垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐蚀涂装设计与应用

梁自力

【摘 要】钢结构腐蚀是影响结构安全性的重要因素之一，为了确保钢结构防腐涂层的有效性，根据腐蚀环境类型和内部生产环境因素进行合理设计，结合涂装防护层使用年限，按防护涂层配套原则，选择适宜垃圾焚烧发电厂房钢结构的防腐蚀保护措施。

【关键词】钢结构；腐蚀；防腐蚀涂装

【中图分类号】TU391 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）07-0053-03

0 概述

随着我国城镇化建设速度的不断加快及城市人口的快速增长，城市生活垃圾的处理问题日益凸显。目前，城市生活垃圾处理主要有3种方法：卫生填埋、堆肥及焚烧发电。卫生填埋的特点是处理工艺简单，填埋场占地面积大，易造成二次污染；堆肥技术的工艺也比较简单，适合处理易腐、有机质含量较高的垃圾，由于我国没有对垃圾进行详细的分类，不能有效地防止重金属的渗入，肥料用于农作物后易造成食品污染，不适合我国国情；垃圾焚烧发电技术是通过焚烧垃圾过程产生的热量来发电，实现垃圾的能源化，是处理垃圾的一种较好的方法。

近年来，随着人们保护环境的意识逐步增强，国家越来越重视保护环境，使相对环保的“城市生活垃圾焚烧发电”得到了大力的发展和推广，这既解决了城市生活垃圾污染问题，又实现了垃圾“减量化、资源化、无害化”处理的目标。

在政府大力发展和推广“城市生活垃圾焚烧发电”的倡导及鼓励下，各地垃圾焚烧发电项目的建设步伐明显加快，钢结构或钢构件在工程中得到了大量的应用。垃圾焚烧发电厂房钢结构主要应用在垃圾接收跨、垃圾储存跨、焚烧炉及余热锅炉跨、烟气处理跨、汽轮机跨的屋面系统；焚烧炉及余热锅炉跨、烟气处理跨的柱、梁使用钢结构也比较普遍。

由于钢结构腐蚀是影响结构安全性的重要因素之一，为了确保钢结构防腐涂层的有效性，避免被腐蚀损坏，在钢结构使用年限内应采取一些必要的防腐蚀保护措施。

钢结构防护涂装所选用的涂层体系受钢结构或钢构件的使用环境、涂装防护期限、涂装工艺条件决定；本文对垃圾焚烧发电厂房钢结构部分的防腐蚀涂装设计应用进行探讨。

1 垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐蚀的重要性

钢结构有跨度大、承载能力高、自重轻、抗震性能好、施工安装便利及施工周期短等优点，因此在垃圾焚烧发电厂建设中得到广泛的应用。

钢结构腐蚀主要是电化学腐蚀，这与大气环境有着密切的关系。大气环境中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；大气的相对湿度和腐蚀性介质的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。

按照国际标准化组织的腐蚀分类体系，ISO 12944中的“第2部分：环境分类”标准中，将大气环境分为6类大气腐蚀级别，分别是C1（非常低）、C2（低）、C3（中等）、C4（高）、C5-I（很高，工业大气）、C5-M（很高，海洋大气）。

垃圾焚烧发电厂在规划阶段一般会选择离城市生活区较远的乡村地带，因为远离城市的乡村地带的大气环境腐蚀级别低。但是，随着各地城镇化建设和工业化进程速度的不断加快，使原厂房区域的环境也不断地发生变化，大气环境腐蚀级别由低级向中级，甚至向高级或更高级别转化。

垃圾焚烧发电厂房内部因生产性质的不同，其内部环境也不尽相同。？譹？訛垃圾在储存池（坑）内发酵过程中有大量的腐蝕性气体产生，部分气体有毒并伴有浓郁的刺激性气味，且湿度大；为防止腐蚀性气体外溢，应将垃圾储存池（坑）区域密封严实，室内应保持负压状态。由于该区域室内长期处在水蒸气、氧气、氯离子及腐蚀性介质的环境里，会对钢吊车梁系统、钢结构屋面系统产生较大的影响，所以室内的腐蚀级别为高级。？譺？訛厂房的其余生产场所内部也会有些被污染的空气存在，室内腐蚀级别为中级。

由于钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏，一旦在钢材的表面发生，腐蚀形成的蚀坑会迅速向纵深扩展，加快钢材的腐蚀。鉴于钢结构本身的特性，并基于建筑结构的安全性和耐久性，钢结构的腐蚀问题日益突出；合理的防腐蚀设计和严格的施工工艺是在防护期内有效地保护钢结构的重要措施手段。

进行钢结构防腐蚀设计时，应按钢结构所处位置的大气环境和年平均环境相对湿度确定大气环境腐蚀性等级。由于钢结构所处腐蚀环境类型不同，造成的腐蚀速率有很大差别，所以防腐蚀方法也各不相同；根据腐蚀环境类型和内部生产环境进行合理设计，选择适宜的防腐蚀措施，才能做到合理、经济、实用。在设计时没有正确选择钢结构及钢构件的涂装，施工后钢构件会出现过早腐蚀，维护处理困难且成本较高，若腐蚀严重，将直接影响钢结构的使用寿命，甚至可能危及钢结构的安全。

2 垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐蚀涂装设计原则

2.1 大气环境及室内环境条件的判定

由于拟建垃圾焚烧发电厂房的地理位置各不相同，从南方到北方、沿海到内陆、乡村到城市的大气环境存在较大的差异；通常是南方及沿海地区的腐蚀性大于北方及内陆，城市的腐蚀性大于乡村。垃圾焚烧发电厂房内部按使用功能划分，则垃圾储存区域室内的腐蚀性大于其余生产区域。

按照ISO 12944中“第2部分：环境分类”标准中“大气环境腐蚀性分类”的划分，根据厂房内部使用功能要求，设计时所判定垃圾焚烧发电厂房腐蚀类型：沿海地区和工业污染严重地区为强腐蚀性；其余地区为中腐蚀性（垃圾储存区域为强腐蚀性）。

2.2 涂装防护层使用年限的确定

按照ISO12944中“第5部分：防护涂料体系”标准，涂层按耐久性分为短期（2～5年）、中期（5～15年）、长期（15年以上）3类；而《钢结构防护涂装通用技术条件》把涂层体系的防护期分为普通型（8～15年），长效型（防护期为15年以上）2个部分。

在垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐蚀涂装设计时，应综合考虑结构的重要性、所处的腐蚀性介质环境、维护条件等因素，结合全寿命周期成本分析，采用长效型防腐蚀涂装措施进行防护，能在防腐蚀年限内对钢材起到有效的保护作用。

2.3 涂装防护涂层配套原则

涂层配套是指能相容的各类涂层之间合理组合形成的复合涂层。底漆在钢材表面应有较强的附着力和长效的防锈能力，中间漆能起到良好的屏蔽功能，面漆应具有优良的耐腐蚀性介质的性能，从而使防护涂层系统具有最佳的防腐性能。

涂层配套中底漆、中间漆和面漆在钢结构防腐蚀中所起的作用不同，对其主要性能的要求也有差异，为保证各涂层之间有良好的相容性，在材料上尽量选用同一厂家的配套产品。

3 垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐蚀设计方案的选择

3.1 钢材及截面

承重钢构件设计时，应优先考虑选用Q345B及其以上的高性能钢材；截面应尽量选用外形规则、简单、便于涂装和维护的实腹式截面或封闭的管材。在强腐蚀环境中，不采用角钢组合的“T”形和槽钢组合成的“工”字形等有缝隙的组合截面，对使用期间不便重新涂裝或维修困难的钢结构部分，在设计时宜提高其防腐蚀涂装级别或适当考虑钢结构的腐蚀裕量。

3.2 钢结构表面处理

钢材基体表面在除锈前要求平整、干净、无毛刺、无焊渣及无油污。按《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分》（GB/T 8923.1—2011）标准要求，合理确定钢材表面原始锈蚀等级，正确选择除绣方法与等级；钢构件在工厂制作时应采用喷射清理（Sa）方式对钢材表面进行处理；对于钢构件现场制作、拼装和连接部位则采用手工及小型动力工具清理（St）钢材表面。喷射除锈等级不低于Sa2.5；手工及小型动力工具除锈等级：零星构件不低于St2，重要构件为St3。

3.3 防腐涂层方案的选择与应用

（1）在《钢结构防腐蚀涂装技术规程》中对腐蚀环境、涂装防护层使用年限和防腐蚀涂层的最小厚度做了具体规定，详见表1。

（2）在以往的垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐涂装设计中，按实践积累的经验，有下列2种常用的防腐涂层方案：？譹？訛醇酸类涂层（干漆膜总厚度≥240μm）：红丹醇酸防锈底漆2遍，干漆膜厚度为60～80μm+云铁醇酸防锈中间漆2遍，干漆膜厚度为80～90μm+醇酸磁面漆3遍，干漆膜厚度为100～110μm；用于中腐蚀环境，预计防腐使用年限为10～15年。？譺？訛氯磺化聚乙烯类涂层（干漆膜总厚度≥280μm）：氯磺化聚乙烯底漆2遍，干膜厚度为80～90μm+氯磺化聚乙烯中间漆2遍，干膜厚度为100～110μm+氯磺化聚乙烯面漆2遍，干膜厚度为100～110μm；用于强腐蚀环境，预计防腐使用年限为10～15年。

随着防腐涂料产品的不断创新，防腐涂料向高性能、长效型、环保型方向发展，在垃圾焚烧发电厂房钢结构防腐涂装设计应用时也必须与时俱进，对毒性较大的红丹漆，逐渐停止使用；对耐候性和耐腐蚀性优异的涂料（如氟碳漆），应加大推荐使用力度。在强腐蚀环境中，根据涂层配套原则，推荐使用氟碳面漆涂层（干漆膜总厚度≥240μm，预计防腐使用年限>15年）：环氧富锌底漆2遍，干漆膜厚度为70～80μm+环氧云铁中间漆2遍，干漆膜厚度为110～120μm+氟碳面漆2遍，干漆膜厚度为60～70μm。

垃圾焚烧发电厂房结构设计使用年限是50年，采用长效型涂层防护体系可以有效地保护钢结构，减少涂装次数，提高综合效益。

4 结语

通过十多年垃圾发电厂房的设计工作总结，根据不同地域的大气环境，结合厂房内部功能，对厂房的钢结构部分分类进行涂装设计。根据环境对涂层的附着力及防锈性能、耐久和耐腐蚀性能的不同要求，选择适当的涂料，并在防腐蚀涂装设计时考虑底漆、中间漆和面漆要有良好的相容性和适应性，做到配套使用。

随着防腐蚀涂料研究和涂装技术的快速发展，不断推陈出新，推动了防腐涂料向环保型、高性能、使用寿命更长、保护效果更好等方向发展，为钢结构防腐蚀提供综合性能更好的防腐涂料。在建筑全寿命经济分析的基础上，通过合理选用适应特定环境的防腐蚀涂料，既保证了各部分的涂装设计技术先进、安全适用，又经济合理。

参 考 文 献

[1]GB 50046—2008，工业建筑防腐蚀设计规范[S].

[2]CECS 343：2013，钢结构防腐蚀涂装技术规程[S].

[3]GB/T 28699—2012，钢结构防护涂装通用技术条件[S].

[4]JGJ/T 251—2011，建筑钢结构防腐蚀技术规程[S].

[5]《钢结构设计手册》编委会.钢结构设计手册[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[责任编辑：钟声贤]