化工建筑中钢结构防腐及防火策略浅析

佟楚然

摘要：化工建筑具有高火灾危险性和高腐蚀性。轻钢体系在化工建筑中应用广泛，如何有效的防火及防腐成为建筑构造设计的一道难关。本文梳理分析了国内外一些具体的防腐防火工程做法，提出了未来一段时间尚待解决的技术难题。希望通过本文的抛砖引玉促进化工建筑防火防腐工程技术的突破。

关键词：化工建筑；钢结构防腐及防火；策略浅析

1.钢结构的基础介绍

随着我国建筑行业的不断发展，钢结构的应用也变得越来越普遍。在建筑行业中，钢结构通常是指：通过焊接、热轧、冷弯等方法来对钢板进行加工，使之形成相应的钢型，刚结构的类型主要分为两种，分别为轻钢结构和重钢结构。轻钢结构有着自重轻、占用面积小等特点，目前主要运用在跨度较小的建筑工作中，例如：仓库、办公楼、体育馆场等。而重钢结构则主要运用在跨度较大的建筑中，例如：电子厂房等。虽然重刚结构的自重要比轻钢结构的自重要重，但相对于传统的钢筋混凝土而言，钢结构的自重要小很多，在其强度、负载、跨度等因素都相同时，钢结构的重量只有钢筋混凝土的三分之一，这也是钢结构得以广泛使用的重要原因之一。

2.化工作業中火灾及腐蚀对钢结构的危害

2.1腐蚀性危害

2.1.1钢结构的腐蚀性危害。石油化工产品在生产使用中，出现泄漏或挥发会对钢结构产生严重的酸碱性腐蚀。另外，在工艺反应过程中也会释放热量，从而危害结构的耐久性。

2.1.2防腐设计难点。防腐设计主要通过涂料涂刷于结构表面以形成防护系统。因此，粘结性成为防腐优劣的关键。影响涂膜粘结性因素包括：涂刷漏洞引起的涂膜脱落，当钢材表面涂刷防腐涂料时会存在细小的缝隙和涂刷漏洞。在施工过程中，防腐材料涂刷漏洞很难杜绝。这些孔洞与潮湿空气、酸雾等接触产生化学反应并依附在钢材表面，伴随温度及潮湿的影响起泡、破碎，最终瓦解防腐体系。潮湿空气渗透引起有机漆膜吸水起胀。处于潮湿地区的建筑物，钢结构防腐处理如不做好除锈防潮，很容易在干湿交替温度变化下引起涂膜变形。因此，对钢材的防腐保护策略需从以上几个方面加强。

2.2火灾对钢结构的危害

钢材虽属于不燃材料，但耐火性较差。“普通低碳钢250℃～300℃时，抗拉强度达到最大值，500℃左右强度下降到常温的1/2。一般火灾作用于钢结构，15min便能达到500℃的高温。”火灾作用时间很短就能使钢结构体系坍塌破坏丧失基本承载力。

2.2.1钢结构火灾不易疏散扑救。钢结构体系在火灾危险中易发生坍塌，不利于扑救和人员疏散。“四边简支的钢筋混凝土楼板高度13em，耐火极限1.9h；现浇的整体式楼板厚度8～12cm，耐火极限1.4～2.65h；而无保护层的钢屋架，耐火极限只有0.25h。”可见，钢屋架在无保护状态下极易被引燃，而且速度之快根本来不及被扑灭火灾就以发生蔓延。

2.2.2钢结构火灾具有整体破坏性。在工业建筑中比较常用的钢结构形式有门式刚架和钢桁架，屋面一般为金属屋面。一个工业厂房一般由几榀钢桁架串联拼接而成，这就形成了一个“类多米诺骨牌”。当其中一榀钢桁架发生火灾被破坏，连锁效应便会发生，引发整个厂房的破坏。而被广泛应用的金属屋面，整体度好的同时，整体燃烧的危害更大，一旦失火整个顶棚的坍塌对于厂房和厂房内的人员打击都是致命的。

3.防火+防腐蚀结合策略

3.1涂刷次序之争

目前对于防火涂层与防腐涂层涂刷次序的问题，从业者并未达成统一。主要包括以下几种涂刷次序：①基层除锈+防火涂层。②基层除锈+防锈底漆+厚型（薄型）防火涂层。以上涂刷适用于民用型钢结构体系，结构遭受的腐蚀性较弱。须注意的是，基层除锈与防锈底漆是钢材出厂时预作的低级防腐工作，仅能抵御一般性腐蚀。③底漆+中间漆+防火涂层+面层（防腐）。这种涂刷是在钢材基本防腐基础上进行防火和防腐。最外层涂刷的防腐材料是针对化工工艺过程中涉及的酸碱物料进行的专业防腐蚀。是将防腐还是防火涂刷在外表面设计界争论不休。其实只要明确建筑中危害钢结构体系的关键源是什么，就可以确定采用哪种次序涂刷。化工建筑中的主材每天都受到酸雾等的腐蚀，将防火涂层置于最外层很容易损坏。涂刷次序往往并无一定之规，需要我们从业者审时度势的分析。

3.2防火与防腐粘结性问题

现今，防火与防腐结合的技术难题影响着以化工建筑代表的工业建筑设计。重腐蚀型厂房需要“防火涂层+防腐”的模式。然而，防腐与防火的相容性问题造成两种涂层发生化学反应或根本无法粘结极易脱落。在国内某一厂家提供的技术信息中，“富锌底漆+环氧云铁+防火涂料+面漆，需要与防火涂层做相容测试：云铁中间漆与防火涂料；防火涂料与面漆，这两项必须做；还要做综合涂层配套测试，主要指标是考察综合涂层的附着力测试。”建筑设计师对化工涂料的相容性往往知之甚少，选择涂膜也都根据标准图集确定。单纯的选料能保证防护的可行陛，但多个涂膜叠加是否可行还需要更专业的材料工程师的配合。我们希望在国标设计中能考虑这方面的缺憾，同时为建筑师提供一个学习的平台更深入的了解涂刷材料的性质，优化我们的设计。

4.结语

在建筑行业中，钢结构之所以受到广泛的认可主要是因为它具有稳定性能高、使用寿命长、内部结构牢固等多种特性。在近些年中，人们对建筑的要求越来越高，为了可以更好的满足人们的需求，许多建筑施工单位开始对建筑结构设计中的钢结构设计进行优化，这也让钢结构设计暴露出了不少问题。