大冶有色冶煉廠廠區鋼結構及設備涂裝維護

黃素質　馮杰

摘要：大冶有色冶煉的環境非常差，會產生大量廢氣，其中包括有毒有害氣體和含酸、堿的氣體，其中二氧化硫的含量最高，因此有色冶金企業建筑鋼結構和廠房內鋼結構設備等普遍存在腐蝕現象。文章介紹了大冶有色金屬股份公司冶煉廠廠房鋼結構及設備外表面的腐蝕防護涂裝維修方案，經現場應用，效果較好。

關鍵詞：建筑鋼結構；設備涂裝維護；防腐蝕；有色冶金企業；腐蝕環境 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ639 文章編號：1009-2374（2015）35-0071-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.035

大冶有色冶煉的環境非常差，會產生大量廢氣，包括有毒有害氣體，含酸、堿的氣體，其中二氧化硫的含量最高。因此有色冶金企業建筑鋼結構和廠房內鋼結構設備等普遍存在著腐蝕現象，總結它們的腐蝕規律，并采取有效措施，對保證廠房安全生產、降低維修費用具有重要的指導意義。

1 鋼結構的腐蝕狀況調查研究

1.1 腐蝕性物質，腐蝕環境調查

腐蝕性物質：硫酸鹽，氣態硫、硫酸酸霧，靠近污酸處還有硫化氫等的腐蝕。

腐蝕性物質濃度：電解車間、硫酸車間等部位，S02濃度為60～120mg/m3，S03濃度為5～30mg/m3，煙塵量為2～10mg/m3；其他部位，S02濃度為40～8Omg/m3，S03濃度為5～10mg/m3。

濕度：40%～90%，年平均相對濕度80%，水淬出渣區等部位相對濕度100%。

溫度：高溫（>200℃）、低溫（0℃～5℃）、常溫（10℃～40℃）三種溫度都有。

1.2 腐蝕分類

（1）大部分有色冶煉廠的大氣環境：澳爐、轉爐主廠房的建筑鋼結構及設備，澳爐電收塵、排風機房鋼化物以及其他地方的鋼結構、煙囪等；（2）大氣腐蝕環境：化工工業區，車間主廠房鋼結構和吊車、陽極整理機組等。硫酸車間凈化、電霧、轉化、干吸塔平臺樓梯及現場鋼電纜橋架；（3）潮濕的工業大氣環境：電爐后部水淬出渣區，硫酸冷卻塔附近鋼結構，渣冷車間龍門吊、脫硫塔平臺樓梯，發電車間冷卻塔樓梯；（4）溫度的環境：水冷壁、高溫過熱器、高溫硫化、煙囪管、塵埃沉淀物堆積處受高溫腐蝕嚴重，鍋爐的尾部預熱管等地方低溫腐蝕較為嚴重。

1.3 有毒有害物質

生活區大氣的二氧化硫濃度為0.5～1.6mg/m3，三氧化硫濃度為0，煙塵量為0.1～0.5mg/m3，環境較好，防腐情況就少。

2 鋼結構防護措施的設計

工業環境下鋼結構的耐蝕性能，與鋼材的化學成分相關。我國目前耐大氣腐蝕用鋼，含銅量一般為0.2%～0.5%，含錳量為0.5%～2.0%。磷在鋼中是有害雜質，對鋼耐蝕性能影響很大，但是鋼中含銅時能消除磷對鋼材低溫脆性、焊接性能的影響。我國根據資源特點生產的耐大氣腐蝕的鋼種有銅系、錳系鋼種，適合有色冶金濕法環境中的耐腐蝕使用。鋼結構除受本身化學成分影響外，還受熱處理狀態、表面物理狀態及環境條件的制約。

涂裝方案設計的六個方面是：腐蝕情況調查、不同涂料產品的比較、涂料的結構以及需要涂料的量、施工操作規程、驗收使用條件、合理的維修周期。

2.1 基層的要求

生產實踐證明，鋼結構表面除銹程度是決定涂膜壽命的關鍵，但在這個問題上，往往不被重視。除銹不干凈時，使得油漆很難滲進，銹皮下有可能存在空氣甚至水滴，致使漆膜附著力下降，溫度變化時，空氣熱脹冷縮或水滴變成水蒸氣造成漆膜在短時間內鼓起并引起漆皮脫落，在潮濕環境中更是如此。冶煉廠一般都是維修工程，不可能在現場采用噴砂除銹或酸洗除銹，根據可持續發展的要求以及經濟實惠的原則，對不同的腐蝕地方采取不同的應對方案。

2.2 油漆的選擇

油漆的種類繁多，要適當選擇油漆，選擇適合不同產品的油漆，根據安全環保的理念，選擇耐堿耐酸的油漆，現在市面上流行的含氟高氯化聚乙烯油漆、環氧富鋅底漆、環氧瀝青防腐面漆等都可以使用。但這些防腐漆都有嚴格的施工要求，漆膜必須達到一定的厚度，只有涂刷多遍才能保證效果。例如高氯化聚乙烯漆，每道漆膜厚度35～40μm，故一般要求涂5～6道以上才能達到設計要求，獲得好的防腐效果。環氧重防腐油漆等也有較好的耐蝕性，其缺點是耐候性較差，在紫外線作用下容易粉化，不宜用于室外鋼結構的使用。對于冷凍結晶槽等在低溫環境下使用的設備，應該選擇聚氨酯等耐低溫環境的油漆品種。而澳爐環保煙道支管及鐘罩高溫環境下應該選擇耐高溫的油漆品種，并且根據價格和廠房的不同可以選擇紅丹防銹底漆和防火涂料加以混合，還可以選擇雙組分油漆，同時應注意底漆以及其他部分之間的配合。

2.3 涂層的結構

漆膜的性能優劣起著至關重要的作用，由于鋼結構在使用過程中的摩擦與沖擊力非常大，可以選擇強度不同、伸張性不同的漆膜，而且必須根據漆膜的耐磨程度選擇不同的底漆、中間漆和面漆。根據不同的標準把涂面層經過處理過后才可以噴刷，手工刷油漆2～3邊即可。簡單的噴刷至少需要2遍，不同的油漆要有不同的搭配，選擇不同的油漆品種。冶煉廠一般都是采用油漆廠家推薦的配套方案，但是在硫酸三系尾氣煙囪的施工中，由于施工難度大、維修周期長，所以自行選擇方案為：環氧紅丹底漆，含氟高氯化面漆5遍成活。實踐證明，這種配套設計效果很好。煙囪在ST級除銹刷漆后，使用7年漆膜完好。

2.4 漆膜的厚度

隨著介質與漆膜接觸，漆膜將逐漸老化變薄，并降低漆膜物理性能。漆膜厚度不夠是鋼結構過早生銹的重要原因之一。缺乏厚度的漆膜，水蒸氣及腐蝕介質就能滲透而進入鋼結構表面。因此，保證厚度就能保證鋼結構被保護而不被腐蝕。漆膜的厚度和油漆的防腐蝕效果以及使用時間的長短有重要聯系，根據國家規定：“涂層干漆膜總厚度：室外應為150μm，室內應為125μm，其允許偏差為-25μm。每遍涂層干漆膜厚度的允許偏差為-5μm。”但認為漆膜厚度與耐腐蝕性成正比也不一定都正確，油漆太厚也存在著不少的弊端，油漆太薄耐腐蝕性不夠，必須經常涂漆，對人身體同樣有害處，油漆太厚過于笨重，烘干過程中容易裂開，強烈碰撞后容易整層脫離。不管什么油漆，涂在什么地方，適當厚度的漆膜才能更好地保護鋼材，最大程度上防腐蝕。根據防腐蝕效果和適度原則，設計出鋼結構的維修涂裝方案見表1。

2.5 合理的維修周期

精心施工，使得已經涂刷完畢的漆膜不被破壞，并保持合理的檢修周期。只有保持完好狀態，才能達到好的防護效果。施工之后，遭到損壞的漆膜，現場有5%～15%程度。這是由于施工過程中交叉作業、管理不善，檢查驗收中把關不嚴造成的損傷，給正常使用增添麻煩，例如彎板、楞角、焊縫處的涂刷，以噴涂最好，因為這些部位是防腐蝕的薄弱環節，又是施工中最易損壞的部位。一般根據腐蝕環境，每間隔一年或幾年要維修一次，才能保證鋼結構正常使用。冶煉廠澳爐檢修周期是一年一修，所以根據這個時間安排，一般像轉爐鋼屋架平均2年刷漆一次，硫酸設備平臺等2年一修，電解屋架3年一修。

2.6 正確使用，保持穩定的腐蝕環境

對正式交付使用的鋼結構，要根據設計規定，要建立正常使用條件下的工藝條件，保持鋼結構腐蝕環境不能隨便改變。因為防腐蝕材料是在一定條件下相對耐腐蝕的，而不是任何條件下萬能的材料。工藝條件改變時，要及時更換防腐材料。

3 重視設備密封、減少介質泄漏建筑物不被腐蝕的關鍵

冶金生產中，重視工藝管道耐腐蝕及密封性能非常關鍵。當前，電解、硫酸車間所應用的耐腐蝕管道，主要是聚氯乙烯管、聚丙烯管、玻璃鋼管、耐酸橡膠管等，就材質而言均能滿足耐腐蝕要求。滲漏原因基本上是人為連接處不嚴造成的滲漏，例如，連接結構不合理，造成存液堵塞而開裂；連接強度太低，受溫度應力作用而裂縫；接口質量不佳；閥門質量太差；維護不及時，裂縫由小漸大形成明顯漏液時才修復等。為克服以上泄漏原因，在主體干管上選擇高質量材質，高質量閥門目前大多采用不銹鋼材質。此外，對加料、排污、清潔用的管道，現場都采用耐酸鋼絲膠管及軟聚乙烯透明管。這些管路柔軟透明、容易操作，并且沒有接頭，減少了介質外溢的機會，立即清理防止介質泛濫，減少介質對建筑物的腐蝕，使建筑物壽命得以延長。

4 結語

按照有色冶煉廠廠區鋼結構腐蝕情況以及周邊環境，按照各個階段的不同原則進行涂裝維護，大冶有色冶煉廠廠區鋼結構有了一定程度上的改善。我們不僅學到了新知識，而且清楚地認識到：要想讓鋼材涂裝維護效果更好應該做到以下五點：（1）對鋼材的腐蝕情況進行充分的調查研究；（2）選擇適合的油漆；（3）選擇適當的涂裝設備以及漆膜厚度；（4）正確使用，保持穩定的腐蝕環境；（5）及時維修，保證足夠的漆膜厚度。

參考文獻

[1] 顧伯岳.建筑防腐涂層的設計[A].中國腐蝕與防護學會建筑工程專業委員會第三次學術會議論文選編[C].1994.

[2] 李春渠.涂裝工藝學[M].北京：北京理工大學出版社，1993.

[3] 化學工業部化工機械研究院.腐蝕與防護手冊：耐蝕非金屬材料及防腐施工[M].北京：化學工業出版社，1991.

作者簡介：黃素質（1969-），女，湖北大冶人，大冶有色金屬股份有限公司冶煉廠高級工程師，研究方向：防腐工程施工管理。

（責任編輯：秦遜玉）