FRP在防腐蝕領域的應用

    以樹脂為基體的復合材料作為化學工業的耐腐蝕材料已有50多年歷史,由于樹脂基復合材料強度高、無電化學腐蝕現象、導熱系數低,具有良好的保溫性能及電絕緣性能,制品內壁光滑、流體阻力小、維修方便、重量輕、吊裝運輸方使,乙廣泛用于石油、化肥、制鹽、制藥、造紙、海水淡化、生物工程、環境工程及金屬電鍍等工業中。
    在環境保護領域中的應用
    隨著工業的發展,環境污染問題已成為普遍關心的問題之一,許多投入巨大人力、物力,致力于環境保護工業這一新興工業部門。
    玻璃鋼在給排水管道工程中已得到了廣泛的應用,近幾年,越來越多的廢水處理系統的管道用玻璃鋼制造,一個基本原因就是廢水的耐蝕介質的種類和腐蝕性能都在不斷增加,這就要求使用耐蝕性能更好的材料,而耐腐蝕玻璃鋼是滿足這種需求的好材料。
    復合材料在環境保護方面應用包括一般工業廢氣處理、油水處理、含毒物質污水處理、垃圾焚化處理及城市廢水脫臭處理等。例如,20世紀70年代我國從美國引進全套技術的江西貴溪冶煉廠硫酸吸收塔,即采用FRP材料建造,使用效果很好。此外,國內較多玻璃鋼廠家制造的各類酸霧洗滌塔、吸收塔,也是FRP在環保領域應用的具體實例。
    在氯堿工業中的應用
    氯堿工業是玻璃鋼作耐腐蝕材料的早應用領域之一,目前玻璃鋼已成為氯堿工業主要材料。玻璃鋼已用于各種管道系統、氣體鼓風機、熱交換器外殼、鹽水箱,乃至泵、池、地坪、墻板、格柵、把手、欄桿等建筑結構上。同時,玻璃鋼也開始進入化工行業的各個領域。
    在造紙工業中的應用
    造紙工業以木材為原料,制紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等,對金屬有極強的腐蝕作用,唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環境。玻璃鋼材料已在一些的紙漿生產中顯現其優異的耐蝕性。
    在冶金及金屬表面處理工業中的應用
    冶金工業,尤其是有色冶金工業,在生產過程中大量使用諸如硫酸、鹽酸等強腐蝕性酸性介質,給生產設備和廠房帶來嚴重腐蝕。在這類工廠中,大量采用耐腐蝕性的FRP儲槽、電解槽、設備內襯等,以及各類酸霧洗滌塔、凈化塔、酸洗 車間廢氣排放用FRP煙囪、硫酸尾氣排放用FRY煙囪、FRP格柵、操作平臺等已成為國內冶金工業降低腐蝕損失、提高設備和裝備使用壽命的要手段。
    在這些應用中,應該以冶金部建筑研究總(中冶集團建筑研究總院)于1977年在沈陽冶煉廠建造的全FRP硫酸尾氣煙囪規模大:高度102米、內徑2.5米,采用混凝土框架作為承重結構,FRP煙囪簡體則采用承插式結構相連接、密封。
    此外,在有色冶金企業的造礦工段,也大量采用FRP溜槽、FRP耐腐蝕耐磨管道及泵閥等設備。
    金屬表面處理廠所使用的酸,大多為鹽酸,基本上用玻璃鋼是沒有問題的。
    在火力發電及輸電行業的應用
    火力發電以燃煤及燃沒為主,發電廠中一般管道或廢水處理設備均可用玻璃鋼制品,而排煙脫硫裝置則為防蝕之重點。
    在國外,火力發電廠幾乎所有涉及到耐腐蝕的設備或設施,均為FRP材料制造,此外,還有大量的FRP產品被美國火電廠大量采用。例如FRP煙道、FRP脫硫吸收塔(直徑可達24英尺,高度可達120英尺)、FRP噴淋管、石灰漿液輸送管及石膏漿液回收管、石灰漿液儲罐、FRP廢液輸送管及儲罐等,幾乎所有需要防腐蝕功能、使用溫度不超過180℃的設備及設施,均采用FRP材料制造。
    據07年剛剛考察過美國電廠的電力設計技術人員介紹,在美國火電行業新建的脫硫煙囪中,大約80%以上采用耐腐蝕、耐溫型FRP材料作為混凝土煙囪的防腐蝕內筒。
    在歐洲,將FRP用于濕法脫硫煙氣排放系統則是采用了另外一種形式――煙塔合一,也就是說,采用大口徑FRP管道作為排煙道,將經過濕法脫硫塔脫硫后的腐蝕性煙氣,排入冷卻塔,利用冷卻塔內的上升氣流,將腐蝕煙氣排入大氣層,通過大氣的流動而將這些腐蝕性煙氣進行稀釋。這類項目已在國內建造了2個。
    在FRP排煙筒的應用中,以美國、日本的應用案例多,使用歷史長。在美國已有安全使用30年的FRP煙囪應用業績,日本則是使用數量眾多,僅使用昭和公司樹脂的案例就超過了300個,但口徑較小。
    在國內,中冶集團建筑研究總院(冶金部建筑研究總院)早在1976年就開始建造FRP煙囪,用于腐蝕嚴重的鋼鐵酸洗廠房排煙筒、有色冶金工廠的硫酸尾氣排放煙囪,是國內早從事此項應該技術研發、建造的單位。近幾年,又先后配合其他單位進行FRP煙囪設計、建造技術的研究。
    自國內大規模開展火電廠煙氣脫硫項目后,脫硫后濕煙氣對混凝土煙囪的嚴重腐蝕性日益顯露出來。
    在此情況下,該院又先后與多家電力設計院進行電力煙囪的防腐蝕技術研究、調查,后將美、日、歐洲等已有30多年成功應用歷史的大型FRP煙囪設計、制造及安裝技術引入國內,并在2006年獲得了建造國內座大型電力FRP煙囪的合同,其高度為180米,內徑6.6米,設計使用溫度160℃。該項目無論是在應用行業、煙囪高度、內徑、還是使用溫度方面,均開啟了國內FRP應用的先例,并得到美國相關公司的配合,成為國內外進行FRP新產品研發和建造技術合作的典范。該項目已于2007年3月22日安裝就位,并在2007年6月16日通過了由業主、監理及京冶公司三方共同進行的煙囪內壁質量驗收。
    在輸電行業,FRP在國內的應用還僅限于FRP絕緣電工梯、絕緣子的制造和應用,而在國外,早就開始將FRP用作電線桿、超高壓絕緣子、各類電工設施配件。
    在海水淡化中的應用
    海水淡化分為傳統蒸餾法及反滲透膜法,由于海水十分容易侵蝕鐵質材料,故淡化廠內大部分的管道及容器均使用玻璃鋼制品。
    在醫藥工業上的應用
    藥品種類繁多,每種原料有所不同,特別是原料藥的合成過程,實際就是化工生產的過程一種,對設備的腐蝕性極強,稍有不慎就會造成嚴重后果。FRP材料由于其本身所具備的獨特優點,因此被廣泛用于醫藥工業生產的各個階段,并使應用單位獲得明顯的經濟效益。
    運輸用途
    玻璃鋼在槽車上的使用,已證實比橡膠內襯實用,例如在鹽酸的運輸上,橡膠內襯已證實會因沉淀物而穿孔,而沉淀物正是大多數鹽酸存在的問題,除非為100℃的純鹽酸。從眾多實例中,已證實用乙烯基樹脂來制槽體或作內襯是正確的選擇。此乃乙烯基樹脂除具備優良耐化學特性外,更具有良好的機械特性及耐疲勞性,可以適應道路運輸受力構件力學性能的要求。
    在國內,目前不僅汽車運輸的小型儲罐(槽車)幾乎全部由FRP材料制造,而且在鐵路運輸用的大型罐車(容量達60噸)也開始大量采用,取得了明顯的經濟效益和社會效益。