火力發(fā)電廠露天鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上火力發(fā)電廠露天鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)【摘要】：由于自重輕、承載能力高、抗震性能好和施工安裝便利等優(yōu)點在火力發(fā)電廠建設(shè)中廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題日益突出，國內(nèi)由于腐蝕造成的國民經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的5%25左右，而全世界每六分鐘就有4噸鋼鐵腐蝕變成紅銹。本文對露天鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行了綜述。    【關(guān)鍵詞】：露天鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)    近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的大幅增長，火力發(fā)電工程的建設(shè)步伐加快，鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件在工程中大量的應(yīng)用，國內(nèi)的工程建設(shè)對鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件的腐蝕防護(hù)并不是特別重視，腐蝕成為影響結(jié)構(gòu)

2、安全性的重要因素。由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失也是一個驚人的數(shù)字，國內(nèi)通過對5個行業(yè)的調(diào)查分析得出每年由于腐蝕造成的損失占國民經(jīng)濟(jì)的5%25-6%25。各國腐蝕防護(hù)專家普遍認(rèn)為，合理應(yīng)用腐蝕防護(hù)技術(shù)，會降低因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失25%25-30%25。本文對火力發(fā)電廠的腐蝕環(huán)境較惡劣的露天鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)進(jìn)行研究。    1鋼結(jié)構(gòu)腐蝕分析    由于建筑結(jié)構(gòu)暴露在大氣中，其主要的腐蝕為大氣腐蝕。金屬在大氣中的腐蝕主要是金屬表面形成的電解質(zhì)液態(tài)膜與空氣中去極化因子同時作用的結(jié)果。存在電解質(zhì)液態(tài)膜時，陽極氧化反應(yīng)將金屬溶解，而陰

3、極反應(yīng)通常被認(rèn)為是氧的還原反應(yīng)。    FeFe2e+2e-O2+2H2O+4e-4HO-    根據(jù)碳鋼在大氣中腐蝕的主要影響因子，得出的腐蝕速率經(jīng)驗計算公式：    M=0.484T+0.701W+0.075H+8.202S-0.022Y-52.67    式中：M碳鋼在大氣中的腐蝕量，mg/(dm2d)；    T地區(qū)氣溫，；    W地區(qū)濕度，%25

4、；    H海鹽粒子量，mg/L；    SSO2量，mg/(dm2d)；    Y降水量，mm.    從以可以看出，對暴露在空氣中的鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕相關(guān)因素為氣溫、濕度、海鹽粒子量（主要為氯離子腐蝕）和SO2量。    國內(nèi)一些科研單位對碳鋼及耐候鋼經(jīng)8年自然暴曬試驗的數(shù)據(jù)如下（µm/a）     城市北京青島武漢江津廣州瓊海萬寧腐蝕7-1212-

5、637-1415-5610-2711-11012-216    由上表可見，海洋大氣環(huán)境的腐蝕遠(yuǎn)大于內(nèi)陸環(huán)境，南方潮濕環(huán)境大于北方干燥環(huán)境。試驗驗證了大氣腐蝕破壞的本質(zhì)和速率是由表面薄電解質(zhì)液膜成分和性質(zhì)決定的，普遍認(rèn)為大氣腐蝕的因素中濕度（濕潤時間）、SO2和氯化物污染水平最為關(guān)鍵。按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的腐蝕分類體系，ISO12944標(biāo)準(zhǔn)將腐蝕類型分為以下幾類。ISO12944標(biāo)準(zhǔn)腐蝕定義和環(huán)境（僅作參考的溫性氣候下的典型環(huán)境）：    腐蝕類型低碳鋼外    部內(nèi)  

6、60; 部質(zhì)量損失g.m2厚度損失mC1很低101.3 加熱建筑物內(nèi)部，空氣潔凈，如辦公室、商店、學(xué)校和賓館等C2低102001.325大氣污染較低，大部分是鄉(xiāng)村地帶未加熱的地方（如庫房/體育館）冷凝有可能發(fā)生C3中2004002550城市和工業(yè)大氣，中等的二氧化硫污染，低鹽度沿海區(qū)域高濕度和有些污染空氣的生產(chǎn)場所，如食品廠、洗衣廠、酒廠牛奶廠等C4高4006505080高鹽度的工業(yè)區(qū)和沿海區(qū)域化工廠、游泳池、海邊和船廠等C5I很高（工業(yè)）650150080200高鹽度和惡劣大氣的工業(yè)區(qū)域總是有冷凝和高濕的建筑和地方C5II很高（海洋）650150080200高鹽度沿海和近岸地帶總是

7、處于高溫高濕的建筑物或其他地方    2鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)    2.1鋼結(jié)構(gòu)的有機涂層腐蝕防護(hù)    涂料覆蓋層俗稱“覆蓋層”，它是應(yīng)用最廣泛的一種防腐蝕方法。我國在20世紀(jì)五六十年代涂料的產(chǎn)量就達(dá)到600萬噸，日本的涂料覆蓋層在防腐蝕領(lǐng)域占有62%2563%25的比例，可見涂料覆蓋層在鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)中占有很大的比例。    由有機高分子化合物為主體組成覆蓋層統(tǒng)稱為有機覆蓋層。有機涂料覆蓋層是通過阻抗抑制、氧缺乏、阻止金屬向環(huán)境放電和緩

8、蝕技術(shù)來達(dá)到腐蝕防護(hù)的目的。    阻抗抑制：涂膜的作用類似于離子過濾器，它保證任何通過涂膜連續(xù)區(qū)到達(dá)金屬表面的水分在涂沫-金屬界面都要具有足夠高的阻抗，從而抑制陽極區(qū)和陰極區(qū)間的電流遷移。    氧缺乏：合適配方的涂膜可以阻止足夠的氧達(dá)到金屬，從而阻礙陰極反應(yīng)。    阻止金屬向環(huán)境放電：陰極保護(hù)在涂膜中通過阻止金屬向環(huán)境放電來保護(hù)金屬。為達(dá)到這一效果，可以在金屬表面應(yīng)用陽極金屬涂膜（通過鋅來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)）。涂料中鋅粒的擔(dān)載量要足夠高，從而保證有連續(xù)的電流可以穿過涂層。如能確

9、保電流連續(xù)的從涂層到環(huán)境放電，金屬就可以保護(hù)。    緩蝕技術(shù)：緩蝕涂層通過改變界面環(huán)境使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到鈍化或緩蝕，從而控制腐蝕。    有機涂層防腐體系是利用上述的一種或兩種技術(shù)的組合達(dá)到控制金屬腐蝕的目的，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第三版）給出的油漆配套組合紅丹系列、氯化橡膠系列、氯磺化系列等多是阻抗抑制、氧缺乏河緩蝕的綜合應(yīng)用。環(huán)氧富鋅底漆屬則是通過油漆中的鋅粒的放電來保護(hù)金屬基層，相對保護(hù)效果比較好。 在室外使用的耐候性樹脂覆蓋層的耐久性按下面的順序遞增：    油脂

10、氯化橡膠系丙烯酸系聚氨脂系丙烯酸有機硅氟樹脂類    樹脂種類醇酸樹脂氯化橡膠丙烯酸聚氨脂丙烯酸有機硅氟樹脂耐久年限（年）2-55-85-107-1210-1520相對價格比12164513    有機涂料覆蓋層防腐蝕壽命的決定因素有材料質(zhì)量、涂層厚度、施工質(zhì)量和使用環(huán)境等，一般影響涂層使用壽命的因數(shù)比例如下：影響因素基體表面處理層數(shù)與厚度材料質(zhì)量環(huán)境及其它影響比例49%2519%2510%2522%25    由此可見基體表面處理對涂層質(zhì)量影響較大，一般要求：   

11、; （1）基面要干凈、無油污、無雜質(zhì)、無焊藥、表面平整、無毛刺等。    （2）表面干燥無水分，特別是酸洗、磷化前處理的基面，一定要表面干燥完全之后才可以涂裝。    （3）不同基體表面的粗糙度要求不同。    2.2鋼結(jié)構(gòu)的無機非金屬涂層腐蝕防護(hù)    以非金屬元素氧化物或金屬與非金屬元素生成的氧化物為主體構(gòu)成的覆蓋層統(tǒng)稱為無機非金屬覆蓋層。無機非金屬覆蓋層具有耐熱、耐蝕和高絕緣性的優(yōu)點，但由于其脆性大沖擊韌性差在建筑結(jié)構(gòu)的

12、腐蝕防護(hù)中應(yīng)用受限。    2.3鋼結(jié)構(gòu)金屬覆蓋層腐蝕防護(hù)    凡把一種（或多種）金屬通過一定的工藝方法牢固地附著在其他基體上，而形成幾十微米乃至幾個毫米以上的功能覆蓋層稱為金屬覆蓋層。    鋼結(jié)構(gòu)用金屬覆蓋層大多為鋅及其合金，常采用的工藝有電鍍、熱浸、噴涂、擴(kuò)散和機械鍍等。鋁及其合金的應(yīng)用也在鋼結(jié)構(gòu)有應(yīng)用，其工藝為噴涂、熱浸、擴(kuò)散、包縛和氣象沉積等，鋁的耐蝕性遠(yuǎn)高于鋅，但其工藝性能不如鋅覆蓋層，特別是在噴厚之后，其韌性以及其與基體的結(jié)合能力較差，在建筑結(jié)構(gòu)中較少應(yīng)用。&

13、#160;   火力發(fā)電工程中對于金屬覆蓋層應(yīng)用最廣泛的的一般為輸變電的塔架、空冷平臺、室外平臺格柵板等，近年來由于沿海電廠腐蝕較重，也有工程在室外露天鋼結(jié)構(gòu)中采用鋅金屬覆蓋層。我國在19世紀(jì)五六十年代就開始鋅金屬覆蓋層的應(yīng)用，主要為熱噴和熱浸工藝，近年來隨著技術(shù)交流和進(jìn)步，在國外廣泛使用的冷噴鋅技術(shù)開始在國內(nèi)電力工程建設(shè)中應(yīng)用。 熱噴涂工藝：利用不同的熱源，將材料溶化、霧化后，高速堆積到基體表面，形成一定厚度的金屬附著層。熱噴涂的優(yōu)點是適用范圍廣，即可大面積附著，又可局部修復(fù)，工藝靈活即可工廠施工又可以現(xiàn)場施工，厚度易于控制，便于和其他工藝形成復(fù)合功能

14、覆蓋層；缺點是和基層結(jié)合力受到限制，一般以機械結(jié)合為主，小面積噴涂不經(jīng)濟(jì)，且噴涂層的孔隙率較高易形成點蝕。    熱浸工藝：把金屬構(gòu)件表面經(jīng)過預(yù)處理后全浸入某一種熔融金屬溶液里，熔融金屬與構(gòu)件表面發(fā)成一定的冶金介面擴(kuò)散而形成的金屬覆蓋層。熱浸鍍金屬工藝一般分為法和氧化還原法（“森吉米爾法”），溶劑法又分為“濕法”和“干法”。國內(nèi)工廠化生產(chǎn)工藝，一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用的是溶劑干法，而板材和鋼帶多采用氧化還原法。溶劑干法的工藝流程：除油-熱水洗-酸洗-水洗-溶劑預(yù)處理-干燥-熱浸鍍-冷卻或后處理-檢驗，其特點是金屬覆蓋層和基層結(jié)合好，防腐蝕性能較熱噴涂高，缺點是構(gòu)

15、件經(jīng)熱浸金屬覆蓋層處理后有變形，表面不均勻，處理處理尺寸受熱浸槽影響，環(huán)保法規(guī)限制較多。    熱噴涂和熱浸鍍工藝因都是需要在特定的溫度條件下進(jìn)行，能耗高，對周邊環(huán)境有影響，工藝成本較高，現(xiàn)場修復(fù)條件差。    冷噴鋅工藝：通過涂裝工藝在金屬構(gòu)件表面形成鋅金屬保護(hù)膜，具有陰極保護(hù)（陽極犧牲）功能。冷噴鋅干膜內(nèi)含純鋅達(dá)96以上，其腐蝕機理均屬于陰極保護(hù)電化學(xué)理論。冷噴鋅涂層，同時自身具有良好屏障保護(hù)，形成雙重保護(hù)作用，使它具備優(yōu)異的防腐性能。其特點是環(huán)境友好，涂層和基層結(jié)合力好，便于施工，易于維護(hù)，經(jīng)濟(jì)性好。

16、0;   碳鋼、鋅的大氣腐蝕速率比較：單位：m/a     材料鄉(xiāng)村大氣城市或工業(yè)大氣海洋大氣碳鋼4-6523-17526-104鋅0.2-32-160.5-8    熱鍍鋅不同厚度的耐大氣腐蝕壽命：                         單位：a厚

17、度（m）鄉(xiāng)村大氣城市或工業(yè)大氣海洋大氣7-134-102.5-52-450-705027-3813-293火力發(fā)電廠露天鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)方案選擇    3.1腐蝕防護(hù)方案選擇原則    隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，火力發(fā)電廠露天鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)方案的選擇，應(yīng)滿足使用功能和壽命要求，本著安全可靠，便于施工、維護(hù)，環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)合理的原則。    按照一般經(jīng)驗，各種防腐蝕方法單位面積的費用按下列順序遞增：    緩蝕劑<有機涂層<無

18、幾涂層<有機層加陰極保護(hù)<金屬層<金屬（或轉(zhuǎn)化膜）層加有機層<包裹層<復(fù)合材料<耐蝕材料<高耐蝕材料    一般按照電廠所處地區(qū)的環(huán)境條件的不同按以上順序選擇合理的涂裝材料。筆者認(rèn)為內(nèi)陸地區(qū)可選用環(huán)氧富鋅底漆配套環(huán)氧云鐵中間漆和氯化橡膠；在沿海地區(qū)由于環(huán)境濕度大，空氣中含鹽粒子量大，一般采用環(huán)氧富鋅類油漆3-7年就需要維護(hù)性涂裝，且可維護(hù)性較差，可采用全壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)性較好的冷噴鋅復(fù)合涂層方案。    3.2沿海大氣環(huán)境兩種腐蝕防護(hù)涂裝方案的經(jīng)濟(jì)比較     方           案冷噴鋅+有機涂層復(fù)合體系環(huán)氧富鋅涂層體系初始投入首次防腐理論涂料費用48元/m240元/m2理論涂料費用960