1尿素造粒塔腐蚀机理分析

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1、1　尿素造粒塔腐蚀机理分析1.1　尿素的吸湿性和潮解度尿素[co(nh2)2]结晶是一种易溶解的微碱性有机物,80℃以下不易分解,在干燥状态下一般对混凝土不产生化学腐蚀,但潮解后形成的尿液对混凝土有极强的渗透性,尿素的吸湿性和潮解度如表1、表2所示[1]。1.2　尿素造粒塔内部腐蚀的机理1.2.1　尿液的腐蚀　　尿素颗粒易潮解,呈微碱性,常含有少量nh3、硫酸盐、水蒸气等物质,造粒塔中易出现固体、液体、气体3种形态,温度从喷头处的140℃到刮料平台,逐步冷却到60~70℃。混凝土中含有大量气孔,尿素液体易在气孔中结晶膨胀,当尿液水份挥发后,

2、便形成白色条状或棒状结晶残存于混凝土结构中,其结晶后的体积比原体积大1. 67~1. 93倍,产生85mpa以上的结晶胀力[2],远远超过了混凝土极限强度,因而混凝土被破坏,尿素液体再溶解→结晶→膨胀→破坏反复进行,会造成极大破坏,特别是在喷头处尤为严重。1.2.2　冲刷腐蚀刮料平台表面与刮料机板下端有20mm间隙,溶融尿液由造粒塔头喷下到达刮料平台前冷却凝结成1. 8mm左右的小颗粒,在刮料机轴附近由于热胀冷缩原因易出现缺陷,冲刷及渗漏较为严重。1.2.3　碱集料效应和碳化腐蚀尿素造粒塔内,co2浓度往往比自然状态高10~15倍, co

3、2与水泥中的ca(oh)2作用形成caco3和h2o,h2o的析出引起混凝土收缩,轻则附加内应力,重则使混凝土形成微小裂缝,降低混凝土温度并促使破坏加剧,当ca(oh)2减少到一定浓度时, ph下降到临界值, ph<9. 8时,钢筋开始从内部腐蚀。1.3　尿素造粒塔外部腐蚀的机理化肥厂中大气成分比一般环境复杂,主要为nh3、co2等。影响大气腐蚀的重要因素有相对湿度、大气污染指数、灰尘及颗粒、气温及其变化、风沙磨蚀等。另外紫外线破坏防腐介质,易引起防腐材料的老化。2　对防腐蚀材料的要求2.1　附着力强尿素造粒塔内防腐材料必须与塔本身的附着力

4、强,与塔形成一体,不开裂,虽然目前使用的防腐蚀材料与混凝土表面有良好的浸润性,但对于新塔来说,水泥凝固过程中生成的碱(主要成分ca(oh)2)降低了涂层附着力。2.2　耐蚀性优良由于造粒塔内温度最高在140℃左右,并且随着产能的提高,温度有增加的趋势,熔融尿液易浸入,所以防腐蚀材料必须耐高温、抗渗性好、耐介质腐蚀。2.3　抗粘塔能力好尿液易在塔内壁结块,当附着力小于重力时,易脱落,这一过程中易造成内层防腐层脱落和破坏,从而破坏了造粒塔内壁的整体防腐蚀,因此防腐层要有一定的平整性和光洁度,使尿液不粘塔,不形成大块脱落[3]。3　尿素造粒塔的防

5、腐技术3.1　混凝土加入添加剂为有效减少尿液进入多孔性水泥中,向混凝土中加入密实剂(减水剂)增加水泥活性,降低表面张力,大大减少因水份蒸发而出现的裂缝、气孔,使混凝土结构的致密性和硬度大大提高,试验证明加入0. 3% ~0. 7%减水剂,可减少加水量10% ~20%。常用尿素造粒塔防腐用密实剂有: fm密实剂、mnd密实剂、fdn密实剂、fdn-2减水剂[4],但加入密实剂后不得减少水泥用量。在混凝土中加入2% ~4%“r2-2”钢筋阻锈剂,使钢筋表面钝化,延缓钢筋腐蚀速度,也提高了造粒塔的密实度。3.2　造粒塔内壁的防腐优化造粒塔内部的防

6、腐是整个造粒塔防腐的关键所在,目前国内较常用的做法有防腐蚀涂料、单一玻璃钢防腐、复合树脂玻璃钢防腐、玻璃鳞片防腐、阳离子氯丁胶乳水泥砂浆等等。3.2.1　防腐蚀涂料涂料品种包括:氯磺化聚乙烯、聚氨基甲酸酯、环氧氨基涂料、氨乙烯-偏氯乙烯等。主要目的在于依靠有机涂层,在塔壁表面形成连续、致密的涂膜,防止尿液渗透。但因涂层薄,抗渗效果差,不耐冲刷,而且需要经常重涂,易产生细微裂纹,引起尿液腐蚀,同时有些涂料配套又存在问题,故成功的事例很少。另外,属于有机非金属材料类的各种涂料,基本上为室温成型,同时含有大量的可挥发性溶剂。施工过程中由于溶剂的挥

7、发使混凝土表面产生缺陷,这就为介质的渗透提供了通道,导致抗渗透性较差。所以在现代防腐蚀材料的发展中,很少采用防腐蚀涂料对内壁进行腐蚀防护。3.2.2　玻璃钢衬里玻璃钢衬里是目前使用最普遍的造粒塔防腐蚀衬里之一,但在多年的实际应用过程中,经常出现鼓泡、脱粘,甚至大面积脱落等损坏现象,使用效果并不能令人满意,究其原因,这是由玻璃钢自身的固有性质、基体材料的选择及施工工艺所决定的。由于混凝土基体为多孔结构,在玻璃钢衬里施工中,会将大量的空气封闭在接触界面,形成空泡,当环境温度升高时,空泡中的空气会发生体积膨胀,使衬里与混凝土基体局部脱离,出现鼓泡

8、、起壳等现象,所以一般情况不推荐玻璃钢(frp)衬里的使用温度高于70℃。而造粒塔内侧高温区的温度一般为80~140℃,使其在高温区使用受到了限制。由于玻璃钢衬里的本身固有特性,