首鋼高爐鋼結(jié)構(gòu)工程防腐配套方案及涂裝應(yīng)用

1、首鋼高爐鋼結(jié)構(gòu)工程防腐配套方案及涂裝應(yīng)用通過對首鋼京唐鋼鐵公司高爐項目鋼結(jié)構(gòu)工程在唐山曹妃甸地區(qū)的高腐蝕環(huán)境下優(yōu)選防腐配套工藝方案及涂裝應(yīng)用,解決了大型冶金建設(shè)項目鋼結(jié)構(gòu)工程在海洋性腐蝕環(huán)境下達(dá)到低投入、長效防腐蝕的問題。關(guān)鍵詞：金屬鋼結(jié)構(gòu)；防腐蝕涂料；多層異類；系統(tǒng)供貨0.前言首鋼搬遷曹妃甸地區(qū)整體建設(shè),首先面對的就是金屬鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中,腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1%4%,每年腐蝕生銹的鋼鐵約占產(chǎn)量的20%,約30%的設(shè)備因腐蝕而報廢。在中國,由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)300億元以上,占國民生產(chǎn)總值的4%。長期以來, 人們一直采用多種技術(shù)對金屬加以保

2、護(hù),防止或延緩腐蝕的發(fā)生。由于防腐涂料具有性能優(yōu)異、使用方便、價格低廉等一些其他材料無法比擬的優(yōu)點,因此在選擇防腐措施時成為優(yōu)先考慮的對象。隨著世界海洋工業(yè)的迅速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法對海洋涂料工業(yè)的影響,海洋防腐涂料也向高性能及環(huán)保型方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多有發(fā)展前景的新技術(shù)。我們依據(jù)曹妃甸地區(qū)特有的自然環(huán)境,從2006年初開始,經(jīng)過大量的試驗工作取得了充分的試驗數(shù)據(jù),設(shè)計了曹妃甸地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)防腐工程涂料配套方案,于2007年7月開始在首鋼京唐鋼鐵公司高爐項目中廣泛應(yīng)用。1.腐蝕環(huán)境分析曹妃甸地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)大陸性氣候,四季分明、氣候干燥、雨少風(fēng)多。夏季高溫、多陰雨,秋季冷暖適宜、晴天多,冬季寒冷、少雷

3、多霧。年平均氣溫12, 平均地面溫度14.2,年平均相對濕度66%。年平均蒸發(fā)量1909.6mm,年平均氣壓101.64kPa,全年無霜期大約210d,港口冬季結(jié)冰約 80多天。年平均降水量約500700mm,全年75左右的降水集中在6、7、8三個月的夏季。日照時間較長,太陽輻射強(qiáng),日照百分率高達(dá)65%,全年平均日照約2900h。建設(shè)前期,曹妃甸地區(qū)的腐蝕環(huán)境基本屬于海洋大氣腐蝕,海洋性大氣環(huán)境的相對濕度大,大氣中含有海鹽粒子。沉積在金屬表面上的海鹽粒子,或者表面上原有的具有很強(qiáng)吸濕性的鹽分與金屬腐蝕物,會溶于水膜中形成強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),而且海鹽粒子為氯化物,滲透腐蝕性強(qiáng),可以滲入鈍化膜腐蝕底材,

4、即便是不銹鋼也會因其而產(chǎn)生點蝕。到2008年10月包括煉鐵等部分項目的正式生產(chǎn),周圍的腐蝕環(huán)境則變?yōu)楹Ｑ蠊I(yè)大氣腐蝕。這種大氣中含有兩種腐蝕介質(zhì),即化學(xué)污染的有害物質(zhì)和海洋環(huán)境的海鹽粒子,對金屬危害更重。按照我國對大氣環(huán)境腐蝕分級與分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T159751995)描述,曹妃甸地區(qū)的腐蝕環(huán)境基本屬于 級的腐蝕類型,即中腐蝕較強(qiáng)腐蝕。同時該地區(qū)日照長,太陽輻射強(qiáng)的特點對保護(hù)涂層的耐候性要求很高。因此選擇合適的防腐配套方案至關(guān)重要。2.防腐配套方案的選擇依據(jù)2.1選擇防腐涂料的原則底漆：曹妃甸地區(qū)屬高濕、高鹽堿自然環(huán)境,潮氣的侵蝕對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕是主要原因,在基料的選擇上采用目前最好的防腐材料改性

5、環(huán)氧樹脂,該樹脂可有效地防止酸、堿、鹽的侵蝕,防止水汽滲透,與金屬表面結(jié)合牢固。選用超細(xì)鋅粉及納米防腐材料可增強(qiáng)涂層表面致密性防止?jié)B透,同時使底層鋼鐵與底漆有電接觸,當(dāng)涂層遭受電化學(xué)腐蝕時,由于鋅比鐵有更低的電極電位,鋅首先被腐蝕,成為“犧牲材料”,利用電化學(xué)原理,選用反應(yīng)型材料,因此保護(hù)了鋼鐵免受腐蝕。中間漆：利用片狀金屬材料在涂膜中起到隔離、屏蔽作用,防止水、水蒸氣、電解質(zhì)的滲透,屏蔽空氣對鋼結(jié)構(gòu)的氧化。面漆：利用互穿網(wǎng)絡(luò)理論使涂膜具有優(yōu)異的耐候、保光、保色性,涂膜堅硬耐磨,耐水、耐化學(xué)性能優(yōu)異并具有極好的裝飾性和保護(hù)性。2.2防腐蝕涂層有效保護(hù)期的設(shè)計保護(hù)期是指使用至下一次維護(hù)的間隔時間

6、,或是使用至失去保護(hù)作用的時間。根據(jù)保護(hù)對象的工程造價、折舊期限、維修費用與剩余價值的比例等設(shè)計防腐蝕涂層的目標(biāo)有效保護(hù)期。大型結(jié)構(gòu)或裝置的造價高,更新?lián)Q代的資產(chǎn)損失和對生產(chǎn)的影響很大,要求防腐蝕涂層的有效保護(hù)期盡可能長,允許多次維修甚至重涂。一般把在大氣中使用涂層的有效使用期分4個檔次：短期：5a中期：510a長期：1020a超長期：20a考慮防腐維修困難且費用較高,設(shè)計上應(yīng)采用中長效防腐配套方案,同時采用嚴(yán)格的表面處理、合理的涂裝工藝、嚴(yán)格的檢驗以及詳細(xì)的施工規(guī)范。2.3底漆、中層漆和面漆的配套性的選擇一個良好的涂層體系是由底漆、中層漆和面漆組成。底漆對底材和中層漆有較高的附著力和粘結(jié)力,

7、并有緩蝕防銹作用；中層漆是過渡層,起抗?jié)B作用；面漆則起抵抗腐蝕介質(zhì)和外部應(yīng)力的作用。三者構(gòu)成的涂層,發(fā)揮總體效果。涂層一般采用“多層異類”結(jié)構(gòu)。3試驗部分3.1配套方案(見表1)3.2試驗數(shù)據(jù)(見表2)表1 底漆、中層漆和面漆的配套性的選擇表2 試驗數(shù)據(jù)注:相對使用年限指配套涂層對鋼結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用,在沒有意外被破壞的條件下鋼結(jié)構(gòu)底材不受腐蝕的年限。3.3結(jié)果2006年4月科瑞達(dá)涂料化工有限公司在首鋼設(shè)計院關(guān)于首鋼搬遷曹妃甸地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕論證會上提出以上的分析和配套方案。相對使用年限1520a 的方案得到甲方認(rèn)同,于2007年8月8日正式供貨。在煉鐵項目的高爐系統(tǒng)、聯(lián)合料倉系統(tǒng)、送煤系統(tǒng)、熱風(fēng)

8、爐系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等工程中供貨并提供技術(shù)服務(wù)。4.防腐涂料的涂裝應(yīng)用煉鐵項目是首鋼搬遷的重要組成部分,5500m3高爐為全國第一,項目集成采用了當(dāng)今國際煉鐵領(lǐng)域的10大類68項先進(jìn)技術(shù),結(jié)構(gòu)防腐尤為重要。從 2007年8月開始,按照統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定開始施工。為保證涂裝質(zhì)量,我們規(guī)范了表面處理標(biāo)準(zhǔn)和施工要求,加強(qiáng)管理,具體方法如下：4.1表面處理方法鋼材在涂裝之前的表面處理方法主要有：噴砂處理、動力(電動、風(fēng)動)工具處理、手動工具處理、化學(xué)處理、高壓水/超高壓水處理。該項目主要采用噴砂和手工除銹。噴砂處理適用于較大規(guī)模的底材處理。手工除銹是打砂處理的重要補充。4.2表面處理標(biāo)準(zhǔn)參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO850

9、1和國家標(biāo)準(zhǔn)GB8923-88,表面除銹等級必須達(dá)到Sa2.5級。粗糙度等級參照ISO8503-1/3中的 3070m,清潔度等級參照ISO8502-3中的3級。施工規(guī)范參照TSCF GuideforBallastTankCoatingsSystems&SurfacePreparation(壓載艙涂料體系及表面處理指南),噴砂除銹達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)ISOSa2.5,手工除銹達(dá)到ISOSt3級。施工初期,大顆粒沙子較多,噴砂后粗糙度較大,個別噴砂面粗糙度在100m左右。涂底漆后涂膜薄的部位蓋不住形成點銹。我們采用摻細(xì)砂的方法把粗糙度減至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。4.3涂裝方法涂裝有刷涂、輥涂、空氣噴涂和高壓無氣噴涂等方

10、法。結(jié)構(gòu)制作時采用高壓無氣噴涂的方法,現(xiàn)場安裝后大部分采用輥涂的方法,異型件等內(nèi)邊角處刷涂。4.4涂裝環(huán)境涂裝施工環(huán)境的氣候條件,溫度應(yīng)為1030,相對濕度不宜大于80%,要求雨、霧、雪、烈日以及較大灰塵的條件下嚴(yán)禁室外施工,并且涂裝后4h內(nèi)不得淋雨。如何在曹妃甸氣候多變的環(huán)境下堅持露天施工,成為一個重要的課題,為了施工不間斷,我們與施工單位協(xié)商,調(diào)整作息時間和工作內(nèi)容,涂刷采用“夏日上早晚,冬天趕中間,人員跟著天氣轉(zhuǎn)”的方法施工,保證涂刷質(zhì)量。4.5涂裝檢驗與質(zhì)量控制在整個的涂裝過程中,我們將質(zhì)量控制和檢查工作貫穿幾個重要階段,即：表面處理的檢查、施工前和施工過程中的檢查、施工后的檢查?，F(xiàn)場

11、服務(wù)人員每天檢查判斷并記錄當(dāng)時的工作情況,是否按規(guī)格書要求進(jìn)行施工,是否按良好的施工工藝進(jìn)行,是否符合涂料供應(yīng)對于產(chǎn)品的要求。如果沒有按要求施工,則及時進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚胧?并在工作繼續(xù)進(jìn)行前確認(rèn)。4.6施工質(zhì)量過程控制施工中,我們做好工程控制把好質(zhì)量關(guān),主要做了以下工作：(1)做好各工序的報驗和交接,上道工序不合格不得轉(zhuǎn)入下道工序作業(yè)。(2)做好材料的驗收工作,材料具備合格證、產(chǎn)品說明書、涂料檢驗報告、生產(chǎn)許可證和防偽標(biāo)志,并對進(jìn)廠的材料做試刷涂試驗。(3)現(xiàn)場噴砂前制作噴砂試板,試板的除銹等級及粗糙度達(dá)到設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)要求,施工時,做到每個噴砂件除銹后與試板對照確認(rèn)是否合格,噴砂后應(yīng)立即涂刷底漆

12、,間隔不超4h。(4)高強(qiáng)螺栓孔、焊縫處、柱腳在施工時粘貼上美紋紙,防止噴涂上涂料。(5)嚴(yán)格控制底、中、面漆的涂裝時間間隔,底層漆表干后才涂下道涂料。(6)涂裝時采用高壓無氣噴涂機(jī)施工,保證涂層外觀質(zhì)量,并檢測涂層厚度。(7)施工過程中做好成品保護(hù),安裝時要輕吊輕放,防止其他物碰撞,破壞涂膜。(8)所用涂料必須有出廠合格證、使用說明書,并要選用同一廠家的底、中、面漆、稀釋劑配套使用；大面積施工前應(yīng)進(jìn)行試涂；涂料配制與施工所用工具,應(yīng)保持清潔,不得混用；被涂物應(yīng)墊起離開地面；刷涂時,層間應(yīng)縱橫交錯,每層都應(yīng)涂刷均勻、無漏涂；所用涂料的種類、名稱、配比、層數(shù)均要符合設(shè)計要求。(9)涂料應(yīng)配套使用

13、,不允許用單一底漆、中間漆或面漆作為防護(hù)涂層。同時要注意底漆、中間漆和面漆性能的配套,防止各層產(chǎn)生咬底現(xiàn)象。底漆、中間漆和面漆,應(yīng)選用同一廠家的產(chǎn)品。5.注意事項5.1涂裝程序與工期相適應(yīng)由于工期要求緊迫,大部分結(jié)構(gòu)涂完富鋅底漆后馬上安裝焊接。這就要求底漆有36個月的裸露防腐,為了確保涂裝中層漆前結(jié)構(gòu)沒有明顯的腐蝕,項目部現(xiàn)場人員一方面對IH-2310電化學(xué)厚膜海洋防腐底漆(富鋅底漆)嚴(yán)格檢測,保證鋅粉含量在80%以上；同時,加強(qiáng)涂裝施工檢查,一是嚴(yán)格控制噴砂質(zhì)量,二是保證涂膜厚度在60m以上,從而保證了工程的質(zhì)量。在施工過程中,有些只涂底漆的結(jié)構(gòu)暴露時間已大于6個月,底漆耐候差的特點影響對底材的防銹作用,因此,對暴露超過3個月的底材需要涂裝中間漆,或中間漆加一道面漆。5.2用系統(tǒng)供貨的理念管理工程質(zhì)量系統(tǒng)供貨(SystemsService)是指材料廠家直接參與涂裝生產(chǎn)線的管理。從涂料的生產(chǎn)、運輸開始,一直到工程涂裝結(jié)束,參與到涂裝全過程中的各個環(huán)節(jié)之中,并保證涂裝后的工程達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最終業(yè)主按照報驗合格的涂裝面積與承包方結(jié)算費用。6.結(jié)論(1)經(jīng)過近1a的時間,配套涂層表面完好,可以達(dá)到首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司工程設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定的要求。為一期二步乃至后面的工程打下良好的基礎(chǔ)。(2)富鋅底漆在保證鋅粉含量80%,厚度大于