沿海電廠鋼結(jié)構(gòu)防腐工藝應(yīng)用探究

廖任重

（廣東陸豐甲湖灣電廠，廣東 汕尾 516600）

1 環(huán)境概況

廣東某沿海電廠位于高濕熱、高鹽分地帶。電廠主體工程均位于海岸線2000m以內(nèi)，海風(fēng)中氯離子對金屬有巨大的破壞作用，主要是氯離子的陽極去極化作用及導(dǎo)電作用加速了化學(xué)腐蝕過程，同時(shí)在金屬表面具有傷痕或物理性質(zhì)不均勻的區(qū)域，氯離子首先會(huì)在這些部位和金屬作用形成點(diǎn)蝕的蝕核，在富氧的條件下，會(huì)發(fā)生“自催化酸化作用”，使蝕坑不斷深挖，直到腐蝕穿孔為止，是一種非常危險(xiǎn)的腐蝕形態(tài)。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944腐蝕環(huán)境分類，將該電廠防腐環(huán)境定義為“C5M”海洋環(huán)境級別。

2 熱浸鋅、冷噴鋅、富鋅涂料防腐原理

熱浸鋅、冷噴鋅、富鋅涂料涂層防腐的基本原理為陰極保護(hù)。鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-0.762V）低于鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-0.440V）。在電化學(xué)腐蝕過程中，金屬鋅和鋼鐵相連，電極電位更低的鋅作為犧牲陽極會(huì)優(yōu)先腐蝕以保護(hù)鋼鐵基體。同時(shí)，鋅在腐蝕過程中生成難溶性的氫氧化鋅和氧化鋅等腐蝕產(chǎn)物，覆蓋在基體表面阻礙腐蝕液的進(jìn)入，起到屏蔽作用[2]。

化學(xué)腐蝕方程式：

3 熱浸鋅、冷噴鋅、富鋅涂料工藝要求

3.1 熱浸鋅工藝要求

（1）流程控制

如圖1所示；

圖1 熱浸鍍鋅工藝流程控制圖

（2）酸洗前檢查處理

如果發(fā)現(xiàn)來料有變形情況要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或聯(lián)系鋼結(jié)構(gòu)廠處理。認(rèn)真檢查工件有無用于排氣或流鋅的工藝孔、吊掛孔，如需要加開工藝孔、加焊吊耳等必須在甲乙雙方同意的部位；

（3）脫脂

通過化學(xué)方法浸泡（比如堿洗、除油劑等），以去除工件表面可能殘留的少量局部油脂。將工件緩慢浸入溶液中，并確保完全浸沒。浸泡的時(shí)間根據(jù)工件的情況確定，一般為10～20min；

（4）清洗

清洗用水為自來水，應(yīng)無污染。確保清洗池用水不間斷循環(huán)，保持pH=2～7。工件清洗時(shí)應(yīng)傾斜浸水并確保工件整體全部浸入水中；

（5）一次酸洗

酸洗除銹選用鹽酸，鹽酸濃度控制范圍為5～25%。溫度為室溫。酸洗時(shí)間依工件銹蝕程度進(jìn)行控制，一般為20～40min。當(dāng)月加酸的酸池每15min吊出檢查一次，其他酸池每20min吊出檢查一次。在對工件實(shí)施酸洗過程中，嚴(yán)禁對易損件擠壓，以防止工件變形、損壞；

（6）清洗

清洗用水為自來水，應(yīng)無污染，確保清洗池用水不間斷循環(huán)，保持pH=2～7。工件清洗時(shí)應(yīng)傾斜浸水并確保工件整體全部浸入水中；

（7）一次酸洗后檢查處理

認(rèn)真檢查工件酸洗后的表面狀況，對不能通過酸洗去除的少量局部涂層等可采用軟毛刷沾有機(jī)溶劑進(jìn)行擦洗去除；

（8）二次酸洗

酸洗除銹選用鹽酸，鹽酸濃度控制范圍為5～25%。溫度為室溫。酸洗時(shí)間依工件銹蝕程度進(jìn)行控制，一般為5～20min。酸洗后由酸洗質(zhì)檢員在池邊再次對工件進(jìn)行目測檢查，確保工件表面沒有銹和其它污染物。

（9）二次清洗

按6要求執(zhí)行；

（10）上溶劑

溶劑主成份選用ZnCl2和NH4Cl，總百分含量控制在20～26%；將溶劑的pH值控制在3～5。溫度范圍為40～70℃。工件浸泡溶劑的時(shí)間為0.5～1min，并確保工件整體全部浸入溶劑中；

（11）干燥

經(jīng)浸涂溶劑后的工件，待溶劑流盡后，吊至作業(yè)場地，通過自身溫度將溶劑的水分自然蒸發(fā)干燥，放置干燥時(shí)間一般為10～30min；

（12）鍍鋅前檢查

再次仔細(xì)檢查工件表面是否處理干凈徹底和是否符合鍍鋅工藝的要求，然后更換使用耐高溫的吊具準(zhǔn)備鍍鋅；

（13）熱浸鍍鋅

鍍鋅池工作區(qū)的鋅含量應(yīng)Zn%≥98.5%，每月抽樣檢測一次。鍍鋅溫度范圍一般應(yīng)為430～470℃。浸鍍時(shí)間范圍控制在2～10min，具體控制視工件的鋅層厚度要求而定。工件起爐時(shí)要清理鋅液表面浮渣，將工件以適當(dāng)角度吊離鋅液面。當(dāng)工件表面出現(xiàn)較多鋅渣顆粒時(shí)要及時(shí)對鍋底鋅渣進(jìn)行打撈，或每鍍2000噸工件進(jìn)行一次撈渣；

（14）冷卻

工件鍍鋅出爐后一般都要進(jìn)行水冷卻。工件在水中冷卻時(shí)間為1～3min，以確保冷卻充分并整體基本一致；

（15）鍍鋅后檢驗(yàn)

使用磁性測厚儀對鋅層厚度進(jìn)行測量，確保鋅層厚度符合要求（按母材厚度分不同的厚度等級），本工程要求不低于110μm；認(rèn)真做好工件厚度測量記錄；

（16）精整

精整主要是解掉掛具和清除工件表面多余的結(jié)塊、氧化鋅等。標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的小面積漏鍍和因重疊焊接的排氣孔影響產(chǎn)生的局部漏鍍可選用富鋅底漆或熱噴鋅進(jìn)行修復(fù)。對鍍鋅后產(chǎn)生彎曲變形的工件需要進(jìn)行調(diào)直；

（17）成品檢驗(yàn)

由廠質(zhì)檢員負(fù)責(zé)對精整完成的工件進(jìn)行成品檢驗(yàn)，包括鋅層的表面狀況（外觀）、厚度驗(yàn)證等[3]，填寫“成品檢查檢驗(yàn)質(zhì)量記錄”。

3.2 冷噴鋅工藝要求

（1）鋼結(jié)構(gòu)涂裝工藝流程

鋼結(jié)構(gòu)→表面處理→焊接預(yù)留5～10cm噴涂兩道鋅加→焊接總裝→焊接打磨處理→焊接部位補(bǔ)涂鋅加→檢查質(zhì)量→修補(bǔ)驗(yàn)收表面處理；

（2）表面處理

所有待涂裝的鋼結(jié)構(gòu)表面均應(yīng)清潔、去除油、脂、疏松顆粒及其它污染物。表面均應(yīng)進(jìn)行噴砂Sa2.5級處理，表面粗糙度至少為50～70μm[4]。噴砂后用清潔的壓縮空氣將灰塵除盡。焊接部位采用MBX Blaster Pneumatic工具以及補(bǔ)充打磨工具進(jìn)行除銹，去焊瘤“飛濺”達(dá)到Sa2.5級。噴砂后，一般在4小時(shí)之內(nèi)完成鋅加的噴涂，如遇特殊情況，經(jīng)發(fā)包方或發(fā)包方指定的監(jiān)造人員同意后可適當(dāng)延長時(shí)間；

（3）涂裝環(huán)境要求

鋅加施工溫度范圍：-10～+50℃，經(jīng)發(fā)包方同意后可在相對濕度＞85%條件下施工；噴涂兩小時(shí)后，鋅加涂層就不會(huì)被大雨沖刷掉；鋅加涂層間涂裝間隔為1小時(shí)；

（4）噴涂條件

噴涂鋅加需充分?jǐn)嚢瑁厰嚢柽吺┕?；必須使用富鋅涂料專用的高壓無氣噴涂機(jī)，選擇噴嘴的有關(guān)參數(shù)：孔徑0.63mm、流量2.3L/min、噴涂25cm，噴涂壓力8.0～12.0Mpa。

3.3 富鋅涂料

（1）室外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備涂覆厚度標(biāo)準(zhǔn)（如表1所示）；

表1

（2）室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備涂覆厚度標(biāo)準(zhǔn)（如表2所示）；

表2

（3）焊縫節(jié)點(diǎn)及鋼結(jié)構(gòu)修補(bǔ)（如表3所示）。

表3

4 施工方案選擇

全廠鍋爐鋼結(jié)構(gòu)、主廠房鋼結(jié)構(gòu)、煤灰斗由于施工場地、鋼結(jié)構(gòu)尺寸等原因采用鋅加涂膜鍍鋅法冷噴鋅，干膜厚度達(dá)180μm。鋅加由純度高于99.995%以原子化法提煉、粒徑僅3～5μm橢球形的金屬鋅粉、揮發(fā)性溶劑和有機(jī)樹脂等組成的單組份鍍鋅系統(tǒng)。鋅加涂料不含鉛、鎘等重金屬以及甲苯、二甲苯、甲乙酮、氯化烷烴等有害溶劑[5]。鋅加涂膜施工方便，可以刷（滾）涂、有氣（無氣）噴涂、浸涂或靜電噴涂；可在車間涂裝，也可在室外工地現(xiàn)場涂裝。對于鍋爐鋼結(jié)構(gòu)、主廠房鋼結(jié)構(gòu)、煤灰斗這種大型鋼結(jié)構(gòu)采用鋅加涂膜鍍鋅法冷噴鋅比較合適。

綜合管道支架（栓接形式）、所有現(xiàn)場各類支架、托架等永久性鋼構(gòu)架、球形煤場網(wǎng)架（栓接形式）、送、引風(fēng)機(jī)支架、煙道支架、輸煤棧橋支架、輸煤棧橋框架（栓接形式）、平臺、扶手、欄桿、鋼格柵板、母線構(gòu)架采用熱浸鍍鋅，干膜厚度達(dá)110μm。熱浸鋅技術(shù)在我國發(fā)展很成熟，當(dāng)前我國已經(jīng)成為熱浸鍍鋅技術(shù)產(chǎn)量最高的國家[6]。采用熱浸鋅鍍件的每一個(gè)部位都能均勻鍍上鋅，即使在凹陷處、尖角處均能收到全面保護(hù)。熱浸鋅防腐費(fèi)用較其他涂料涂層的費(fèi)用低。但熱浸鋅需在專用廠房集中處理鍍件，在運(yùn)輸和安裝過程中會(huì)部分損壞鍍件表面鍍鋅層，需使用冷噴鋅修補(bǔ)。

集控樓、主廠房鋼結(jié)構(gòu)、烴類火災(zāi)防火涂料、冷風(fēng)道、送粉管道、包保溫的管道及風(fēng)煙道、埋地管道外壁（外襯塑管除外）、不保溫的管道、油罐內(nèi)壁采用環(huán)氧富鋅涂料，使用某品牌環(huán)氧富鋅底漆60μm，某品牌環(huán)氧云鐵漆180μm，氟碳面漆40×2μm。有機(jī)富鋅涂層作為防腐涂層，相對于鍍鋅層，它對鋼結(jié)構(gòu)表面處理要求略低，只要Sa2級表面除銹，易于施工，使用更加簡單，特別適合大型或異型部件。而且與大多數(shù)涂料可以兼容，具有優(yōu)良的附著力和耐腐蝕性能。但其揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量較高，對環(huán)境具有潛在威脅[1]。本項(xiàng)目采用的環(huán)氧富鋅為水性涂料，有效的降低了（VOC）含量。

5 防腐效果（如圖2～圖5所示）。

圖2 室外鋼結(jié)構(gòu)防腐整體效果圖

圖3 室外鋼結(jié)構(gòu)防腐細(xì)節(jié)圖

圖4 室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防腐效果圖

圖5 主廠房外護(hù)板墻效果圖

6 結(jié)語

在海濱電廠相對濕度較高、大氣中富含Cl-、SO2的環(huán)境下，鋅及其合金、含鋅涂料具有良好的抗大氣腐蝕性能，其最大的腐蝕速度小于8μm/a[1]。該項(xiàng)目自2016年4月實(shí)施至今已有6年，從現(xiàn)場防護(hù)來看，整體效果較好。使用冷噴鋅、熱浸鍍鋅、富鋅涂層三種方式保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)表面涂層宏觀沒有明顯變化，相較涂防初期顏色略微灰暗，沒有起泡、龜裂，表面無明顯的黃褐色銹點(diǎn)或銹斑，說明三種涂層對鋼結(jié)構(gòu)均起到很好的防腐保護(hù)效果。