煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計

王利軍（河南省防腐企業集團有限，河南 新鄉 453000）

煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計

王利軍（河南省防腐企業集團有限，河南 新鄉 453000）

鋼結構是當前工業生產領域中應用較為廣泛的結構形式，具有較高的剛度水平和穩定性，同時能夠有效應對復雜生產環境下的干擾因素，為生產流程提供安全的保護。煤化工生產領域中的鋼結構構筑物的腐蝕性能要求較高，同時執行較高的防火性能標準，需要設計人員重點關注相應要求，提出針對性的設計方案，確保構筑物符合使用要求。本文探討分析了煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計的相關內容，旨在提供一定的參考與借鑒。

煤化工；鋼結構；防腐蝕；防火

1 煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計的基本要點

鋼材作為當前建筑工程領域中最為重要的材料類型，其防腐防火性能的要求相對更高，需要采取更為有效的保護體系以維持其使用壽命與安全性。下圖1為現行國標下鋼結構防腐蝕與防火保護體系。

圖1 鋼結構防腐蝕與防火保護體系

1.1 煤化工鋼結構防腐蝕設計要點

煤化工鋼結構防腐設計的要點主要包括以下內容：(1)首先應對建筑結構與整體布局進行有效協調，對化工生產區域的各項防腐影響要素進行準確的分析，在布置規劃過程匯總對這部分腐蝕介質存在區域進行有效的規避；(2)鋼結構材料選擇應重點考慮去耐腐蝕性能水平，優選低合金鋼材，常用的含銅鋼材的耐腐蝕性能要比Q235鋼提高50%-70%；(3)鋼結構體表面積應控制在較小水平范圍內，以降低結構與外界環境的接觸面積，限制腐蝕作用的發生區域；(4)結構體系應盡可能簡單，避免過多的節點與連接件位置存在附著物或水分造成的電化學腐蝕作用；(5)防腐施工操作環節應嚴格按照規范進行，對鋼材料構件進行有效的清理，刷涂防銹涂層，保證焊接過程的有效性，避免夾渣問題導致的腐蝕作用，焊接過程保證防腐漆膜的完整性，出現損壞時應進行修補。

1.2 煤化工鋼結構防火設計要點

煤化工鋼結構在外界火災高溫作用條件下，會形成熱熔現象，需要采用相應的隔熱材料對環境熱傳導進行限制，常見的防火形式為耐火磚或其他耐火材料隔熱體系。煤化工鋼結構防火設計主要包括以下幾點內容：(1)外包層法設計要點。對鋼結構進行外包層防火設計時，可選擇防火板作為主要防火構筑物，也可以通過結構現澆成型或噴涂材料的形式進行防火外包；(2)防火涂料法設計要點。通過在鋼結構構件外部涂刷防火涂料的形式也能獲得理想的防火效果，在設計過程中需要重點考慮涂料的防火性能參數與設計標準的匹配性，平衡協調涂層厚度與鋼結構體系的重量關系；(3)水冷卻法設計要點。通過在鋼結構構件內部空間預注水并實現其內循環是提升體系防火性能作為直接的方法，設計環節中需要考慮低溫條件下的液體凍脹作用，應合理選擇防凍劑；(4)屏蔽法設計要點。屏蔽防火法的應用較為悠久，通過耐火材料做成墻體以隔絕火災對于鋼結構的熱熔影響，在設計環節需要滴防火材料性能、厚度、重量等參數進行合理設計，以維持防火性能水平。

2 煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計中的要點環節分析

2.1 煤化工鋼結構防腐蝕設計中的要點環節分析

(1)侵蝕作用分類。在煤化工鋼結構防腐設計過程中，應首先對生產環境中存在的鋼結構腐蝕進行分類，具體分類標準應根據《工業建筑防腐蝕設計規范》進行。其中，規范針對的結構腐蝕性分級，應按照標定的五種主要腐蝕物的腐蝕作用效果而確定。根據相應的腐蝕分級進行的鋼結構防腐設計要點如下：(1)在腐蝕分類標定為強腐蝕、中等腐蝕的條件下，煤化工鋼結構設計應避免選擇格構式體系；(2)在腐蝕分類標定為中等腐蝕的條件下，應避免選擇角鋼T形截面或槽鋼工形截面，上述兩類截面在腐蝕分類標定為強腐蝕時則不可采用。

(2)除銹方法和等級。在根據腐蝕作用分類確定鋼結構體系設計方案后，應根據腐蝕作用特征選擇相應的除銹方法與等級，同時結合防腐底漆材料的選擇進行除銹處理。對于鋼結構體系中的承重構件，其更換維修存在較高難度，應適當提升其除銹等級要求。同在實際操作中，鋼結構體系的噴射除銹等級不低于Sat1/2級。

(3)防銹涂料的選用。防銹涂料的選用按照《鋼結構設計手冊》中的細則規范進行，涂層厚度應保證防腐性能的有效性，按照弱侵蝕≥120fpm、中等侵蝕≥≥150fpm以及較強侵蝕≥200fpm的基本標準執行，并結合結構特點與環境特征進行適當調整。此外，在煤化工鋼結構體系在防腐涂層外通常會設置防火涂層，因此防腐涂層的設置可按照底漆涂層設計操作，整體厚度不宜小于100fpm。墻、屋面擦條，采用熱浸鍍鋅薄板直接加工成型，不外加其他涂層。

2.2 煤化工鋼結構防火設計中的要點環節分析

(1)廠房(倉庫)火災危險性分類和耐火等級?！睹禾抗I煤化工設計規范》中基本上涵蓋了煤化工的生產或儲存物品類別和耐火等級，個別沒有列出的建筑，按《建筑設計防火規范》進行分類。

(2)構件耐火極限。鋼結構構件耐火極限設計內容具體如下：二級耐火建筑丁、戊類廠房：梁柱可采用無防火保護的金屬結構。根據這一條款可知，所有二級耐火建筑屋面結構和輸送機棧橋的上部輕鋼圍護結構均不需要防火保護。三級耐火等級建筑丙類廠房：具體來說就是煤化工木材加工房、器材庫、棚。三級耐火等級建筑丁、戊類廠房：具體來說就是內燃機車庫、汽車庫、消防車庫、水源及水處理建筑物，這些建筑應達到規范規定的耐火極限。變電所以及廠房貼建或內置的變配電室，情況比較特殊，如采用鋼結構，其防火設計應符合《火力發電廠和變電所設計防火規范》的要求。

(3)防火涂料。防火涂料的類型選擇與使用需要按照《鋼結構設計手冊》中的細則標準進行。對于需要進行防火保護的鋼結構廠房，通常可選擇超薄型防火涂料以維持體系的載荷穩定性，處于露天條件下的鋼結構構件則選擇薄型露天用防火涂料，完成涂料刷涂后對構件進行整體耐火性能檢驗，確保其耐火極限符合設計規范要求。對于部分耐火極限標準要求為1.5 h以下的鋼結構構筑物，可選擇膨脹型防火涂料，而對于耐火極限標準要求為1.5 h以上或室外鋼結構，則不能選擇該類型防火涂料。煤化工鋼結構中的鋼桁架棧橋可選用膨脹型防火涂料，而其他工業廠房則應采用非膨脹型防火涂料。需作防火保護的鋼結構建筑，防銹底漆不得與防火涂料有化學反應，這點在設計說明里面應該特別注明。

3 結語

綜上所述，煤化工鋼結構防腐蝕與防火設計是一項科學而系統性的工作，其中需要考慮的客觀因素較多，行業工作們應結合煤化工企業的生產實際情況，鋼結構構筑物的所處環境進行有效的分析，準確把握其所處的防腐蝕與防火條件，從而針對性的設計相應防腐與防火體系，全面提升鋼結構的整體穩定性與安全性，為企業的正常生產創造有力條件。

[1]胡倫基.《建筑鋼結構防腐蝕技術規程》設計使用介紹[J].建筑結構,2012,(03)：144-151.

[2]楊重楠,樂嘉龍.煤化工企業鋼結構廠房的防火設計[J].工業建筑,2015,(12)：88-90.

[3]方強.鋼結構防火設計和保護[J].鋼結構,2012,(04)：43-

45+56.

王利軍(1979-)，男，漢族，河南省長垣縣人，現供職于河南省防腐企業集團有限公司，工程師、國家一級注冊建造師、注冊造價工程師。