Abstrcact This article describes the characteristics of the vinyl ester resin glass flake (VEGF) compounds, as well as the corrosion state and anti-corrosion in gas pipeline inwall of domestic blast furnace. Through proposing the different anti-corrosion structure and construction of technology ,for VEGF material in the application in gas pipeline inwall anti-corrosion of blast furnace provide important reference.

Keywords VEGF compounds；blast furnace gas；pipeline inwall anti-corrosion

1 前言

近几年，在大型高炉上高炉煤气干法袋式除尘技术得到广泛应用，与传统湿法除尘相比，干法袋式除尘具有节水、节电且投资少等优点，但经干法除尘的高炉煤气对管道内部的腐蚀严重，干法除尘时喷淋塔前管道冷凝水挂片的腐蚀速率比湿法除尘的腐蚀速率高两个数量级（大约是50倍），因此普通的防腐形式（如环氧煤沥青等）已起不到根本作用^[1,2]，需要针对使用介质特点和腐蚀原因分析寻找一种可靠、长效的重防腐材料。乙烯基酯树脂玻璃鳞片材料（vinyl ester resin glass flaked compouns,简称：VEGF材料）做为重防腐蚀材料的重要首选，在经过多个高炉煤气管道防腐工程的验证之后，已被确立为目前高炉煤气管道内壁防腐的最佳选择。

2 高炉煤气管道内壁腐蚀特点及防护材料比较

2.1 高炉煤气内壁腐蚀特点

干法除尘的高炉煤气管道发生腐蚀的部位主要是管道和设备的底部，波纹管下部的波峰上，而且腐蚀均由内部发展到外部的点腐蚀^[2]。这主要是由于湿法除尘可以通过文氏管或洗涤塔将煤气中的腐蚀性成分（如SO₂、SO₃、Cl₂、H₂S等）通过溶解或反应去除，而干法除尘的腐蚀性成分只能随煤气的流动进入下道工序，并可以伴随着煤气的降温、水份的析出而进入冷凝水，形成高腐蚀性的酸^[3]，大量的留存着的煤气冷凝水在局部有时能达到煤气管道的四分之一高度。对于高炉煤气冷凝水的化学分析结果见表1（取自某钢厂煤气管道后半段轧钢区）。

表1 高炉煤气管系中冷凝水成分^[4]

项目

总含盐量/(mg·l^-1)

电导率/(us·cm^-1)

总硬度/(mg·L^-1)

Cl^-

/( mg·L^-1)

PH值

SO₄^2-

/( mg·L^-1)

结果

7 623

7 864

3 265

6 548

2.23

11.0

从表1的分析结果可以看出，冷凝水的总含盐量很高，PH值为2~3，其中Cl^-的含量高达6 548mg/L。而一般的高炉煤气冷凝水PH值为6~7，接近中性，Cl^-的含量约为361mg/L^[3]。

氯离子具有较强的渗透能力，一定浓度下就连316L不锈钢也无法抵御其腐蚀，因而需要一种抗渗透能力很好的材料作为其防腐蚀材料，而常规的溶剂型防腐蚀涂料等很难适合其使用工况条件。

2.2 高炉煤气管道内壁采用的防腐蚀材料选择^[5]

早在2007年，钢铁研究总院就对从众多耐腐蚀材料中筛选出来的四种材料进行了试验：

①乙烯基树脂玻璃鳞片材料(以下简称“VEGF材料”,上海富晨化工有限公司)；

②改性厚浆环氧防腐涂料(以下简称“环氧涂料”,厦门双瑞船舶涂料有限公司)；

③聚脲涂料（北京中冶和坤防腐工程有限公司）；

④环氧鳞片胶泥（佐敦涂料有限公司）。

试验结果如表2。其中浸泡溶液为Cl^-为208g/L，SO₄^2-为0.2g/L,PH=1。

表2 腐蚀试验结果

涂层体系	试验条件
涂层体系	常压浸泡(一)60℃，360h	常压浸泡(二)60℃/360h+102℃(沸腾)/408h	高温高压浸泡180℃，饱和蒸汽压 24h，120h	高压釜浸泡60℃/360h+102℃(沸腾)/408h+102℃(饱和蒸汽压)/12h
VEGF材料	涂层完好	涂层完好	24h,120h试样表面均红褐色，有白色和褐色斑点，为外来物附着。涂层本身完好，无起泡，无裂纹，无破损脱落。	涂层完好
环氧涂料	涂层完好	涂层完好	24h试样表面稍有变色，涂层鼓泡，冷却后鼓泡缩小，局部破裂脱落。120试样表面红褐色，涂层已鼓泡，粉化，破裂脱落。	涂层完好
环氧胶泥	涂层完好	涂层完好	24h试样表面红褐色，涂层在两次涂装层间裂开，未脱落，未起泡。120h试样表面红褐色，在两次涂装层间裂开，局部脱落，未起泡。	涂层表面有多条纵向裂纹，无起泡，无脱落
聚脲	涂层完好	表面灰褐色,涂层起泡、溶解,部分脱落	24h试样表面灰褐色，涂层起泡，溶解，大部分已脱落。
总结	高、低温实验结果表明，涂层耐蚀顺序为：VEGF材料、环氧胶泥、环氧涂料、聚脲；其中VEGF材料性能最佳。

上述实验表明，各种材料选择比较的结果是：VEGF材料最适合高炉煤气管道的内壁防腐。

3 VEGF材料特点及应用介绍

3.1 VEGF材料的特点^[6]

VEGF材料是以乙烯基酯树脂材料为主材加入10%-40%片径不等玻璃鳞片等材料配制而成的。由于材料中含有的玻璃鳞片，在材料施工完毕后，扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大的延长，相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。VEGF材料的主要粘结材料为乙烯基酯树脂，目前在国外已经很少采用环氧树脂用于防腐蚀工程制作了，一般情况下会采用环氧树脂改性的乙烯基酯树脂，乙烯基树脂正逐渐成为防腐蚀材料的首选材料。环氧乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制得。它保留了环氧树脂的基本链段，又具有不饱和聚酯树脂的良好工艺性能，而这些特殊的化学结构赋予了乙烯基树脂较环氧树脂更好的工艺特性、耐腐蚀性和耐候性。由于乙烯基树脂不含有惰性溶剂，所以乙烯基酯树脂在固化后不较环氧树脂体系具有更好的抗渗性比环氧树脂。

总结针对高炉煤气管道内壁防腐的VEGF材料，具有以下特点：

⑴ 耐腐蚀性能好。采用耐高温、耐酸碱、耐含氯等化学介质的乙烯基酯树脂。

⑵ 较低的渗透率。鳞片涂层的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高6-15倍。

⑶ 涂层具有较强的粘结强度、附着力和抗冲击强度，涂层不易产生龟裂、分层或剥离。

⑷ 耐温（热冲击）性能较好。鳞片涂层的线膨胀约为11.5×10^-6m/ m·℃,钢铁的线膨胀系数为12.0×10^-6 m/ m·℃，两者之间比较相近。这种性能可以有效保证高炉煤气管道在北方冬季严寒等恶劣天气下可靠使用。

⑸ 耐磨性好、具有一定韧性。鳞片涂层在固化后的硬度较高，且有韧性，管道在有限的变形情况下也不会破坏涂层。

⑹ 工艺性较好。具有当场配制和室温下固化的特点，解决低温气候的固化问题和施工间隔时间的问题；另具有修补性好的特点，在VEGF材料涂层使用几年后，若出现遭损坏的情况，只需在该处作简单的处理即可进行修复，并可继续使用而不影响使用性能。

3.2 VEGF材料涂层成型工艺

VEGF材料根据施工工艺的不同主要分为两种，即VEGF胶泥和VEGF涂料。其中的VEGF胶泥主要适合抹涂(镘刮)工艺，其特点是一次性成膜厚；而VEGF涂料则可适用喷涂工艺和刷（滚）涂工艺。这几种材料的涂层成型工艺参数对比见表3.

表3 VEGF胶泥（涂料）的工艺参数比较

项目	成型工艺	用量 /(kg/m²*道)	成膜厚度/(mm/遍)	比重	备注
VEGF胶泥	抹涂(镘刮)	1.5~1.7	0.8~1.0	约1.35	底涂、面涂配套
VEGF涂料（滚涂型）	滚涂(刷涂)	0.3~0.35	0.1~0.3	1.15-1.30	底涂、面涂配套
VEGF涂料（喷涂型）	喷涂	1.0~1.5	0.60~1.0	1.15-1.30	底涂、面涂配套

3.3 VEGF材料在高炉煤气管道防腐中的应用形式

3.3.1 基本情况

在高炉煤气管道实际应用时，结合考虑防腐成本，防腐厚度及结构一般按如下处理：

表4 高炉煤气管道内壁各部位防腐结构表

序号	防腐部位	结构	备注
1	管道或设备内壁的近底部1/3	标准结构	厚度约1.5~2.0 mm
2	管道或设备内壁其他部分	标准结构基础上减薄	厚度约1.0~1.5 mm
3	管道的变径、迎风面、法兰等处	玻璃钢（ FRP）增强	厚度约2.0~3.0 mm

3.3.2 具体结构

根据VEGF材料的工艺性能不同，主要存在三种不同的成型工艺：抹涂、滚涂和喷涂，因而在高炉煤气管道防腐实际应用时就又三种对应的不同标准结构及相应增强结构。

3.3.2.1 VEGF胶泥2mm结构

该结构主材采用VEGF胶泥，使用镘刮工艺，结构为1底2中1面，如图1：

SHAPE \* MERGEFORMAT

涂层厚度

0.20 mm

VEGF胶泥层（第二层）

0.80 mm

VEGF胶泥层（第一层）

0.80 mm

底涂层

0.20 mm

图1 VEGF胶泥衬里（约2.0mm）

该结构的优点是：施工方便，对工人操作要求稍低，涂层厚度可以做到较厚；缺点是：用人工多，涂层厚度难以保证均匀，外观欠缺美观。

3.3.2.2 VEGF涂料1.5mm结构（滚涂）

该结构主材采用适用滚涂工艺的VEGF涂料，结构为1底4中1面，如图2：

SHAPE \* MERGEFORMAT

涂层厚度

0.25 mm

VEGF涂料层（第四层）

0.25 mm

VEGF涂料层（第三层）

0.25 mm

VEGF涂料层（第二层）

0.25 mm

VEGF涂料层（第一层）

0.25 mm

底涂层

0.20 mm

图2 VEGF涂料衬里（约1.5mm）

该结构的优点是：施工方便，对工人操作要求低，涂层比较均匀，比较美观；缺点是：用人工多，涂层次数多，因由涂装间隔要求而工期耗时多。

3.3.2.3 VEGF涂料1.5mm结构（喷涂）

该结构主材采用适用喷涂工艺的VEGF涂料，结构为1底2中1面，如图3：

VEGF涂料层（面层）	涂层厚度	0.60 mm
VEGF涂料层（第二层）		0.60 mm
VEGF涂料层（第一层）		0.60 mm
底涂层		0.20 mm

SHAPE \* MERGEFORMAT

图3 VEGF涂料衬里（约2.0mm）

该结构的优点是：施工方便，涂层均匀、美观；缺点是：设备投资多、对工人操作要求高。

3.3.2.4 VEGF材料增强结构

VEGF面涂（面层）	涂层厚度	0.20 mm
FRP增强层（2层）		0.8~1.2 mm
VEGF材料层（2~4层）		1.0~1.6 mm
底涂层		0.20 mm

SHAPE \* MERGEFORMAT

图4 VEGF-FRP增强衬里（约3.0mm）

该结构用于管道的变径处、迎风面以及接口和法兰等需防磨、加强处理部位。

4 VEGF材料的实际应用

首钢迁钢2#高炉，炉容2500 m³，高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用VEGF材料（VEGF涂料），运行半年后从管道外观看无腐蚀漏水、漏气现象，进入管道内检查确认管道内壁防腐涂料完整，无鼓泡玻璃现象，运行状况良好^[7]。

首钢京唐钢铁厂特大高炉，炉容5500 m³，高炉煤气管道内壁防腐蚀主材料采用VEGF材料。其做法为：对管道内壁经过相应金属处理后，采用VEGF底涂，80~100μm，中间涂料为VEGF胶泥，厚度为800~1000μm，VEGF面涂，厚度为80~100μm。对煤气温度120℃以下管道，涂层厚度为300μm。该工程与2009年5月22日正式投产， 2010年1月进入管道内壁检查，涂层表面完整，没有起层现象，管道外壁也未见腐蚀穿孔滴水现象，保护效果显著^[5]。