1 前言

    近幾年，在大型高爐上高爐煤氣干法袋式除塵技術得到廣泛應用。與傳統濕法除塵相比，干法袋式除塵具有節水、節電且投資少等優點，但經干法除塵的高爐煤氣對管道內部的腐蝕嚴重，干法除塵時噴淋塔前管道冷凝水掛片的腐蝕速率比濕法除塵的腐蝕速率高兩個數量級（大約是50倍），因此普通的防腐形式（如環氧煤瀝青等）已起不到根本作用[1,2]，需要針對使用介質特點和腐蝕原因分析尋找一種可靠、長效的重防腐材料。乙烯基酯樹脂玻璃鱗片（vinyl ester resin glass flake,簡稱：VEGF）復合材料做為重防腐材料的重要首選，在經過多個高爐煤氣管道防腐工程的驗證之后，已被確立為目前高爐煤氣管道內壁防腐的最佳選擇。

2 高爐煤氣管道內壁腐蝕特點及防護材料比較

2.1 高爐煤氣內壁腐蝕特點

高爐煤氣管道發生腐蝕的部位主要是管道和設備的底部，波紋管下部的波峰上，而且腐蝕均由內部發展到外部的點腐蝕[2]。由于濕法除塵可以通過文氏管或洗滌塔將煤氣中的腐蝕性成分（如SO2、SO3、Cl2、H2S等）通過溶解或反應去除，而干法除塵的腐蝕性成分只能隨煤氣的流動進入下道工序，并可以伴隨著煤氣的降溫、水份的析出而進入冷凝水，形成高腐蝕性的酸[3]，大量的留存著的煤氣冷凝水在局部有時能達到煤氣管道的四分之一高度。對于高爐煤氣冷凝水的化學分析結果見表1（取自某鋼廠煤氣管道后半段軋鋼區）。 

表1 高爐煤氣管系中冷凝水成分[4]

從表1的分析結果可以看出，冷凝水的總含鹽量很高，PH值為2~3，其中Cl-的含量高達6 548mg/L。而一般的高爐煤氣冷凝水PH值為6~7，接近中性，Cl-的含量約為361mg/L[3]。

2.2 高爐煤氣管道內壁采用的防腐蝕材料選擇[5]

在2015年，鋼鐵研究總院就對從眾多耐腐蝕材料中篩選出來的四種材料進行了試驗：

  ①乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥(以下簡稱“VEGF膠泥”,河北秉和防腐材料有限公司)；

②改性厚漿環氧防腐涂料(以下簡稱“環氧涂料”,河北秉和防腐材料有限公司)；

③聚脲涂料（北京中冶和坤防腐工程有限公司）；

④環氧鱗片膠泥（河北秉和防腐材料有限公司）。

試驗結果如表2。其中浸泡溶液為Cl-為208g/L，SO42-為0.2g/L,PH=1。

表2 腐蝕試驗結果

3 VEGF復合材料特點及應用介紹

3.1 VEGF復合材料的特點[6]

常規的VEGF復合材料為VEGF鱗片膠泥（涂料），其中VEGF是乙烯基酯樹脂玻璃鱗片的英文vinyl ester resin glass flake的縮寫，是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10%-40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的。VEGF鱗片膠泥或涂料含有的玻璃鱗片，在其施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結構。腐蝕介質在固化后的膠泥中的滲透必須經過無數條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。

所以，針對高爐煤氣管道內壁防腐的VEGF材料具有以下特點：

⑴ 耐腐蝕性能好。采用耐高溫、耐含氯等化學介質的酚醛環氧乙烯基酯樹脂。

⑵ 較低的滲透率。鱗片涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環氧樹脂涂料高6-15倍。

⑶ 涂層具有較強的粘結強度、附著力和抗沖擊強度，涂層不易產生龜裂、分層或剝離。

⑷ 耐溫（熱沖擊）性能較好。鱗片涂層的線膨脹約為11.5×10-6m/ m·℃,鋼鐵的線膨脹系數為12.0×10-6 m/ m·℃，兩者之間比較相近。

⑸ 耐磨性好。鱗片涂層在固化后的硬度較高，且有韌性。

⑹ 工藝性較好。具有當場配制和室溫下固化的特點，解決低溫氣候的固化問題和施工間隔時間的問題；另具有修補性好的特點，在VEGF材料涂層使用幾年后，若出現遭損壞的情況，只需在該處作簡單的處理即可進行修復，并可繼續使用而不影響使用性能。

3.2 VEGF復合材料涂層成型工藝

常規的VEGF復合材料根據粘度的不同主要分為兩種，即VEGF鱗片膠泥和VEGF鱗片涂料。其中的VEGF鱗片膠泥成泥狀，主要適合抹涂(鏝刮)工藝，其特點是一次性成膜厚；而VEGF鱗片涂料則比較稀，根據工藝的區別又可分為噴涂型和刷（滾）涂型。這幾種材料的涂層成型工藝參數對比見表3.

表3  VEGF鱗片膠泥（涂料）的工藝參數比較

3.3 VEGF復合材料在高爐煤氣管道防腐中的常用結構形式

    根據VEGF材料的工藝性能不同，主要存在三種不同的成型工藝：抹涂、滾涂和噴涂，因而在高爐煤氣管道防腐實際應用時就又三種對應的不同結構。

3.3.1 VEGF鱗片膠泥2mm結構

    該結構主材采用VEGF高溫玻璃鱗片膠泥，使用鏝刮工藝，結構為1底2中1面，如圖1：

圖1 高溫玻璃鱗片膠泥襯里（約2.0mm）

該結構的優點是：施工方便，對工人操作要求稍低，涂層厚度可以做到較厚；

缺點是：用人工多，涂層厚度難以保證均勻，外觀欠缺美觀。

在高爐煤氣管道實際應用時，管道或設備內壁的近底部1/3采取的是標準的2mm結構，即中間層做兩層，其他部位的中間層只做一層，厚度約為1~1.2mm。管道的變徑處、迎風面以及接口和法蘭處均采取FRP（玻璃鋼）防磨、加強處理。

3.3.2 VEGF鱗片涂料1.5mm結構（滾涂）

該結構主材采用適用滾涂工藝的VEGF高溫玻璃鱗片涂料，結構為1底4中1面，如圖2：

圖2 高溫玻璃鱗片涂料襯里（約1.5mm）

該結構的優點是：施工方便，對工人操作要求低，涂層比較均勻，比較美觀；

缺點是：用人工多，涂層次數多，因由涂裝間隔要求而工期耗時多。

在高爐煤氣管道實際應用時，管道或設備內壁的近底部1/3采取的是標準的1.5mm結構，即中間層做四層；為節約投資，其他部位的中間層只做兩層，厚度約為0.8~1.0mm。管道的變徑處、迎風面以及接口和法蘭處同樣均需采取FRP（玻璃鋼）防磨、加強處理。

3.3.3 VEGF鱗片涂料1.5mm結構（噴涂）

該結構主材采用適用噴涂工藝的VEGF高溫玻璃鱗片涂料，結構為1底2中1面，如圖3：

圖3 高溫玻璃鱗片涂料襯里（約2.0mm）

該結構的優點是：施工方便，涂層均勻、美觀；

缺點是：設備投資多、對工人操作要求高。

在高爐煤氣管道實際應用時，管道或設備內壁的近底部1/3采取的是標準的2.0mm結構，即涂料層噴涂三層；為節約投資，其他部位只噴涂兩層，厚度約為1.0~1.2mm。管道的變徑處、迎風面以及接口和法蘭處同樣均需采取FRP（玻璃鋼）防磨、加強處理。（關于噴涂層數，因在實際操作時其厚度與噴槍停留時間有關，所以可能噴涂兩遍即能達到2mm。）

4 VEGF復合材料的實際應用

  首鋼遷鋼2#高爐，爐容2 500 m3，高爐煤氣管道內壁防腐蝕主材料采用VEGF復合材料（乙烯基樹脂玻璃鱗片涂料），運行半年后從管道外觀看無腐蝕漏水、漏氣現象，進入管道內檢查確認管道內壁防腐涂料完整，無鼓泡玻璃現象，運行狀況良好[7]。

   首鋼京唐鋼鐵廠特大高爐，爐容5 500 m3，高爐煤氣管道內壁防腐蝕主材料采用VEGF復合材料（乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥）。其做法為：對管道內壁經過相應金屬處理后，采用乙烯基樹脂底涂，80~100μm，中間涂料為乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥，厚度為800~1000μm，乙烯基樹脂面漆，厚度為80~100μm。對煤氣溫度120℃以下管道，涂層厚度為300μm。該工程與2009年5月22日正式投產， 2010年1月進入管道內壁檢查，涂層表面完整，沒有起層現象，管道外壁也未見腐蝕穿孔滴水現象，保護效果顯著[5]。

5 結語

試驗和實踐證明，VEGF復合材料應用于高爐煤氣管道內壁防腐是可靠、有效的，值得大力推廣。具體到VEGF復合材料因由三種不同的成型工藝：鏝刮、滾涂、噴涂，這三種工藝和結構各有優缺點，考慮到作業面窄、作業量大以及對涂層性能的較高要求，推薦使用噴涂（高壓無氣）的工藝和結構。