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摘 要：本文通过对钢结构腐蚀机理分析与原因分析,就电站锅炉钢架采取针对性防腐措施,即在钢结构表面涂敷防腐蚀涂层,以隔绝腐蚀介质与金属基体,从而达到延长寿命,确保设备安全稳定运行的效果。
关键词：锅炉 钢架 防腐技术 研究与应用
中图分类号:ＴH1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0109-01
1 概述
腐蚀对于钢结构件来说是一种慢性病。大屯公司热电厂锅炉均为露天布置,其所处的环境相对恶劣,尤其是7米层往上因给煤机密封不严,炉内反串烟气较大,更进一步增加了空气中的SO2含量,钢架腐蚀速度逐年加重,运行不到三年锅炉钢架已经出现麻点、凹坑、表面油漆脱落等现象,若不及时采取措施,其腐蚀速度将成倍增加,常此下去将削弱构件的承载力,威胁锅炉安全。
2 钢结构腐蚀机理分析
钢结构在大气中,铁与电解质相互作用,阳极发生溶解现象而产生电化学腐蚀。腐蚀分两个过程,一是阳极过程,铁以水化离子的形式进入电解液,而把当量的电子留在金属中:Fe→Fe2+·nH2O+2e-;二是阴极过程,当电解液中存在氧时,溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e-→4OH-,当电解液呈酸性时,2H++2e-→H2↑.
电化学腐蚀的阳极和阴极过程可在电解液与金属界面的不同区域局部进行,在金属表面做防腐蚀涂层目的就在于它能使腐蚀所需的水分和氧不能侵入钢结构表面,从而达到预期效果。
3 锅炉钢结构腐蚀原因分析
正常情况下,大气中除空气和水汽外还有很多污染杂质,如CO2、H2S、氯化物和灰尘等,尽管其含量很低但对锅炉钢架的腐蚀及危害也是很大的;另外,电厂运行环境中的SO2是锅炉排放的主要污染物之一,钢架表面凝结的水膜与SO2结合形成酸性溶液,从而导致严重的低温腐蚀。
其次,大屯公司热电厂锅炉为循环流化床锅炉,较煤粉炉漏灰严重。大量固体灰尘吸附腐蚀性气体,浓度较正常值高很多,灰尘沉积在钢梁表面形成缝隙,在一定电解质溶液中使得缝隙的局部范围产生腐蚀。
4 锅炉钢架防腐蚀技术应用
4.1 表面除锈处理
4.1.1 除锈工艺的选取
目前,金属表面除锈的基本方法有三种。它们分别是手工除锈法、机械除锈法和化学处理法。其中机械除锈是当前应用比较广泛的一种除锈方法,其原理是利用冲击和摩擦作用有效地除掉锈蚀及其污物,手工除锈是一种最简单的除锈方法,而化学处理方法只是在特定的情况下采取的方法。我们根据自身的实际特点在选取方案时采取了以机械除锈为主,手工除锈为辅的方式。
4.1.2 表面预处理
为了使涂层(油漆等)与锅炉钢架具有良好的粘结性能,必须对钢架表面及附近区域进行预处理。作为电站锅炉,尤其是循环流化床锅炉其漏灰现象相对严重,我们根据厂里实际情况,要求在除锈前从上到下先将沉积时间长的灰尘、油污等清理干净。
4.1.3 表面除锈
除锈的基本要求就是表面必须洁净,不允许有灰尘、油污、水渍或其它污垢和疏松氧化物。涂层与钢架表面的结合是以机械结合为主,因此应尽可能增大其接触面积,这样钢架表面保持适当的粗糙度,能提高涂膜附着力,延长涂层寿命。为了确保除锈效果,我们根据工程实际特点,最终选取了以机械除锈为主,手工除锈为辅的除锈方式,这样既能缩短工期,投资又少。
在工程施工中,对面积大、易施工的部位我们采用了手提式电动砂轮及电动刷等工具分四组从上到下依次除锈;而对于那些几何形状复杂,位置不好的地方采用了刮刀、手锤、钢刷、砂纸等工具,进行敲、铲、磨、刮等手工除锈。这两种方法具有互补性,经过处理,炉架、钢结构金属表面原有的涂层、浮锈、油污、灰尘、松动的氧化皮等均能清理干净,达到表面无锈蚀、无油脂、无浮灰等要求。
4.2 涂刷
为了保证涂刷效果,对于涂刷环境条件、油漆的选取、涂刷工艺等要全面、适当考虑。
4.2.1 涂刷环境条件的选择
一般合适的涂刷环境条件为;环境温度:5-35℃,空气相对湿度:80%。环境温度低于5℃时,由于固化反应趋于停止,所以不能进行施工;环境温度高于35℃时,溶剂挥发很快,质量没有保证;湿度高于80%时,容易产生针眼和气泡。因此,在雨天、雾天、下雪天、落雹天气条件下,由于金属表面的潮湿,而不宜进行涂刷。
4.2.2 油漆的适当选取
目前钢结构长效重防腐应根据锈蚀情况及环境条件一般采用底漆－中间漆－面漆的配套体系,其中底漆应具有良好的防蚀和对钢铁的附着性能,中间漆应对底漆和面漆有附着结合力,并有较好地屏蔽作用,以阻止水、氧及腐蚀介质的侵入。另外,油漆的工艺配套性要求两种油漆涂在一起时,层与层之间不能出现咬底、脱落、起泡、起皱等现象。因此,我们选用了中高防腐体系配套用漆:环氧红丹防锈底漆、环氧云铁防绣中间漆和氯化橡胶面漆。
4.2.3 涂刷工艺要求
4.2.3.1 涂料黏度的调配
用配套的稀释剂将涂料调至合适喷涂的粘度,该粘度可用目测法来判断:用棒(铁棒或木棒)将涂料搅匀后挑起至20厘米高处停下观察,如漆液在短时间(数秒钟)内不断线,则为太稠;如一离桶上沿即断线则为太稀;要在20厘米高处刚停时,漆液成一直线,瞬间即断流变成往下滴,这个粘度较为合适。
4.2.3.2 涂刷的顺序
先难后易,先里后外,先高处后低处,先小面积后大面积。
环氧红丹防锈底漆两道、环氧云铁防绣中间漆一道和氯化橡胶面漆两道。
4.2.3.3 漆膜厚度检验
每道漆膜实干后,用电磁式测厚仪测量干膜厚度,涂刷完毕后,测试漆膜总厚度。检测时,测点的选择要注意分布的均匀性和代表性。原则上:对于大面积平整表面,每10m2测一个点;对于结构复杂的表面,每5m2测一个点;对于狭小面积工件,需保证每一自由面应有三个以上检测点;对于细长部件,每米测一个点。对于干膜厚度达不到规定要求的部位,应及时进行补涂。
4.2.3.4 漆膜外观检验
采用目测检验涂膜外观,要求表面光滑、平整、颜色均匀一致,不得有流挂、汽泡、针孔、桔皮、起皱、刷痕、边界不清等病态现象,在防护保证期内无严重鼓泡、开裂、脱落、锈蚀等现象。
4.2.3.5 其他注意事项
在涂刷过程中,遵照防腐材料产品说明,严格按材料比例搅拌均匀后方可使用,每道工序都必须经验收合格后,方可进行下道工序的施工,直到施工涂层全部结束。
为防止金属表面二次返锈,除锈处理后的工件6小时内必须涂刷底漆。
涂刷时要下一道刷迹压住上一道的1/3或1/4,这样才不会出现漏刷现象。在涂刷快干漆时,需一次按顺序刷完。补刷效果不理想。
在刷涂时,要注意风向,操作者要站在顺风方向,防止漆雾被风吹到已刷好的漆膜上造成难看的粒状表面。
高空作业,应采取有效防护措施,严防高空坠落事故的发生。
5 结束语
通过周密策划,热电厂锅炉钢架防腐技术工程施工中得到了较好应用,到目前为止已有六年多时间了,未出现异常现象,锅炉的安全运行得到了可靠保障。
参考文献
[1] 《设备、管道防腐施工工艺标准》QB-CNCEC J050105-2004.
[2] 《热工技术手册电厂金属》西安热工研究所水利电力出版社,1989.
关键词：锅炉 钢架 防腐技术 研究与应用
中图分类号:ＴH1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0109-01
1 概述
腐蚀对于钢结构件来说是一种慢性病。大屯公司热电厂锅炉均为露天布置,其所处的环境相对恶劣,尤其是7米层往上因给煤机密封不严,炉内反串烟气较大,更进一步增加了空气中的SO2含量,钢架腐蚀速度逐年加重,运行不到三年锅炉钢架已经出现麻点、凹坑、表面油漆脱落等现象,若不及时采取措施,其腐蚀速度将成倍增加,常此下去将削弱构件的承载力,威胁锅炉安全。
2 钢结构腐蚀机理分析
钢结构在大气中,铁与电解质相互作用,阳极发生溶解现象而产生电化学腐蚀。腐蚀分两个过程,一是阳极过程,铁以水化离子的形式进入电解液,而把当量的电子留在金属中:Fe→Fe2+·nH2O+2e-;二是阴极过程,当电解液中存在氧时,溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e-→4OH-,当电解液呈酸性时,2H++2e-→H2↑.
电化学腐蚀的阳极和阴极过程可在电解液与金属界面的不同区域局部进行,在金属表面做防腐蚀涂层目的就在于它能使腐蚀所需的水分和氧不能侵入钢结构表面,从而达到预期效果。
3 锅炉钢结构腐蚀原因分析
正常情况下,大气中除空气和水汽外还有很多污染杂质,如CO2、H2S、氯化物和灰尘等,尽管其含量很低但对锅炉钢架的腐蚀及危害也是很大的;另外,电厂运行环境中的SO2是锅炉排放的主要污染物之一,钢架表面凝结的水膜与SO2结合形成酸性溶液,从而导致严重的低温腐蚀。
其次,大屯公司热电厂锅炉为循环流化床锅炉,较煤粉炉漏灰严重。大量固体灰尘吸附腐蚀性气体,浓度较正常值高很多,灰尘沉积在钢梁表面形成缝隙,在一定电解质溶液中使得缝隙的局部范围产生腐蚀。
4 锅炉钢架防腐蚀技术应用
4.1 表面除锈处理
4.1.1 除锈工艺的选取
目前,金属表面除锈的基本方法有三种。它们分别是手工除锈法、机械除锈法和化学处理法。其中机械除锈是当前应用比较广泛的一种除锈方法,其原理是利用冲击和摩擦作用有效地除掉锈蚀及其污物,手工除锈是一种最简单的除锈方法,而化学处理方法只是在特定的情况下采取的方法。我们根据自身的实际特点在选取方案时采取了以机械除锈为主,手工除锈为辅的方式。
4.1.2 表面预处理
为了使涂层(油漆等)与锅炉钢架具有良好的粘结性能,必须对钢架表面及附近区域进行预处理。作为电站锅炉,尤其是循环流化床锅炉其漏灰现象相对严重,我们根据厂里实际情况,要求在除锈前从上到下先将沉积时间长的灰尘、油污等清理干净。
4.1.3 表面除锈
除锈的基本要求就是表面必须洁净,不允许有灰尘、油污、水渍或其它污垢和疏松氧化物。涂层与钢架表面的结合是以机械结合为主,因此应尽可能增大其接触面积,这样钢架表面保持适当的粗糙度,能提高涂膜附着力,延长涂层寿命。为了确保除锈效果,我们根据工程实际特点,最终选取了以机械除锈为主,手工除锈为辅的除锈方式,这样既能缩短工期,投资又少。
在工程施工中,对面积大、易施工的部位我们采用了手提式电动砂轮及电动刷等工具分四组从上到下依次除锈;而对于那些几何形状复杂,位置不好的地方采用了刮刀、手锤、钢刷、砂纸等工具,进行敲、铲、磨、刮等手工除锈。这两种方法具有互补性,经过处理,炉架、钢结构金属表面原有的涂层、浮锈、油污、灰尘、松动的氧化皮等均能清理干净,达到表面无锈蚀、无油脂、无浮灰等要求。
4.2 涂刷
为了保证涂刷效果,对于涂刷环境条件、油漆的选取、涂刷工艺等要全面、适当考虑。
4.2.1 涂刷环境条件的选择
一般合适的涂刷环境条件为;环境温度:5-35℃,空气相对湿度:80%。环境温度低于5℃时,由于固化反应趋于停止,所以不能进行施工;环境温度高于35℃时,溶剂挥发很快,质量没有保证;湿度高于80%时,容易产生针眼和气泡。因此,在雨天、雾天、下雪天、落雹天气条件下,由于金属表面的潮湿,而不宜进行涂刷。
4.2.2 油漆的适当选取
目前钢结构长效重防腐应根据锈蚀情况及环境条件一般采用底漆－中间漆－面漆的配套体系,其中底漆应具有良好的防蚀和对钢铁的附着性能,中间漆应对底漆和面漆有附着结合力,并有较好地屏蔽作用,以阻止水、氧及腐蚀介质的侵入。另外,油漆的工艺配套性要求两种油漆涂在一起时,层与层之间不能出现咬底、脱落、起泡、起皱等现象。因此,我们选用了中高防腐体系配套用漆:环氧红丹防锈底漆、环氧云铁防绣中间漆和氯化橡胶面漆。
4.2.3 涂刷工艺要求
4.2.3.1 涂料黏度的调配
用配套的稀释剂将涂料调至合适喷涂的粘度,该粘度可用目测法来判断:用棒(铁棒或木棒)将涂料搅匀后挑起至20厘米高处停下观察,如漆液在短时间(数秒钟)内不断线,则为太稠;如一离桶上沿即断线则为太稀;要在20厘米高处刚停时,漆液成一直线,瞬间即断流变成往下滴,这个粘度较为合适。
4.2.3.2 涂刷的顺序
先难后易,先里后外,先高处后低处,先小面积后大面积。
环氧红丹防锈底漆两道、环氧云铁防绣中间漆一道和氯化橡胶面漆两道。
4.2.3.3 漆膜厚度检验
每道漆膜实干后,用电磁式测厚仪测量干膜厚度,涂刷完毕后,测试漆膜总厚度。检测时,测点的选择要注意分布的均匀性和代表性。原则上:对于大面积平整表面,每10m2测一个点;对于结构复杂的表面,每5m2测一个点;对于狭小面积工件,需保证每一自由面应有三个以上检测点;对于细长部件,每米测一个点。对于干膜厚度达不到规定要求的部位,应及时进行补涂。
4.2.3.4 漆膜外观检验
采用目测检验涂膜外观,要求表面光滑、平整、颜色均匀一致,不得有流挂、汽泡、针孔、桔皮、起皱、刷痕、边界不清等病态现象,在防护保证期内无严重鼓泡、开裂、脱落、锈蚀等现象。
4.2.3.5 其他注意事项
在涂刷过程中,遵照防腐材料产品说明,严格按材料比例搅拌均匀后方可使用,每道工序都必须经验收合格后,方可进行下道工序的施工,直到施工涂层全部结束。
为防止金属表面二次返锈,除锈处理后的工件6小时内必须涂刷底漆。
涂刷时要下一道刷迹压住上一道的1/3或1/4,这样才不会出现漏刷现象。在涂刷快干漆时,需一次按顺序刷完。补刷效果不理想。
在刷涂时,要注意风向,操作者要站在顺风方向,防止漆雾被风吹到已刷好的漆膜上造成难看的粒状表面。
高空作业,应采取有效防护措施,严防高空坠落事故的发生。
5 结束语
通过周密策划,热电厂锅炉钢架防腐技术工程施工中得到了较好应用,到目前为止已有六年多时间了,未出现异常现象,锅炉的安全运行得到了可靠保障。
参考文献
[1] 《设备、管道防腐施工工艺标准》QB-CNCEC J050105-2004.
[2] 《热工技术手册电厂金属》西安热工研究所水利电力出版社,1989.