泡在气温变化的条件下扩展,加快玻璃钢结构的损坏,降低强度。
  3)罐内储存含硫污水含有大量H2S、SO2气体,活动剧烈,长期运行渗入玻璃钢内,在缺陷处聚集使应力集中。同时储罐液位变化频繁,处于弹性变化状态下,使内衬玻璃钢受着交变应力作用,使内衬玻璃钢出现鼓包。
  以上3个原因造成储罐内衬玻璃钢产生裂缝,污水对罐体腐蚀相当严重,管壁厚度由原来6 mm变成2 mm~3 mm左右,局部出现腐蚀穿透现象,造成泄露,对装置环境造成侵害,必须采取有效措施进行维护。
  3 腐蚀防护措施
  对腐蚀减薄的罐体进行更换,针对环氧玻璃钢衬里存在的缺陷,对罐体内部采用聚脲(SPUA)防腐技术,聚脲防腐技术具有以下突出特点:
  1)力学性能:SPUA材料具有优异的综合力学性能,见下表:
  2)耐介质性能:SPUA耐介质性能十分突出,可耐绝大部分介质的长期浸泡。见下表:
  3)附着力:SPUA材料与金属、混凝土、塑料及木材有良好附着力,通过适当的配方筛选,可以得到附着力强度超过自身强度的体系。
  4)聚脲弹性体涂层,可在-45℃~120℃下长期使用,并能承受160 ℃的短时热冲击。
  具体施工如下:1)将罐内表面采用机械除锈,去除表面的氧化皮、铁锈等,达到无锈、无污、无尘、表面干燥的标准。2)采用手工涂刷聚脲专用底漆,底漆均匀涂刷至罐体内壁上。3)底漆固化4小时后,进行聚脲喷涂3 mm以上,喷涂1小时候,对涂层进行检测,厚度不达标、人为破坏点、气孔和针眼处及时进行修补,确保内衬层表面均匀、连续、无折皱、无汽泡或鼓包。
  4 结论
  采用聚脲(SPUA)防腐技术,通过1年的监测,该储罐使用效果良好,证明上述材料及方法具有良好的抗腐蚀、抗应力作用及热冲击的性能,值得广泛推广应用。