煉鋼廠扇形段鋼結構防腐施工工藝

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摘要:鋼結構具有結構輕巧、綜合機械性能好的特點，但鋼暴露在環境中容易受到各種形式的腐蝕。對煉鋼廠工段鋼結構防腐施工提出了建議，可供廠內其他相似環境鋼結構防腐參考借鑒。

關鍵詞:鋼結構;結構輕巧;腐蝕;防腐施工

1引言

鋼材是國家建設發展中必不可少的重要材料，鋼材具有強度高、塑形和韌性好等優良性能。盡管鋼材具有有許多優點，但易腐蝕卻是其主要的缺點［1］。設備鋼結構的腐蝕不僅影響材料本身的力學性能，還可能影響生產安全。為保障生產安全能夠有效地開展，減少因腐蝕而造成的巨大安全風險，國內外學者將鋼材的腐蝕問題按照環境因素分類，分為化學介質腐蝕、大氣腐蝕、水汽腐蝕和土壤腐蝕，其中化學介質對鋼材的腐蝕最為嚴重，在工業冶金行業也最為典型［2］。寶鋼湛江鋼鐵地處南亞熱帶地區，坐落于東海島上，為典型熱帶海洋性季風氣候鹽霧，具有常年濕度大、溫度高的特點。此外，廠區有的工業腐蝕環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備，在煉鋼過程中拉坯水冷時高溫淬水產生的酸性汽霧，含有高濃度的氯、硫、二氧化碳、水汽等物質，一級局部密閉空間不通風，最高溫度可達450℃，腐蝕環境極為惡劣。在這樣的工業腐蝕環境下，扇形段設備的腐蝕程度如圖1所示。為此，必須綜合考慮現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，以達到長效防腐、延長鋼結構使用壽命的目的。

2腐蝕機理分析

鋼水在結晶器中結晶并由引錠桿拉出經導軌移動最終形成棒材，結晶時采取水淋冷卻使鋼液成為固體結晶，鋼水中含有少量的雜質離子，如碳、氯、硫等，水與高溫下鋼坯接觸時，可溶雜質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散布。扇形段的原涂料為常規普通型涂料，從現場實際腐蝕現狀中可以看到原防腐涂層已失效，并在設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，涂層會在短期內被水汽滲透，而水汽中氯離子對鋼鐵腐蝕主要表現形式為破壞鈍化膜，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，常規涂料無法抵御氯離子的侵蝕造成了鋼結構的嚴重腐蝕。化學反應方程式如下。從上述反應過程中，可以看出O2和Cl－是使鋼鐵發生腐蝕的主要介質。在這兩種物質中Cl－使水具有弱酸性與鐵發生吸氫反應，而O2具有氧化性與鐵發生氧化反應生成四氧化三鐵，即疏松的鐵銹，從而產生強烈的腐蝕破壞作用。從以上的腐蝕機理中分析可知，在后續的防腐涂層方案設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扇形段防腐設計方案

針對以上腐蝕反應機理，現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進行防腐保護，膜厚的波動范圍可上下浮動5%。而對于底座、側板、支撐梁、螺絲等均需要進行防腐，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到國家標準Wa2及以上;即在不放大的情況下觀察時，表面應無可見的油、脂和污物以及大部分鐵銹、原始涂層和其他外來雜質［3］。任何殘留污染物應隨機分散，且可構成附著牢固的涂層、附著牢固的外來雜質和先前存在的鐵銹斑點。而高壓水噴射除銹流無法處理到的地方應采用人工機械打磨以達到相應的潔凈度和粗糙度ST2－3級。所有鋼結構焊接后對焊縫進行打磨，陰陽角處應圓弧過渡，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。在進行基層處理時應清除構件表面的油污及附著物，使設備露出表面的金屬光澤?；鶎犹幚碓綇氐?，則涂料附著力越好。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。在煉鋼廠扇形段區域內，無紫外線的照射，故僅采用耐腐蝕作用的底涂料即可。⑶涂層施工的質量控制。涂層施工時首先要保證徹底的除銹，在此基礎上涂層的施工溫度控制應在5～38℃。此外，涂層施工時，設備表面應確認無結露、施工環境粉塵少等控制條件。

5改進效果

通過一系列的防腐施工改進工作，扇形段于年修期間上線運行。經約一年左右的運行時間，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，經施工工藝改進后的扇形段在非高溫區域，涂層整體完整，顏色為淺灰色，中間區域未發生起泡及脫落現象，涂層附著力良好，經檢測膜厚為210μm左右，涂膜未存在減薄現象。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，未發生明顯腐蝕減薄及氧化皮存在。

6結語

由于煉鋼廠扇形段鋼結構所處的環境特征造成了其防腐措施的獨特性，同時決定了其從防腐設計到防腐施工工藝更加嚴格細致的要求。綜上研究和實踐過程，得到了以下結論。⑴由于扇形段所處環境具有高溫的環境特點，在進行工藝改進的基礎上，扇形段在使用一年時，其腐蝕未進一步深入。⑵防腐是具有多環節相互依賴特點的，材料的選擇、嚴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:

［1］宋偉寧．上海中心大廈塔冠外露鋼結構防腐涂裝體系的研究與實踐［J］．結構工程師，2014(06):168-171．

［2］丁泓予，周超．化工建筑中鋼結構防腐及防火策略淺析［J］．天津化工，2016，30(04):60-62．

［3］鐘衛，張國輝，徐小?。苯馃Y球團運輸車鋼結構防腐措施探討［J］．機床與液壓，2010，48(05):39-41//48．

作者：劉欣欣 張業建 單位：寶鋼湛江鋼鐵有限公司