锅炉钢结构的防腐设计.pdf

第 1 期 2 0 1 1 年 1月 锅炉制造 B0I LER MANUF ACTURI NG No ． 1 J a n． 2 0 1 1 文章编 号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 1 0 1 0 0 3 9 0 4 锅炉钢 结构 的 防腐设计 朱永青 ， 吴东晨 哈 尔滨锅 炉厂有 限责任公 司 ， 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 本文介 绍了设计钢结 构油漆方 案的过程 ， 整个 防腐蚀设计包括 选 定环境 的腐蚀 等级 、 合理地设计结 构 、 评估钢结构 的表面状 态 ， 选取合适 的表面处理方式 、 确定最佳 的油漆 方案、 选择合适 的施 工方式 、 制定检查 程序 和制定 维护计划 。 关键词 钢结构 ； 环境等级 ； 表 面处 理 ； 油漆 中图分 类号 T U 5 6 文献标识码 A Co r r o s i o n Pr o t e c t De s i g n o f S t e e l S t r u c t u r e f o r Bo i l e r Zhu Y o n g q i n g， Wu Do n gc he n Ha r b i n B o i l e r C o ．L t d ． ，Ha r b i n 1 5 0 0 4 6，C h i n a Abs t r a c t Th i s p a pe r i n t r o du c e s t he p r o c e s s o f c o r r o s i o n p r o t e c t d e s i g n o f s t e e l s t r u c t u r e，t a k i n g t h e f o l l o wi ng i t e ms a s t h e ba s i ss e l e c t t he c l a s s i fic a t i o n o f e n v i r o n me n t ；r e a s o n a b l e d e s i g n o f s t ru c t u r e， e v a l u a t e t h e t y p e o f s u r f a c e a nd s e l e c t t h e s u rfa c e p r e pa r a t i o n，s e l e c t t h e o p t i mu m pa i n t s y s t e m ，s e - l e c t a me t ho d o f a p p l i c a t i o n，e s t a b l i s h a pr o g r a m o f i n s p e c t i o n s a n d a ma i n t e n a n c e pr o g r a m c o v e r i n g t he wh o l e s mwi c e l i f e o f t he s t r uc t u r e ． Ke y wor ds s t e e l s t ruc t u r e；c l a s s i fi c a t i o n o f e n v i r o n me n t ；s u r f a c e t r e a t me n t ；p a i n t i n g 0 引 言 1 分析评估环境 的腐蚀 等级 随着我 国电力设备制造业 的发展 ， 出 口项 目 越来越多 ， 业主对锅炉整体外观要求越来越高 ， 而 出口锅炉产 品大部分都位 于海边 ， 潮 湿的海水 和 空气中的盐 雾给锅炉 的防腐工 作带来很 大 的闲 难 ， 锅炉整体大部分都处于保温层的保护 内， 外露 的部分主要是锅炉 的钢结构类部件 ， 除去平 台用 的栅格板、 楼梯的踏步、 栏杆和扶手需要热浸锌的 部件之外 ， 其他部件大多用油漆进行防腐。国际 标准 I S 01 2 9 4 4对如 何采用 涂料对 钢结构进行防 护做 出了详细的规定 。下面根据该标准介绍一下 锅炉钢结构油漆方案的设计过程。 钢结构 的主要部分暴露在空气 中， 很少一部 分埋于地下或没水 中， 所 以本文主要针对钢结构 在大气 中产生的腐蚀进行讨论。大气腐蚀发生在 钢结构表面一层很薄的湿膜 内， 该湿膜层很薄 ， 肉 眼几乎 不可 见 ， 大 气 腐 蚀 速率 主要 取 决 于 以下 三 个因素 空气 的相对湿度 ； 出现冷凝 ； 大气污染物 的总量 。 为了定义腐蚀 的级别 ， 国际上通用的方法是 标准样本暴露试验 ， 该方法根 据暴露一年 的低碳 钢和／ 或锌标准样本厚度和／ 或质量 的损失数据来 判定 环境 的腐 蚀 级 别 见 表 1 ， 如 果 在 实 际 应 用 收稿 日期 2 0 1 0一t O一1 4 作者简介 朱永青 1 9 7 7一 男 ， 工程 师， 2 0 0 1年毕业于哈尔滨理工 大学热 能工程专 业， 现从 事标 准化工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 锅炉制造 总第 2 2 5期 的环境 中不可能采用标准样本暴露试验的方法来 确定腐蚀级别 ， 也可以通过表 1中典型 的环境案 例来判定环境的腐蚀级别 ， 但是这种判定方法只 能用于参考。 表 1 大气环境腐蚀性分类和典型环境案例 2 可 能影响涂料选择 的特 殊条件 在选定大的腐蚀环境后 ， 还应该考虑到钢结 构所在的特殊位置或受 到的特殊腐蚀应力 的影 响， 主要考虑以下几个方面的腐蚀应力。 1 建筑物 的内部腐蚀。当建筑 物的 内部一 部分与外界相连通时 ， 建筑物内部的腐蚀应力会 因使用情况而增加， 例如 牲畜房或其他一些房屋 会因季节性的冷凝给钢结构带来更大 的腐蚀应 力 。 2 箱状部件 和空心 部件 内的腐蚀。在钢结 构中， 一些箱状部件或空心部件很多都不是完全 密封的结构 ， 在特定的温度下 ， 潮气可以进入其内 部并液化造成腐蚀 ， 这种情况下 ， 除非在设计时应 设计成完全密封结构 ， 否则 ， 其内部也应采取防腐 措施 。 3 化学腐 蚀应 力。由于工厂生产 而产 生的 污染物 如 酸、 碱、 盐 、 ． 有机溶剂、 腐蚀性气体 和 微尘等 会导致局部腐蚀应力增大。 4 机械腐蚀应 力。在大气 中， 可能 由风带来 的颗粒 比如砂子 磨损钢结构表面而产生 的磨 损腐蚀应力 ； 在水中， 由于石头的移动、 沙砾 的摩 擦 、 水的冲刷而造成的腐蚀应力。 5 冷凝造成 的腐蚀 应力。如果钢结 构的表 面几个小时处于露点或露点温度以下时产生的冷 凝会产生很高的腐蚀应力 ， 特别是这种冷凝周期 性地发生时产生 的腐蚀应力会更高。 6 中、 高温造成 的腐 蚀应 力。在 国际标 准 中， 中温指 6 0～1 5 0 o C、 高温指 1 5 0～ 4 0 0 o C， 在这 种 情况 下也会 产 生 腐蚀 应 力 ， 这 种 腐蚀 大多 发 生 在运行期间， 例如运行中的钢制烟 囱等。 3 合理地设计结构 锅炉钢结构在进行整体设计时就应该考虑到 钢构件易于进行表面处理 、 油漆涂刷、 漆膜厚度检 测和防腐维修 ， 钢结构 的设计应避免形成容易造 成腐蚀蔓延 的据点 ， 钢结构组件的形状、 连接方 式、 制造过程以及其后 的任何处理都不能加速腐 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 朱永青， 等 锅炉钢结构的防腐设计 4 1 蚀 。所 以在锅炉钢结构的设计时应考虑到下列防 止腐蚀产生的基本设计原则 。 1 易于操作 ， 锅炉钢结构的设计应考虑 到易 于油漆的施工、 检查 和维修 ， 进行表 面处理、 油漆 和检 测 的人员 能 够安 全地 进行 操作 。 2 缝隙处 理 ， 狭 窄 的通 道、 看 不到 的缝 隙和 重叠的连接处会因潮气和污垢 的滞 留成为腐蚀发 生 的潜在部位 ， 在设计时可 以通过密闭 的方式避 免腐蚀 的发生。 3 防止水滞 留和沉积 ， 钢结构表面滞 留的水 和沉积会加大腐 蚀应力 ， 所 以可 以考虑采用 带倾 斜面或斜角的设计等方法来避免水和沉积物 的滞 留。 4 边缘 ， 在尖锐边缘上的涂层更容易受 到破 坏 ， 所以 ， 所有的尖 锐边缘都要磨圆或倒角 ， 孔和 切割边缘的毛刺都应清除掉 。 5 箱型部件和空心部件 ， 为了封 闭的箱形构 件和空心部件不受腐蚀 ， 它们 的边缘应采用连续 焊的方式进行密封 ， 任何开 口都要有密封措施 ， 并 且在密封过程 中， 排干 内部 的积水。 6 加强筋 、 连接 板 的设计 ， 在设 计加强 筋和 连接板时可以考虑增加缺 口等结构形式来避免造 成水和沉积物的滞 留。 7 防止 电偶腐蚀 ， 当两种不 同电位的金属间 相互连接 时 ， 在潮湿环 境下 ， 活泼金属就会 被腐 蚀 ， 所以在设计时如无法避免将活泼金属件与惰 性金属件相连时 ， 金属件表面应进行绝缘处理 ， 如 果 由于某种原因只能涂覆一种金属 时， 应该 涂覆 惰性金属表面。 4 评估 钢结构 的表 面状 态， 选取合 适 的表 面处理方 式 锅炉钢结构 的表 面大致 分为 以下几类 a无 涂层表面 ； b镀锌 表面 包括热浸锌、 电镀锌 和粉 末镀锌 ； c带有预涂底 漆的表 面； d带 有其 他类 油 漆 的表 面 。 其 中 a类和 e 类的表面基本上是新制造 的钢 结构 ， 而 b类和 d类 的表面主要是需要进行修复 的表 面 。 表面处理方式分 为 以下两 大类 1 全 部的 表面处理 这种表面处理方式包括去除氧化皮、 铁 锈和污染物 ， 经全部表面处理后 ， 整个钢件表面应 为裸 钢。这 种 表 面 处 理等 级 分 为 s a 喷 射 清 理 、 s t 手动或动力工具清理 、 F I 火焰 清理 和 B e 酸洗 ； 2 局部表面处理 采用这种处理方式 去除铁锈和污染物后 ， 表面应留下完整 的油漆涂 层或金属涂层。这种表面处理等级分为 P S a 局 部的喷射清理 、 P S t 局部的手 动或 动力工具 清 理 、 P Ma 局部机械打磨 。 设计者应根据钢构件的实际表面情况选择采 取何种的表面处理方式及 等级 。例如 对于无涂 层 的表面可以采取喷砂除锈方式 ， 除锈等级达到 S a 2 1 ／ 2级 5 确定最佳 的油漆方案 按照油漆防护期 的长短 ， 油漆方案 的耐久性 可 以分三个等级 ， 即 a 低 L 2～ 5年 b中 M 5～1 5年 c 高 H 1 5年以上 设计者首先应判断钢构件所处位置的腐蚀等 级 ， 再依据要求的防护期的耐久性按照 I S 01 2 9 4 4 5附录 A来选取合适的涂料体系范例。在选取 油漆方 案 范例 时应 注 意 以下 两个 方 面 1 表 A 1 、 A 7和 A 8中列举 的方案范例对应多种腐蚀级 别 ， 油漆方案是按照面漆的材料来划分的， 这种方 式有利于设计者以面漆 的性能作为基础来选择油 漆方案 ， 在这种情况下的腐蚀级别不是很 明确 ， 每 种方案对 应不 止一种腐 蚀级别 ； 2 表 A 2 、 A 3 、 A 4 、 A 5和 A 6所列举的方案范例对应 的是单一 的 腐蚀级别。这些油漆方案是按照底漆的类型来划 分 的， 这种划分方法有利于设计者通过钢结构所 处环境的腐蚀性级别来选择油漆方案 。 6 选择合适的施工方式 选定合适的油漆方案并对工件进行表面处理 后 ， 就可 以根据油漆的种类 和工件 的具体情况来 进行油漆施工 ， 油漆施工主要有以下几种方式 1 刷 涂 。这 种 施 工 方 式 适 用 于 边 角 、 铆 钉 头、 螺栓头、 角落以及其他施工方法不易达到的区 域 ； 2 辊涂。采 用这种施 工方式 的油 漆应具有 良好 的流 平性 ， 对 于 防腐 蚀 底 漆 的 施 工 一般 不 推 荐采用辊涂 ； 3 喷涂 。喷涂主要包 括 低 压空气喷涂 、 无 空气喷涂 、 空气辅助无气喷涂和静电喷涂 ， 对于锅 炉钢结构的平整面， 一般推荐采用无空气喷涂 ； 4 其他施 工方法。其 他 的施工 方法 ， 如 淋 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 锅炉制造 总第 2 2 5期 涂 、 热熔涂料施_T和防腐胶带施工等， 这些施工方 法基本不适用于锅炉钢结构。 落、 裂纹和挂流等缺陷； 用仪器检测油漆的干膜厚 度、 附着力和孔隙率。 7 制定检查程序8 制定维护计划 在施工过程的前应制定完整的检查程序 ， 检 查程序主要包括以下方面的内容 1 资质 的检查。在施工 前至少应 检查 施工 人员是否具有能够正确 、 安全地完成该项工作 的 能力 ； 每个施工阶段的说明书； 施工方建立的质保 体系以及其他技术协议中的要求。 2 环境及表面状况检查。检查 环境 是否符 合油漆技术说明书 中的要求 ； 是否达到相关的安 全、 健康和环保的相关规章制度的要求 ； 经过处理 的钢构件表面是否按要求进行相应的处理以及是 否达到所需的要求等。 3 油漆 的检查 。油漆制造商提供 的油漆技 术说明书是否包含油漆使用时需 了解的信息 ； 根 据实际情况对油漆进行复验 ； 油漆的储存温度、 是 否进行密封等等 ， 除非另有规定 ， 油漆储存温度应 为 3～ 3 0℃ 。 4 施工过程 的检查。检查人 员应有相应 的 资质和工作经验 ， 对施工的过程进行监督 。 5 油漆涂层检查。检查油漆涂层是 否符合 相关的技术要求 ， 如进行 目视检查 ， 检查漆膜的均 匀 性 、 颜 色 以及 是 否有 漏涂 、 起 皱 、 凹坑 、 气 泡 、 剥 在锅炉钢结构服役期间 ， 会 因为涂层褪色、 粉 化 、 污损 、 磨损或出于美观等原因 ， 需要对涂层进 行经常维护， 特别是处 于重污染 区的涂层需经常 进行表面清理 ， 以防止产生较高的腐蚀应力 ， 所以 用户应制定一个详细的涂层维护计划以保证涂层 达到预期的防腐效果。 9 结束语 虽然 ， 有很多种方式可以保护钢结构 ， 防止产 生锈蚀 ， 但是 目前采用油漆涂料的方式进行防护， 无疑是最经济 的和最普遍的。世界上主要的钢结 构油漆标准除本标准外还有美 国的 S S P C 钢结构 油漆协会标准 ， 我 国目前还没有类似的、 完整的 钢结构防腐标准 ， 而制定一个完整的钢结构防腐 标准需要大量的试验和数据支持 ， 还需要相关 的 技术人员进一步的努力。 参考文献 [ 1 ] I S O 1 2 9 4 4 2 0 0 7 色漆和清漆防护涂料体系对钢 结构 的防腐蚀保护 ． } E 组 实 I二优 名 在 竹 一 以 一 前 饥 词 鄯 功 的 哜 造 竹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m