煉鋼廠扇形段鋼結(jié)構(gòu)防腐施工工藝
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摘要:鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕巧、綜合機(jī)械性能好的特點(diǎn)，但鋼暴露在環(huán)境中容易受到各種形式的腐蝕。對煉鋼廠工段鋼結(jié)構(gòu)防腐施工提出了建議，可供廠內(nèi)其他相似環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)防腐參考借鑒。
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)輕巧;腐蝕;防腐施工
1引言
鋼材是國家建設(shè)發(fā)展中必不可少的重要材料，鋼材具有強(qiáng)度高、塑形和韌性好等優(yōu)良性能。盡管鋼材具有有許多優(yōu)點(diǎn)，但易腐蝕卻是其主要的缺點(diǎn)［1］。設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕不僅影響材料本身的力學(xué)性能，還可能影響生產(chǎn)安全。為保障生產(chǎn)安全能夠有效地開展，減少因腐蝕而造成的巨大安全風(fēng)險，國內(nèi)外學(xué)者將鋼材的腐蝕問題按照環(huán)境因素分類，分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、水汽腐蝕和土壤腐蝕，其中化學(xué)介質(zhì)對鋼材的腐蝕最為嚴(yán)重，在工業(yè)冶金行業(yè)也最為典型［2］。寶鋼湛江鋼鐵地處南亞熱帶地區(qū)，坐落于東海島上，為典型熱帶海洋性季風(fēng)氣候鹽霧，具有常年濕度大、溫度高的特點(diǎn)。此外，廠區(qū)有的工業(yè)腐蝕環(huán)境又是加速鋼鐵腐蝕的又一重要因素。煉鋼廠的扇形段是煉鋼工藝流程中重要的設(shè)備，在煉鋼過程中拉坯水冷時高溫淬水產(chǎn)生的酸性汽霧，含有高濃度的氯、硫、二氧化碳、水汽等物質(zhì)，一級局部密閉空間不通風(fēng)，最高溫度可達(dá)450℃，腐蝕環(huán)境極為惡劣。在這樣的工業(yè)腐蝕環(huán)境下，扇形段設(shè)備的腐蝕程度如圖1所示。為此，必須綜合考慮現(xiàn)場中各種腐蝕因素間的相互影響，在防腐施工過程中注重施工要點(diǎn)，以達(dá)到長效防腐、延長鋼結(jié)構(gòu)使用壽命的目的。
2腐蝕機(jī)理分析
鋼水在結(jié)晶器中結(jié)晶并由引錠桿拉出經(jīng)導(dǎo)軌移動最終形成棒材，結(jié)晶時采取水淋冷卻使鋼液成為固體結(jié)晶，鋼水中含有少量的雜質(zhì)離子，如碳、氯、硫等，水與高溫下鋼坯接觸時，可溶雜質(zhì)將溶解一部分在水中，隨冷凝水流下至扇形段表面，其余的高溫蒸汽在整個二冷密閉室內(nèi)散布。扇形段的原涂料為常規(guī)普通型涂料，從現(xiàn)場實際腐蝕現(xiàn)狀中可以看到原防腐涂層已失效，并在設(shè)備外表面積聚了大量的鐵銹及鋼渣。原防腐涂層受工藝酸性氣體及高溫蒸汽的影響，涂層會在短期內(nèi)被水汽滲透，而水汽中氯離子對鋼鐵腐蝕主要表現(xiàn)形式為破壞鈍化膜，催化鋼鐵的吸氧腐蝕。隨著溫度及濕度的增加，腐蝕速度也逐漸加劇，相關(guān)資料顯示，每升溫10℃，腐蝕的速度約增加1～3倍，特別是高低溫及干濕交替下，常規(guī)涂料無法抵御氯離子的侵蝕造成了鋼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重腐蝕?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下。從上述反應(yīng)過程中，可以看出O2和Cl－是使鋼鐵發(fā)生腐蝕的主要介質(zhì)。在這兩種物質(zhì)中Cl－使水具有弱酸性與鐵發(fā)生吸氫反應(yīng)，而O2具有氧化性與鐵發(fā)生氧化反應(yīng)生成四氧化三鐵，即疏松的鐵銹，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕破壞作用。從以上的腐蝕機(jī)理中分析可知，在后續(xù)的防腐涂層方案設(shè)計時必須同時考慮可抵抗高溫、氯離子、氟離子等共存條件。
3扇形段防腐設(shè)計方案
針對以上腐蝕反應(yīng)機(jī)理，現(xiàn)對扇形段的弧形段以及水平段的立柱、橫梁及附件的表面所有部位采用耐高溫型重防腐涂層200μm進(jìn)行防腐保護(hù)，膜厚的波動范圍可上下浮動5%。而對于底座、側(cè)板、支撐梁、螺絲等均需要進(jìn)行防腐，焊縫處及陰、陽角處涂層最小厚度為200μm。整體采用超高壓水射流除銹達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)Wa2及以上;即在不放大的情況下觀察時，表面應(yīng)無可見的油、脂和污物以及大部分鐵銹、原始涂層和其他外來雜質(zhì)［3］。任何殘留污染物應(yīng)隨機(jī)分散，且可構(gòu)成附著牢固的涂層、附著牢固的外來雜質(zhì)和先前存在的鐵銹斑點(diǎn)。而高壓水噴射除銹流無法處理到的地方應(yīng)采用人工機(jī)械打磨以達(dá)到相應(yīng)的潔凈度和粗糙度ST2－3級。所有鋼結(jié)構(gòu)焊接后對焊縫進(jìn)行打磨，陰陽角處應(yīng)圓弧過渡，陰角圓弧半徑不小于10mm，陽角圓弧半徑不小于3mm，打磨后的焊縫高度不得小于連接件的最小厚度。
4施工方案控制事項
在重防腐施工的過程中，需要注意以下工作事項。⑴基層處理。在進(jìn)行基層處理時應(yīng)清除構(gòu)件表面的油污及附著物，使設(shè)備露出表面的金屬光澤?；鶎犹幚碓綇氐祝瑒t涂料附著力越好。⑵配套涂層的施工。在涂層的配套施工過程中，底漆的作用是起提供附著力和防銹的目的，面漆的作用在于防止由于紫外線的輻射而造成的老化。在煉鋼廠扇形段區(qū)域內(nèi)，無紫外線的照射，故僅采用耐腐蝕作用的底涂料即可。⑶涂層施工的質(zhì)量控制。涂層施工時首先要保證徹底的除銹，在此基礎(chǔ)上涂層的施工溫度控制應(yīng)在5～38℃。此外，涂層施工時，設(shè)備表面應(yīng)確認(rèn)無結(jié)露、施工環(huán)境粉塵少等控制條件。
5改進(jìn)效果
通過一系列的防腐施工改進(jìn)工作，扇形段于年修期間上線運(yùn)行。經(jīng)約一年左右的運(yùn)行時間，下線的扇形段顯示的防腐效果如圖2所示。從圖中可以看到，經(jīng)施工工藝改進(jìn)后的扇形段在非高溫區(qū)域，涂層整體完整，顏色為淺灰色，中間區(qū)域未發(fā)生起泡及脫落現(xiàn)象，涂層附著力良好，經(jīng)檢測膜厚為210μm左右，涂膜未存在減薄現(xiàn)象。邊緣涂膜存在直徑約2～5mm起泡，將起泡涂膜破壞后檢查金屬表面，未發(fā)生明顯腐蝕減薄及氧化皮存在。
6結(jié)語
由于煉鋼廠扇形段鋼結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境特征造成了其防腐措施的獨(dú)特性，同時決定了其從防腐設(shè)計到防腐施工工藝更加嚴(yán)格細(xì)致的要求。綜上研究和實踐過程，得到了以下結(jié)論。⑴由于扇形段所處環(huán)境具有高溫的環(huán)境特點(diǎn)，在進(jìn)行工藝改進(jìn)的基礎(chǔ)上，扇形段在使用一年時，其腐蝕未進(jìn)一步深入。⑵防腐是具有多環(huán)節(jié)相互依賴特點(diǎn)的，材料的選擇、嚴(yán)格的施工工藝等綜合條件才有可能形成良好的防腐性能。⑶在施工工藝改進(jìn)中，著重了防腐施工過程中基層處理，其效果可能對防腐周期的長短起著至關(guān)重要的作用，基層處理效果越好，防腐的周期可能越長。
參考文獻(xiàn):
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作者：劉欣欣 張業(yè)建 單位：寶鋼湛江鋼鐵有限公司