王杰，邱質彬，王恒，袁霖

(1.貴州華電桐梓發(fā)電有限公司，貴州 遵義 563200;2.華電電力科學研究院，杭州 310030)

1 煙囪鋼筒腐蝕概況

貴州某電廠2臺600 MW超臨界機組共用一根鋼套筒式煙囪，煙囪于2012年6月與機組同步投入運行。機組采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，無煙氣旁路，進入煙囪的煙氣溫度約45℃。煙囪運行約1年后，運行過程中發(fā)現(xiàn)有GD-APC雜化聚合結構防腐層碎片隨煙氣從煙囪出口飄出，檢查鋼內筒外表面未發(fā)現(xiàn)滲漏。停機后對鋼煙囪內表面進行檢查，原GD-APC雜化聚合結構防腐層出現(xiàn)大面積剝落(如圖1a所示)，部分鋼筒已直接與煙氣接觸，鋼筒開始發(fā)生腐蝕(如圖1b所示)，說明煙囪使用的原GD-APC雜化聚合結構防腐層已大面積失效。

2 檢驗結果及分析

2.1 脫落殘片宏觀形貌

圖2～圖4為現(xiàn)場收集的部分脫落殘片的宏觀照片，圖2為殘片的面層形貌，對比圖4可以看出，殘片面層呈細小龜裂狀，較粗糙，面層已無抗?jié)B效果，也不能起到減小摩擦的作用。龜裂原因可能有兩個:煙氣溫度起伏導致涂層出現(xiàn)龜裂;煙氣超溫導致面層有機材質損傷變質。在GD-APC涂層殘片面層可以發(fā)現(xiàn)平行狀的紋理，說明該涂層極有可能受過熱沖擊(溫度起伏)。

圖1 鋼內筒GD－APC防腐層檢查結果

圖2 GD－APC涂層殘片面層

圖3為殘片底層形貌，由圖3可以看出，底層凹坑多且較大，坑內存在黃色物質。涂層表面處理工藝要求GD-APC噴涂前表面粗糙度為75～120 μm，遠低于表面凹坑的直徑，說明在GD-APC噴涂前對基體進行的噴砂處理不達標;同時，凹坑中的黃色物質說明基體在噴涂前可能發(fā)生過銹蝕，而導致涂層與基體結合不緊密。

圖3 GD－APC涂層殘片底層

圖4為涂層截面形貌，由圖4可以看出，面層已完全脫落，涂層中間出現(xiàn)分層現(xiàn)象，說明涂層各層的施工未嚴格按工藝進行，同時也可能由于溫度突變導致涂層發(fā)生分離。

2.2 脫落殘片能譜(EDS)分析

為進一步分析脫落原因，對脫落涂層的底層進行EDS分析，ESD分析結果如圖5所示，圖5a中方框為EDS分析選取的分析區(qū)，圖5b～5f為選區(qū)中原子序數(shù)5以上各元素分布的EDS分析結果。結果顯示，涂層底面存在大量的Fe元素，應該是涂層破壞后煙氣腐蝕鋼筒后的腐蝕產物殘留在涂層背面;同時發(fā)現(xiàn)選區(qū)內存在相當多的Al元素，說明涂層在施工過程中采用剛玉砂(Al2O3)進行噴砂時工藝控制不嚴格，噴砂后的表面未及時進行噴涂且清掃不徹底，從而在基體與涂層之間產生了雜質，對涂層與基體的結合造成影響。

圖4 GD－APC涂層殘片截面

2.3 殘片破壞程度分析

為確定涂層的破壞程度，對涂層殘片進行了微觀分析。由圖6、圖7所示的涂層底層和面層形貌掃描電子顯微鏡(SEM)分析結果可以看出，涂層底層和面層已出現(xiàn)嚴重的龜裂現(xiàn)象;由圖8所示的中間纖維層形貌可以看出，中間層發(fā)生了部分開裂并存在孔洞，同時結合2.1章節(jié)中面層的觀察，可推斷該殘片已不能滿足防腐防滲的要求，涂層的破壞程度較高。

圖5 底層EDS分析

由此可以得出涂層脫落的原因為:(1)涂層施工過程中未嚴格進行工藝控制，導致涂層與基體間、涂層與涂層間結合不緊密;(2)涂層運行過程中遇到熱突變導致涂層發(fā)生開裂;(3)涂層的有機質在高溫煙氣中可能發(fā)生了變質導致強度降低。

由涂層的表面形貌以及微觀形貌來看，殘片涂層已不再適用于防滲防腐;同時，由于整體運行環(huán)境惡劣，現(xiàn)已出現(xiàn)大量殘片飄出現(xiàn)象，有必要對煙囪內涂層進行整體的檢測評估。

圖6 涂層底層形貌二次電子SEM分析

圖7 涂層面層形貌二次電子SEM分析

圖8 涂層中間層形貌二次電子SEM分析

3 建設及運行建議

3.1 建設階段

在進行GD-APC雜化聚合結構防腐層建設時，應采取以下措施提高防腐層建設質量。

(1)合理設計關鍵部位(如牛腿、陰陽角等)的施工方案及用材。設計單位在防腐施工設計階段應充分考慮雜化聚合結構層與基底材料的物理特性差異、煙囪不同部位的防護要求差異等，進行合理的、有針對性的設計，應至少包含施工工藝要求、方案設計及檢驗規(guī)程等。

(2)加強施工過程中的監(jiān)督檢驗工作，按照設計方案提供的材料參數(shù)、施工工藝要求以及檢驗規(guī)程來設計過程管理方案，對用材的品質、數(shù)量、庫管以及施工流程進行嚴格管理，其中應特別加強環(huán)境條件、材料配比、施工時間、噴砂質量以及涂層養(yǎng)護流程的管理。

3.2 運行階段

(1)機組及脫硫系統(tǒng)應平穩(wěn)、可靠運行，減少煙氣參數(shù)變化對煙囪防腐層穩(wěn)定性的影響。

(2)定期對煙囪防腐運行情況進行巡查，以“逢停必查”的原則安排煙囪內部檢查，及時對已發(fā)生腐蝕或存在腐蝕隱患的部位進行修復。