Betonirakenteisen rikkialtaan korjaustavat

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan Neste Oil Oyj:n Porvoon jalostamolla sijaitsevien rikintalteenottoyksiköiden rikkialtaiden korjaustapoja. Tutkimuksen tavoitteena on löytää rikkialtaisiin sopivat korjausmateriaalit sekä tavat. Valmiin työn tulisi auttaa tilaajaa päättämään korjausmenetelmistä rikkialtaissa. Altaiden ongelmaksi on muodostunut betonipinnan rapautuminen. Olosuhteet altaissa ovat erittäin ankarat. Normaalikäynnissä allas on täytettynä sulalla rikillä jonka lämpötila on noin 140 °C. Häiriötilanteissa rikin lämpötila voi nousta yli 160 °C, mikä johtaa rikkipinnan syttymiseen. Palava rikkipinta nostaa altaan yläosan lämpötilan erittäin korkeaksi sekä antaa mahdollisuuden rikkihapon muodostumiselle. Rapautumisesta johtuen altaita on säännöllisesti korjattava. Materiaalien valintaa sekä löytämistä hankaloittaa epäselvät sekä ankarat olosuhteet altaassa. Pelkkää betonia käyttämällä voidaan karkeasti sanoa, että sementti tulee valita joko kestämään korkeita lämpötiloja tai vaihtoehtoisesti sietämään sulfaatteja sekä happoja. Yhdistelmänä korkea lämpötila sekä haponkestävyys ei nykytietämyksen valossa onnistu, ja tästä syystä betonirakennetta tulisi ajatella vain kantavana rakenteena, jonka suojaaminen rasituksilta tapahtuisi muilla materiaaleilla. Epoksi–pohjaisilla pinnoitteilla voidaan saavuttaa hyvä haponkesto, mutta korkeat lämpötilat polttavat pinnoitteen. Keraami-silla pinnoitteella saadaan rakenne sietämään erittäin korkeita lämpötiloja, mutta happojen suhteen tulisi teetättää lisäkokeita, jotta saataisiin varmuus asiaan. Ruostumattomia teräslevyjä käyttämällä saavutetaan korkeahko lämmön- sekä haponkesto, mutta korroosio-ongelmien vaara syntyy rikkivedystä, rikkikaasusta sekä rikkidioksidista. Haponkestävä tiilimuuraus saavuttaa myös omalta osaltaan happojen kestävyyden sekä kestää lämpötiloja aina 450 °C:seen asti. Lopullinen rakennevaihtoehtojen pitkäaikaiskestävyys selvinnee vasta kokemusten perusteella

This thesis is about repairing the sulfur pits that are a part of sulfur recovery units in the Neste Oil refinery that is located in Porvoo, Finland. Pits have been made of concrete which has some weathering problems due to very aggressive environmental effects. The goal of thesis was to find out if there was a material that would meet the given requirements and to hold up in the challenging chemical environment. The finished thesis is being given to Neste Oil Oyj as a guideline to be used when repairing the pits. The methods that were used in the research was earlier literature concerning the subject, guides and detailed information on materials as also the interviews made via e-mail with experts and enterprises that usually deal with this area of building methods. As a result, several products were found that meet the requirements in some way. Different kind of cement can be used either in high temperatures or in chemically challenging environment. Combining the high temperature and chemical resistance is not possible. Therefore the concrete structure should be only used as carrying element and some other product should be used to protect the concrete. Epoxy –based coatings can be used if the stress is solely chemical but high temperatures will melt the coating. Ceramic coatings have the ability to withstand high temperatures but if being used with chemicals, laboratory tests are strongly recommended in order to find out if the coating can also hold up for acid and other aggressive chemicals. Steel lining with enamel coating should hold up but the corner structures will be a challenge for a solid structure that can keep unwanted chemicals away from concrete. Using AISI 904L stainless steel as lining material will give a good protection against acids and the material itself can also hold up in high temperatures but stainless steel is known to have corrosion problems when dealing with hydrogen sulfide, sulfur gas and sulfur dioxide. Acid-proof brick linings will hold decent temperatures and also acids, and therefore has good overall results.