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聚合物砂浆衬里管道防腐蚀技术

  
评论: 更新日期:2016年04月21日

秦山核电站三期工程采用聚合物砂浆诲水管道的衬里,增加抗蚀能力,满足电站安全运行40年的要求。上海金山石化总厂DNl800mm海水钢质管道所采用的衬里材料是有机硅聚合物砂浆,经过近25年运行,如今仍完好如初。而用普通水泥砂浆,仅用10年就被腐蚀剥落,钢质管道被腐蚀穿孔。
  海水中含有镁和钠的氯酸盐,与混疑土中钙和硅发生化学反应生成石膏析出,反应如下。
 

3CaO·SiO2+6H20→3Ca(OH)2+3H2SiO3

  生成的Ca(OH)2即与海水中NaCl、MgC12进行置换反应,即
 

Ca(OH)2+MgCl2→Mg(OH)2+CaCl2
Ca(OH)2+NaCl→2NaOH+CaCl2

  随着CaCl2的溶析Mg(OH)2则生成化石结晶体膨胀,表面为松散的沉淀体,它会被流动的水冲刷掉,导致砂浆衬里的失效,钢质管道被腐蚀穿孔。
  秦山核电站三期工程RSW和CCW冷却水取自于东海杭州湾的海水,海水的氯离子含量在5703~8703 mg/L溶解氧在9.48mg/L左右,pH值7.1~8.3。总含盐量高达1%,在含盐量中,含有硫酸盐1700 mg/L左右,镁盐620 mg/L,铵盐60 mg/L左右,对普通水泥砂浆衬里具有较强的侵蚀作用。
  在砂浆中加入聚合物能有效地防止Ca(OH)2的析出,阻止海水氯化物、硫酸盐的置换反应。与此同时,加入少量有机硅能增加砂浆层的透气性和砂浆表面的抗水性,在管道中压力突然发生骤变时,能瞬间释放衬里和管壁之间的能量,从而防止衬里的崩裂。这就是有机聚合物衬里耐腐蚀耐久的主要原因。
  有机硅聚合物改性砂浆的成分与配比如下。
  (1)有机硅聚合物改性砂浆的结构成分。
  ①硅酸盐水泥 标号525#符合GBl75—1985标准。
  ②砂粒级配 ≥DN 610 mm口径以上管体采用粒度按BS-534-29标准,其余按AWWA-C205标准。
  ③“D504”聚合物。
  ④粉煤灰 采用超细优质(Ⅰ或Ⅱ)级粉煤灰。
  ⑤水溶性有机硅 最适宜于硅酸盐建材防水、防腐。
  ⑥水 生活用水。
  (2)配比。见表4-40
 

表4-40成分与配比(根据AWWA—C205标准)
材料名称 质量比
525#硅酸盐水泥 100%
“D504”聚合物 2%~2.5%(按固体含量)
水溶性有机硅 0.5(按3%溶液)
细砂粒 150%~300%(砂灰比1.5:1~3:1)
32%~50%(视实际坍落度)
粉煤灰 20%~57%(英国设计)

  在搅拌机中按比例充分搅匀,得到较好塑性增强,致密的浆料。喷涂施工。
  (3)从φ2.1 m海水钢质管道取样的聚合物砂浆衬里测定数据。见表4-41。
 

表4-41 聚合物实际性能
项目 测定数据 项目 测定数据
抗压强度   气孔 <2/cm2,裂纹<0.25
抗折强度   渗透 <0.15MPa
密实度   Ca(OH)2析出 1mm


  结论按DIN 2614 BS 534使用年限大于100年。
  (4)有机硅聚合物砂浆优点。
  ①砂浆中掺入了聚合物,在有机硅偶联剂作用下砂浆质量优和易性好,稳定性好,形成内胆均匀度好,平整度好,不流不泻浆、不壳裂、不泌水,这是普通砂浆所不及的。
 ②在不加保水剂的情况下,可获得较佳的保水养护性能,在地面上施工时,只经过一般养护,不会发生干绵裂纹,而这个干缩裂纹是普通水泥砂浆水化反应凝固过程中不可避免的。
  ③“自痉性”较为突出,由于搬运过程中的不当或垫付物不当会产生裂缝现象,但在通水养护后,裂缝可自动合而消失。
  ④在工地现场组装过程中经过氧气切割与焊接,它的热影响很小,不会发生爆裂,而且具有收口作用。
  ⑤对弯管和三通可用于涂抹,厚度13 mm,可得强度高抗裂性好的聚合物涂层。

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