1、首鋼高爐鋼結(jié)構(gòu)工程防腐配套方案及涂裝應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用,解決了大型冶金建設項目鋼結(jié)構(gòu)工程在海洋性腐蝕環(huán)境下達到低投入、長效防腐蝕的問題。關鍵詞：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,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)達國家中,腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的1%4%,每年腐蝕生銹的鋼鐵約占產(chǎn)量的20%,約30%的設備因腐蝕而報廢。在中國,由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失每年高達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對金屬加以保

2、護,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。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用。1.腐蝕環(huán)境分析曹妃甸地區(qū)屬暖溫帶季風大陸性氣候,四季分明、氣候干燥、雨少風多。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,日照百分率高達65%,全年平均日照約2900h。建設前期,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吸濕性的鹽分與金屬腐蝕物,會溶于水膜中形成強腐蝕性介質(zhì),而且海鹽粒子為氯化物,滲透腐蝕性強,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準(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,即中腐蝕較強腐蝕。同時該地區(qū)日照長,太陽輻射強的特點對保護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。選用超細鋅粉及納米防腐材料可增強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,當涂層遭受電化學腐蝕時,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”,利用電化學原理,選用反應型材料,因此保護了鋼鐵免受腐蝕。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、耐化學性能優(yōu)異并具有極好的裝飾性和保護性。2.2防腐蝕涂層有效保護期的設計保護期是指使用至下一次維護的間隔時間

6、,或是使用至失去保護作用的時間。根據(jù)保護對象的工程造價、折舊期限、維修費用與剩余價值的比例等設計防腐蝕涂層的目標有效保護期。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,設計上應采用中長效防腐配套方案,同時采用嚴格的表面處理、合理的涂裝工藝、嚴格的檢驗以及詳細的施工規(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月科瑞達涂料化工有限公司在首鋼設計院關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

8、爐系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等工程中供貨并提供技術服務。4.防腐涂料的涂裝應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,項目集成采用了當今國際煉鐵領域的10大類68項先進技術,結(jié)構(gòu)防腐尤為重要。從 2007年8月開始,按照統(tǒng)一技術規(guī)定開始施工。為保證涂裝質(zhì)量,我們規(guī)范了表面處理標準和施工要求,加強管理,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、風動)工具處理、手動工具處理、化學處理、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表面處理標準參照國際標準ISO850

9、1和國家標準GB8923-88,表面除銹等級必須達到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),噴砂除銹達到標準ISOSa2.5,手工除銹達到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。我們采用摻細砂的方法把粗糙度減至標準范圍內(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、服務人員每天檢查判斷并記錄當時的工作情況,是否按規(guī)格書要求進行施工,是否按良好的施工工藝進行,是否符合涂料供應對于產(chǎn)品的要求。如果沒有按要求施工,則及時進行適當?shù)男拚胧?并在工作繼續(xù)進行前確認。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,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)許可證和防偽標志,并對進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到設計及標準要求,施工時,做到每個噴砂件除銹后與試板對照確認是否合格,噴砂后應立即涂刷底漆

12、,間隔不超4h。(4)高強螺栓孔、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,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；大面積施工前應進行試涂；涂料配制與施工所用工具,應保持清潔,不得混用；被涂物應墊起離開地面；刷涂時,層間應縱橫交錯,每層都應涂刷均勻、無漏涂；所用涂料的種類、名稱、配比、層數(shù)均要符合設計要求。(9)涂料應配套使用

13、,不允許用單一底漆、中間漆或面漆作為防護涂層。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電化學厚膜海洋防腐底漆(富鋅底漆)嚴格檢測,保證鋅粉含量在80%以上；同時,加強涂裝施工檢查,一是嚴格控制噴砂質(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到規(guī)定的質(zhì)量標準。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,可以達到首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司工程設計統(tǒng)一技術規(guī)定的要求。為一期二步乃至后面的工程打下良好的基礎。(2)富鋅底漆在保證鋅粉含量80%,厚度大于