煉鋼廠扇形段鋼結(jié)構防腐施工工藝
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摘要:鋼結(jié)構具有結(jié)構輕巧、綜合機械性能好的特點，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)構防腐參考借鑒。
關鍵詞:鋼結(jié)構;結(jié)構輕巧;腐蝕;防腐施工
1引言
鋼材是國家建設發(fā)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(yōu)良性能。盡管鋼材具有有許多優(yōu)點，但易腐蝕卻是其主要的缺點［1］。設備鋼結(jié)構的腐蝕不僅影響材料本身的力學性能，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險，國內(nèi)外學者將鋼材的腐蝕問題按照環(huán)境因素分類，分為化學介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、水汽腐蝕和土壤腐蝕，其中化學介質(zhì)對鋼材的腐蝕最為嚴重，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氣候鹽霧，具有常年濕度大、溫度高的特點。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，最高溫度可達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，以達到長效防腐、延長鋼結(jié)構使用壽命的目的。
2腐蝕機理分析
鋼水在結(jié)晶器中結(jié)晶并由引錠桿拉出經(jīng)導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)構的嚴重腐蝕?；瘜W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(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，而O2具有氧化性與鐵發(fā)生氧化反應生成四氧化三鐵，即疏松的鐵銹，從而產(chǎn)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(xù)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(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進行防腐保護，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(zhì)［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(zhì)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(jié)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(jié)露、施工環(huán)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(jīng)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(jīng)施工工藝改進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)構所處的環(huán)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(jié)論。⑴由于扇形段所處環(huán)境具有高溫的環(huán)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(huán)節(jié)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:
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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