论文部分内容阅读
摘要：随着国民经济水平的不断提高，我国电厂也取得了迅猛的发展。超临界以及超超临界大型火力发电机组已经成为我国发电机组的一个主流发展方向。在实际生产活动中，人们发现钢筋混凝土结构在受力方面存在一定的不足，因此，钢结构在工程中的应用范围开始逐年扩大。在我国，钢结构的防腐问题普遍不受重视，给钢结构的安全性埋下了巨大的隐患。通过调查研究发现，如果科学采用钢结构防腐策略，那么可将其导致的损失降低大约三十个百分点。
关键词：电厂；钢结构；防腐；策略
钢结构腐蚀所导致的经济损失是一个惊人的数字，我国曾做过相关的调研分析，发现每年因钢结构腐蚀而导致的损失占国民经济的5%左右。所以，对钢结构防腐策略进行探讨已经刻不容缓。本文首先分析了临海建筑物钢结构的腐蚀成因和危害，继而提出了临海建筑物钢结构防腐蚀策略，并针对某边海电厂钢结构防腐方案展开了详细的探讨，旨在合理控制电厂钢结构腐蚀问题，最大限度地减少人员伤亡事件以及经济损失，为电厂的正常运营、高效运营奠定坚实的基础。
1.临海建筑物钢结构的腐蚀成因和危害
1.1钢结构的腐蚀机理
腐蚀指的是钢铁受所处环境的影响而和其他物质发生化学以及电化学反应，进而导致自身的破坏或者变质。建筑钢结构最容易受到的腐蚀是大气腐蚀，即钢铁受大气中氧和水的影响而发生电化学反应所造成的腐蚀。[1]
1.2影响钢结构腐蚀的因素
在大气中，湿度、温度以及相关介质是造成钢结构腐蚀的主要因素。钢铁的临界湿度通常介于60%—70%的范围之内。湿度在60%以下时，发生化学腐蚀，腐蚀速度相对较小；湿度在70%以上时，发生电化学腐蚀，腐蚀速度迅速提高，腐蚀破坏非常明显。大气中的腐蚀性粉尘也会加速钢铁的腐蚀过程，其机理在于灰尘可发挥类似毛细管的凝聚功能，如灰尘密布的地方，结露的可能性便会大增，接着腐蚀性粉尘以及气体将会溶解其中，最终自然生成具有强烈腐蚀性的酸、碱、盐溶液。尤其是氯离子，它能够对钢铁面层的钝化膜造成明显的破坏，导致破坏效果相当明显的点状腐蚀。钢铁在不同环境中的大气腐蚀程度见表1所示。[2]
1.3钢结构腐蚀的危害
钢结构腐蚀通常属于一种非均匀性质的破坏，一般先是表面形成腐蚀坑，接着由坑底朝纵深方向快速发展，在此过程中造成应力集中，而应力集中又会反过来加速腐蚀进程。这是一种典型的应力腐蚀现象，它具有循环、连锁的明显特征。在应力腐蚀的影响下，钢材的抗冷脆性能将会逐渐减弱，很容易造成承重钢构件骤然脆裂，继而导致建筑物的倒塌，给使用者带来生命财产的威胁。在冲击载荷影响之下，腐蚀介质将会引发钢结构的脆性断裂，并对钢结构的疲劳强度造成不利影响，这种危害相当严重。
2.临海建筑物钢结构防腐蚀策略
钢结构常见的防腐蚀策略有三种，分别是耐候钢、热浸锌以及涂层法。[3]
2.1耐候钢
耐候钢中含有磷、铜、镍、铬以及钛等金属元素，这些金属元素能在耐候钢表面形成一层保护膜，从而提高耐候钢的耐腐蚀性。另外，耐候钢的低温冲击韧性也优于普通的结构用钢。
2.2热浸锌
将经过除锈处理后的钢构件浸于大约600℃高温熔融状态的锌液中，使其表面镀上一层锌。镀锌厚度视钢构件厚度而定，一般标准如下：钢构件厚度≤5mm，则锌层厚度≥65mm；钢构件厚度较大，则锌层厚度≥86mm。该方法的好處是有效期长，便于工业化集中处理，且质量可靠。经过浸锌处理的钢结构广泛用于腐蚀严重、维修困难的室外空间。[4]
2.3涂层法
就效果而言，涂层法比不上那些长效防腐蚀（热浸锌）的方法，因此，多见于室内钢结构又或者维修简单的室外钢结构。使用涂层法的过程中，除锈是首要环节，要求较高时，可采用喷砂喷丸的方法除锈；要求一般时，可采取手工除锈。涂层种类对钢结构腐蚀耐受性有着至关重要的影响。涂层通常包括两大部分，一是底漆，二是面漆，其中底漆含有较多粉料，含有少量基料，成膜较为粗糙，对于钢材有较强的粘附力，同时也能和面漆进行很好的结合；面漆含有较多基料，成膜较为平滑光泽，有保护底漆的作用，还具有一定的抗风化性。种类相异的涂料可能存在是否相容的问题，在选择涂料的过程中应该注意这一点。涂层施工对温度和湿度有一定的要求：温度须在5—38℃之间；相对湿度不可超过85%）。涂层施工过程中，要尽量减少环境中的粉尘量，还要防止钢构件表面的结露现象。另外，涂层施工完毕后，4h之内不允许淋雨。应对干漆膜的总厚度做如下控制：室外工程应为150um；室内工程应为125um；强烈腐蚀性环境中应为200—220um。[5]
3.边海某电厂气象条件及腐蚀性判别
该电厂气象条件情况如表2所示。
该电厂处于湿度大于75%的潮湿环境中，根据《钢结构手册》可知，钢结构受到的环境侵蚀作用被定性为中等侵蚀性。[6]
4.某电厂钢结构防腐策略
从经济性及适用性两个主要角度考量，确定该电厂钢结构防腐方案要点如下：1）钢构件采用的除锈等级预定为Sa21/2，并采用喷丸、喷砂的方法除锈。除锈处理之前，应使用砂轮对钢结构表面残留的毛刺、凸起以及焊瘤进行打平处理；应使用汽油等溶剂对钢结构表面进行清理，以露出金属光泽为宜。除锈处理之后，钢构件表面粗糙度应控制在40—75um的范围之内，且要做到不可超过涂层厚度的1/3；参照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中的规定和要求进行相关检查，确定合格之后，才可进入防腐涂装工序，并按时涂装；2）对于室外露天环境中的钢结构，一般采用热浸镀锌或者冷喷镀锌的防腐措施，如果是次要的钢构件，也可以根据实际情况，采取涂层的防腐措施；3）采用涂层法对室内钢构件进行防腐处理时，可按表3标准执行。某些需要重点加强的钢构件可采用热镀锌或者冷喷锌的方法予以处理。选择涂料产品时，最好选择正规厂家的产品，同时还要查看其使用寿命，一般情况下，应满足室内使用寿命大于20年，室外使用寿命大于15年；4）镀锌压型钢结构按规定应满足镀锌量双面超过275kg/㎡的标准，用在屋面压型钢结构的钢基板厚度应该在0.6mm以上，用在墙面的钢基板厚度应该在0.5mm以上。采购压型钢板的过程中，供应商出具的相关文件以及品质保证见表4；5）本工程地下部分结构没有采用钢结构，对于那些少量的与地下水进行直接接触的钢质管道，可采用热浸锌的办法处理。[7]
5.结语
根据该电厂所处地区的气象条件可知，其钢结构的环境侵蚀类型为中等侵蚀性。对于室外部分的钢结构通常采用热浸锌又或者冷喷锌的措施进行处理；对于室内部分的钢结构通常采用涂层法进行处理。设备及厂家供货的钢构件防腐可参考本方案执行，但应优先采用设备厂家经论证后的适应当地环境的防腐处理方案。
参考文献：
[1] 毛蕾蕾. 涂料在钢结构防腐中的应用[J].上海涂料，2012，（09）.
[2] 王振波. 钢结构建筑防腐技术[J].工程设计与研究，2012，（02）.
[3] 张力. 海洋钢结构防腐技术获突破[J].现代化工，2012，（10）.
[4] 潘正琪，傅赟炜，曹峰，孙旭光. 建筑钢结构防腐技术综述[J].工程建设与设计，2011，（02）.
[5] 兰霞. 滨海某电厂钢结构防腐方案浅析[J].红水河，2011，（02）.
[6] 耿芳. 浅谈钢结构建筑的防腐技术[J].建材技术与应用，2011，（04）.
[7] 左华. 钢结构建筑防腐保护工程的质量控制[J].浙江建筑，2011，（06）.
作者简介：
梁金。性别：女。祖籍：山东省荣城市。民族：汉。出生年月：1981年2月3日。单位：山东电力工程咨询院有限公司。邮编：250013。学历：大学本科。职称：中级。研究方向：电厂土建工程。
关键词：电厂；钢结构；防腐；策略
钢结构腐蚀所导致的经济损失是一个惊人的数字，我国曾做过相关的调研分析，发现每年因钢结构腐蚀而导致的损失占国民经济的5%左右。所以，对钢结构防腐策略进行探讨已经刻不容缓。本文首先分析了临海建筑物钢结构的腐蚀成因和危害，继而提出了临海建筑物钢结构防腐蚀策略，并针对某边海电厂钢结构防腐方案展开了详细的探讨，旨在合理控制电厂钢结构腐蚀问题，最大限度地减少人员伤亡事件以及经济损失，为电厂的正常运营、高效运营奠定坚实的基础。
1.临海建筑物钢结构的腐蚀成因和危害
1.1钢结构的腐蚀机理
腐蚀指的是钢铁受所处环境的影响而和其他物质发生化学以及电化学反应，进而导致自身的破坏或者变质。建筑钢结构最容易受到的腐蚀是大气腐蚀，即钢铁受大气中氧和水的影响而发生电化学反应所造成的腐蚀。[1]
1.2影响钢结构腐蚀的因素
在大气中，湿度、温度以及相关介质是造成钢结构腐蚀的主要因素。钢铁的临界湿度通常介于60%—70%的范围之内。湿度在60%以下时，发生化学腐蚀，腐蚀速度相对较小；湿度在70%以上时，发生电化学腐蚀，腐蚀速度迅速提高，腐蚀破坏非常明显。大气中的腐蚀性粉尘也会加速钢铁的腐蚀过程，其机理在于灰尘可发挥类似毛细管的凝聚功能，如灰尘密布的地方，结露的可能性便会大增，接着腐蚀性粉尘以及气体将会溶解其中，最终自然生成具有强烈腐蚀性的酸、碱、盐溶液。尤其是氯离子，它能够对钢铁面层的钝化膜造成明显的破坏，导致破坏效果相当明显的点状腐蚀。钢铁在不同环境中的大气腐蚀程度见表1所示。[2]
1.3钢结构腐蚀的危害
钢结构腐蚀通常属于一种非均匀性质的破坏，一般先是表面形成腐蚀坑，接着由坑底朝纵深方向快速发展，在此过程中造成应力集中，而应力集中又会反过来加速腐蚀进程。这是一种典型的应力腐蚀现象，它具有循环、连锁的明显特征。在应力腐蚀的影响下，钢材的抗冷脆性能将会逐渐减弱，很容易造成承重钢构件骤然脆裂，继而导致建筑物的倒塌，给使用者带来生命财产的威胁。在冲击载荷影响之下，腐蚀介质将会引发钢结构的脆性断裂，并对钢结构的疲劳强度造成不利影响，这种危害相当严重。
2.临海建筑物钢结构防腐蚀策略
钢结构常见的防腐蚀策略有三种，分别是耐候钢、热浸锌以及涂层法。[3]
2.1耐候钢
耐候钢中含有磷、铜、镍、铬以及钛等金属元素，这些金属元素能在耐候钢表面形成一层保护膜，从而提高耐候钢的耐腐蚀性。另外，耐候钢的低温冲击韧性也优于普通的结构用钢。
2.2热浸锌
将经过除锈处理后的钢构件浸于大约600℃高温熔融状态的锌液中，使其表面镀上一层锌。镀锌厚度视钢构件厚度而定，一般标准如下：钢构件厚度≤5mm，则锌层厚度≥65mm；钢构件厚度较大，则锌层厚度≥86mm。该方法的好處是有效期长，便于工业化集中处理，且质量可靠。经过浸锌处理的钢结构广泛用于腐蚀严重、维修困难的室外空间。[4]
2.3涂层法
就效果而言，涂层法比不上那些长效防腐蚀（热浸锌）的方法，因此，多见于室内钢结构又或者维修简单的室外钢结构。使用涂层法的过程中，除锈是首要环节，要求较高时，可采用喷砂喷丸的方法除锈；要求一般时，可采取手工除锈。涂层种类对钢结构腐蚀耐受性有着至关重要的影响。涂层通常包括两大部分，一是底漆，二是面漆，其中底漆含有较多粉料，含有少量基料，成膜较为粗糙，对于钢材有较强的粘附力，同时也能和面漆进行很好的结合；面漆含有较多基料，成膜较为平滑光泽，有保护底漆的作用，还具有一定的抗风化性。种类相异的涂料可能存在是否相容的问题，在选择涂料的过程中应该注意这一点。涂层施工对温度和湿度有一定的要求：温度须在5—38℃之间；相对湿度不可超过85%）。涂层施工过程中，要尽量减少环境中的粉尘量，还要防止钢构件表面的结露现象。另外，涂层施工完毕后，4h之内不允许淋雨。应对干漆膜的总厚度做如下控制：室外工程应为150um；室内工程应为125um；强烈腐蚀性环境中应为200—220um。[5]
3.边海某电厂气象条件及腐蚀性判别
该电厂气象条件情况如表2所示。
该电厂处于湿度大于75%的潮湿环境中，根据《钢结构手册》可知，钢结构受到的环境侵蚀作用被定性为中等侵蚀性。[6]
4.某电厂钢结构防腐策略
从经济性及适用性两个主要角度考量，确定该电厂钢结构防腐方案要点如下：1）钢构件采用的除锈等级预定为Sa21/2，并采用喷丸、喷砂的方法除锈。除锈处理之前，应使用砂轮对钢结构表面残留的毛刺、凸起以及焊瘤进行打平处理；应使用汽油等溶剂对钢结构表面进行清理，以露出金属光泽为宜。除锈处理之后，钢构件表面粗糙度应控制在40—75um的范围之内，且要做到不可超过涂层厚度的1/3；参照《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中的规定和要求进行相关检查，确定合格之后，才可进入防腐涂装工序，并按时涂装；2）对于室外露天环境中的钢结构，一般采用热浸镀锌或者冷喷镀锌的防腐措施，如果是次要的钢构件，也可以根据实际情况，采取涂层的防腐措施；3）采用涂层法对室内钢构件进行防腐处理时，可按表3标准执行。某些需要重点加强的钢构件可采用热镀锌或者冷喷锌的方法予以处理。选择涂料产品时，最好选择正规厂家的产品，同时还要查看其使用寿命，一般情况下，应满足室内使用寿命大于20年，室外使用寿命大于15年；4）镀锌压型钢结构按规定应满足镀锌量双面超过275kg/㎡的标准，用在屋面压型钢结构的钢基板厚度应该在0.6mm以上，用在墙面的钢基板厚度应该在0.5mm以上。采购压型钢板的过程中，供应商出具的相关文件以及品质保证见表4；5）本工程地下部分结构没有采用钢结构，对于那些少量的与地下水进行直接接触的钢质管道，可采用热浸锌的办法处理。[7]
5.结语
根据该电厂所处地区的气象条件可知，其钢结构的环境侵蚀类型为中等侵蚀性。对于室外部分的钢结构通常采用热浸锌又或者冷喷锌的措施进行处理；对于室内部分的钢结构通常采用涂层法进行处理。设备及厂家供货的钢构件防腐可参考本方案执行，但应优先采用设备厂家经论证后的适应当地环境的防腐处理方案。
参考文献：
[1] 毛蕾蕾. 涂料在钢结构防腐中的应用[J].上海涂料，2012，（09）.
[2] 王振波. 钢结构建筑防腐技术[J].工程设计与研究，2012，（02）.
[3] 张力. 海洋钢结构防腐技术获突破[J].现代化工，2012，（10）.
[4] 潘正琪，傅赟炜，曹峰，孙旭光. 建筑钢结构防腐技术综述[J].工程建设与设计，2011，（02）.
[5] 兰霞. 滨海某电厂钢结构防腐方案浅析[J].红水河，2011，（02）.
[6] 耿芳. 浅谈钢结构建筑的防腐技术[J].建材技术与应用，2011，（04）.
[7] 左华. 钢结构建筑防腐保护工程的质量控制[J].浙江建筑，2011，（06）.
作者简介：
梁金。性别：女。祖籍：山东省荣城市。民族：汉。出生年月：1981年2月3日。单位：山东电力工程咨询院有限公司。邮编：250013。学历：大学本科。职称：中级。研究方向：电厂土建工程。