大冶有色冶炼厂厂区钢结构及设备涂装维护

黄素质　冯杰

摘要：大冶有色冶炼的环境非常差，会产生大量废气，其中包括有毒有害气体和含酸、碱的气体，其中二氧化硫的含量最高，因此有色冶金企业建筑钢结构和厂房内钢结构设备等普遍存在腐蚀现象。文章介绍了大冶有色金属股份公司冶炼厂厂房钢结构及设备外表面的腐蚀防护涂装维修方案，经现场应用，效果较好。

关键词：建筑钢结构；设备涂装维护；防腐蚀；有色冶金企业；腐蚀环境 文献标识码：A

中图分类号：TQ639 文章编号：1009-2374（2015）35-0071-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.035

大冶有色冶炼的环境非常差，会产生大量废气，包括有毒有害气体，含酸、碱的气体，其中二氧化硫的含量最高。因此有色冶金企业建筑钢结构和厂房内钢结构设备等普遍存在着腐蚀现象，总结它们的腐蚀规律，并采取有效措施，对保证厂房安全生产、降低维修费用具有重要的指导意义。

1 钢结构的腐蚀状况调查研究

1.1 腐蚀性物质，腐蚀环境调查

腐蚀性物质：硫酸盐，气态硫、硫酸酸雾，靠近污酸处还有硫化氢等的腐蚀。

腐蚀性物质浓度：电解车间、硫酸车间等部位，S02浓度为60～120mg/m3，S03浓度为5～30mg/m3，烟尘量为2～10mg/m3；其他部位，S02浓度为40～8Omg/m3，S03浓度为5～10mg/m3。

湿度：40%～90%，年平均相对湿度80%，水淬出渣区等部位相对湿度100%。

温度：高温（>200℃）、低温（0℃～5℃）、常温（10℃～40℃）三种温度都有。

1.2 腐蚀分类

（1）大部分有色冶炼厂的大气环境：澳炉、转炉主厂房的建筑钢结构及设备，澳炉电收尘、排风机房钢化物以及其他地方的钢结构、烟囱等；（2）大气腐蚀环境：化工工业区，车间主厂房钢结构和吊车、阳极整理机组等。硫酸车间净化、电雾、转化、干吸塔平台楼梯及现场钢电缆桥架；（3）潮湿的工业大气环境：电炉后部水淬出渣区，硫酸冷却塔附近钢结构，渣冷车间龙门吊、脱硫塔平台楼梯，发电车间冷却塔楼梯；（4）温度的环境：水冷壁、高温过热器、高温硫化、烟囱管、尘埃沉淀物堆积处受高温腐蚀严重，锅炉的尾部预热管等地方低温腐蚀较为严重。

1.3 有毒有害物质

生活区大气的二氧化硫浓度为0.5～1.6mg/m3，三氧化硫浓度为0，烟尘量为0.1～0.5mg/m3，环境较好，防腐情况就少。

2 钢结构防护措施的设计

工业环境下钢结构的耐蚀性能，与钢材的化学成分相关。我国目前耐大气腐蚀用钢，含铜量一般为0.2%～0.5%，含锰量为0.5%～2.0%。磷在钢中是有害杂质，对钢耐蚀性能影响很大，但是钢中含铜时能消除磷对钢材低温脆性、焊接性能的影响。我国根据资源特点生产的耐大气腐蚀的钢种有铜系、锰系钢种，适合有色冶金湿法环境中的耐腐蚀使用。钢结构除受本身化学成分影响外，还受热处理状态、表面物理状态及环境条件的制约。

涂装方案设计的六个方面是：腐蚀情况调查、不同涂料产品的比较、涂料的结构以及需要涂料的量、施工操作规程、验收使用条件、合理的维修周期。

2.1 基层的要求

生产实践证明，钢结构表面除锈程度是决定涂膜寿命的关键，但在这个问题上，往往不被重视。除锈不干净时，使得油漆很难渗进，锈皮下有可能存在空气甚至水滴，致使漆膜附着力下降，温度变化时，空气热胀冷缩或水滴变成水蒸气造成漆膜在短时间内鼓起并引起漆皮脱落，在潮湿环境中更是如此。冶炼厂一般都是维修工程，不可能在现场采用喷砂除锈或酸洗除锈，根据可持续发展的要求以及经济实惠的原则，对不同的腐蚀地方采取不同的应对方案。

2.2 油漆的选择

油漆的种类繁多，要适当选择油漆，选择适合不同产品的油漆，根据安全环保的理念，选择耐碱耐酸的油漆，现在市面上流行的含氟高氯化聚乙烯油漆、环氧富锌底漆、环氧沥青防腐面漆等都可以使用。但这些防腐漆都有严格的施工要求，漆膜必须达到一定的厚度，只有涂刷多遍才能保证效果。例如高氯化聚乙烯漆，每道漆膜厚度35～40μm，故一般要求涂5～6道以上才能达到设计要求，获得好的防腐效果。环氧重防腐油漆等也有较好的耐蚀性，其缺点是耐候性较差，在紫外线作用下容易粉化，不宜用于室外钢结构的使用。对于冷冻结晶槽等在低温环境下使用的设备，应该选择聚氨酯等耐低温环境的油漆品种。而澳炉环保烟道支管及钟罩高温环境下应该选择耐高温的油漆品种，并且根据价格和厂房的不同可以选择红丹防锈底漆和防火涂料加以混合，还可以选择双组分油漆，同时应注意底漆以及其他部分之间的配合。

2.3 涂层的结构

漆膜的性能优劣起着至关重要的作用，由于钢结构在使用过程中的摩擦与冲击力非常大，可以选择强度不同、伸张性不同的漆膜，而且必须根据漆膜的耐磨程度选择不同的底漆、中间漆和面漆。根据不同的标准把涂面层经过处理过后才可以喷刷，手工刷油漆2～3边即可。简单的喷刷至少需要2遍，不同的油漆要有不同的搭配，选择不同的油漆品种。冶炼厂一般都是采用油漆厂家推荐的配套方案，但是在硫酸三系尾气烟囱的施工中，由于施工难度大、维修周期长，所以自行选择方案为：环氧红丹底漆，含氟高氯化面漆5遍成活。实践证明，这种配套设计效果很好。烟囱在ST级除锈刷漆后，使用7年漆膜完好。

2.4 漆膜的厚度

随着介质与漆膜接触，漆膜将逐渐老化变薄，并降低漆膜物理性能。漆膜厚度不够是钢结构过早生锈的重要原因之一。缺乏厚度的漆膜，水蒸气及腐蚀介质就能渗透而进入钢结构表面。因此，保证厚度就能保证钢结构被保护而不被腐蚀。漆膜的厚度和油漆的防腐蚀效果以及使用时间的长短有重要联系，根据国家规定：“涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为-25μm。每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为-5μm。”但认为漆膜厚度与耐腐蚀性成正比也不一定都正确，油漆太厚也存在着不少的弊端，油漆太薄耐腐蚀性不够，必须经常涂漆，对人身体同样有害处，油漆太厚过于笨重，烘干过程中容易裂开，强烈碰撞后容易整层脱离。不管什么油漆，涂在什么地方，适当厚度的漆膜才能更好地保护钢材，最大程度上防腐蚀。根据防腐蚀效果和适度原则，设计出钢结构的维修涂装方案见表1。

2.5 合理的维修周期

精心施工，使得已经涂刷完毕的漆膜不被破坏，并保持合理的检修周期。只有保持完好状态，才能达到好的防护效果。施工之后，遭到损坏的漆膜，现场有5%～15%程度。这是由于施工过程中交叉作业、管理不善，检查验收中把关不严造成的损伤，给正常使用增添麻烦，例如弯板、楞角、焊缝处的涂刷，以喷涂最好，因为这些部位是防腐蚀的薄弱环节，又是施工中最易损坏的部位。一般根据腐蚀环境，每间隔一年或几年要维修一次，才能保证钢结构正常使用。冶炼厂澳炉检修周期是一年一修，所以根据这个时间安排，一般像转炉钢屋架平均2年刷漆一次，硫酸设备平台等2年一修，电解屋架3年一修。

2.6 正确使用，保持稳定的腐蚀环境

对正式交付使用的钢结构，要根据设计规定，要建立正常使用条件下的工艺条件，保持钢结构腐蚀环境不能随便改变。因为防腐蚀材料是在一定条件下相对耐腐蚀的，而不是任何条件下万能的材料。工艺条件改变时，要及时更换防腐材料。

3 重视设备密封、减少介质泄漏建筑物不被腐蚀的关键

冶金生产中，重视工艺管道耐腐蚀及密封性能非常关键。当前，电解、硫酸车间所应用的耐腐蚀管道，主要是聚氯乙烯管、聚丙烯管、玻璃钢管、耐酸橡胶管等，就材质而言均能满足耐腐蚀要求。渗漏原因基本上是人为连接处不严造成的渗漏，例如，连接结构不合理，造成存液堵塞而开裂；连接强度太低，受温度应力作用而裂缝；接口质量不佳；阀门质量太差；维护不及时，裂缝由小渐大形成明显漏液时才修复等。为克服以上泄漏原因，在主体干管上选择高质量材质，高质量阀门目前大多采用不锈钢材质。此外，对加料、排污、清洁用的管道，现场都采用耐酸钢丝胶管及软聚乙烯透明管。这些管路柔软透明、容易操作，并且没有接头，减少了介质外溢的机会，立即清理防止介质泛滥，减少介质对建筑物的腐蚀，使建筑物寿命得以延长。

4 结语

按照有色冶炼厂厂区钢结构腐蚀情况以及周边环境，按照各个阶段的不同原则进行涂装维护，大冶有色冶炼厂厂区钢结构有了一定程度上的改善。我们不仅学到了新知识，而且清楚地认识到：要想让钢材涂装维护效果更好应该做到以下五点：（1）对钢材的腐蚀情况进行充分的调查研究；（2）选择适合的油漆；（3）选择适当的涂装设备以及漆膜厚度；（4）正确使用，保持稳定的腐蚀环境；（5）及时维修，保证足够的漆膜厚度。

参考文献

[1] 顾伯岳.建筑防腐涂层的设计[A].中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会第三次学术会议论文选编[C].1994.

[2] 李春渠.涂装工艺学[M].北京：北京理工大学出版社，1993.

[3] 化学工业部化工机械研究院.腐蚀与防护手册：耐蚀非金属材料及防腐施工[M].北京：化学工业出版社，1991.

作者简介：黄素质（1969-），女，湖北大冶人，大冶有色金属股份有限公司冶炼厂高级工程师，研究方向：防腐工程施工管理。

（责任编辑：秦逊玉）