炼钢厂扇形段钢结构防腐施工工艺

摘要:钢结构具有结构轻巧、综合机械性能好的特点，但钢暴露在环境中容易受到各种形式的腐蚀。对炼钢厂工段钢结构防腐施工提出了建议，可供厂内其他相似环境钢结构防腐参考借鉴。

关键词:钢结构;结构轻巧;腐蚀;防腐施工

1引言

钢材是国家建设发展中必不可少的重要材料，钢材具有强度高、塑形和韧性好等优良性能。尽管钢材具有有许多优点，但易腐蚀却是其主要的缺点［1］。设备钢结构的腐蚀不仅影响材料本身的力学性能，还可能影响生产安全。为保障生产安全能够有效地开展，减少因腐蚀而造成的巨大安全风险，国内外学者将钢材的腐蚀问题按照环境因素分类，分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、水汽腐蚀和土壤腐蚀，其中化学介质对钢材的腐蚀最为严重，在工业冶金行业也最为典型［2］。宝钢湛江钢铁地处南亚热带地区，坐落于东海岛上，为典型热带海洋性季风气候盐雾，具有常年湿度大、温度高的特点。此外，厂区有的工业腐蚀环境又是加速钢铁腐蚀的又一重要因素。炼钢厂的扇形段是炼钢工艺流程中重要的设备，在炼钢过程中拉坯水冷时高温淬水产生的酸性汽雾，含有高浓度的氯、硫、二氧化碳、水汽等物质，一级局部密闭空间不通风，最高温度可达450℃，腐蚀环境极为恶劣。在这样的工业腐蚀环境下，扇形段设备的腐蚀程度如图1所示。为此，必须综合考虑现场中各种腐蚀因素间的相互影响，在防腐施工过程中注重施工要点，以达到长效防腐、延长钢结构使用寿命的目的。

2腐蚀机理分析

钢水在结晶器中结晶并由引锭杆拉出经导轨移动最终形成棒材，结晶时采取水淋冷却使钢液成为固体结晶，钢水中含有少量的杂质离子，如碳、氯、硫等，水与高温下钢坯接触时，可溶杂质将溶解一部分在水中，随冷凝水流下至扇形段表面，其余的高温蒸汽在整个二冷密闭室内散布。扇形段的原涂料为常规普通型涂料，从现场实际腐蚀现状中可以看到原防腐涂层已失效，并在设备外表面积聚了大量的铁锈及钢渣。原防腐涂层受工艺酸性气体及高温蒸汽的影响，涂层会在短期内被水汽渗透，而水汽中氯离子对钢铁腐蚀主要表现形式为破坏钝化膜，催化钢铁的吸氧腐蚀。随着温度及湿度的增加，腐蚀速度也逐渐加剧，相关资料显示，每升温10℃，腐蚀的速度约增加1～3倍，特别是高低温及干湿交替下，常规涂料无法抵御氯离子的侵蚀造成了钢结构的严重腐蚀。化学反应方程式如下。从上述反应过程中，可以看出O2和Cl－是使钢铁发生腐蚀的主要介质。在这两种物质中Cl－使水具有弱酸性与铁发生吸氢反应，而O2具有氧化性与铁发生氧化反应生成四氧化三铁，即疏松的铁锈，从而产生强烈的腐蚀破坏作用。从以上的腐蚀机理中分析可知，在后续的防腐涂层方案设计时必须同时考虑可抵抗高温、氯离子、氟离子等共存条件。

3扇形段防腐设计方案

针对以上腐蚀反应机理，现对扇形段的弧形段以及水平段的立柱、横梁及附件的表面所有部位采用耐高温型重防腐涂层200μm进行防腐保护，膜厚的波动范围可上下浮动5%。而对于底座、侧板、支撑梁、螺丝等均需要进行防腐，焊缝处及阴、阳角处涂层最小厚度为200μm。整体采用超高压水射流除锈达到国家标准Wa2及以上;即在不放大的情况下观察时，表面应无可见的油、脂和污物以及大部分铁锈、原始涂层和其他外来杂质［3］。任何残留污染物应随机分散，且可构成附着牢固的涂层、附着牢固的外来杂质和先前存在的铁锈斑点。而高压水喷射除锈流无法处理到的地方应采用人工机械打磨以达到相应的洁净度和粗糙度ST2－3级。所有钢结构焊接后对焊缝进行打磨，阴阳角处应圆弧过渡，阴角圆弧半径不小于10mm，阳角圆弧半径不小于3mm，打磨后的焊缝高度不得小于连接件的最小厚度。

4施工方案控制事项

在重防腐施工的过程中，需要注意以下工作事项。⑴基层处理。在进行基层处理时应清除构件表面的油污及附着物，使设备露出表面的金属光泽。基层处理越彻底，则涂料附着力越好。⑵配套涂层的施工。在涂层的配套施工过程中，底漆的作用是起提供附着力和防锈的目的，面漆的作用在于防止由于紫外线的辐射而造成的老化。在炼钢厂扇形段区域内，无紫外线的照射，故仅采用耐腐蚀作用的底涂料即可。⑶涂层施工的质量控制。涂层施工时首先要保证彻底的除锈，在此基础上涂层的施工温度控制应在5～38℃。此外，涂层施工时，设备表面应确认无结露、施工环境粉尘少等控制条件。

5改进效果

通过一系列的防腐施工改进工作，扇形段于年修期间上线运行。经约一年左右的运行时间，下线的扇形段显示的防腐效果如图2所示。从图中可以看到，经施工工艺改进后的扇形段在非高温区域，涂层整体完整，颜色为浅灰色，中间区域未发生起泡及脱落现象，涂层附着力良好，经检测膜厚为210μm左右，涂膜未存在减薄现象。边缘涂膜存在直径约2～5mm起泡，将起泡涂膜破坏后检查金属表面，未发生明显腐蚀减薄及氧化皮存在。

6结语

由于炼钢厂扇形段钢结构所处的环境特征造成了其防腐措施的独特性，同时决定了其从防腐设计到防腐施工工艺更加严格细致的要求。综上研究和实践过程，得到了以下结论。⑴由于扇形段所处环境具有高温的环境特点，在进行工艺改进的基础上，扇形段在使用一年时，其腐蚀未进一步深入。⑵防腐是具有多环节相互依赖特点的，材料的选择、严格的施工工艺等综合条件才有可能形成良好的防腐性能。⑶在施工工艺改进中，着重了防腐施工过程中基层处理，其效果可能对防腐周期的长短起着至关重要的作用，基层处理效果越好，防腐的周期可能越长。

参考文献:

［1］宋伟宁．上海中心大厦塔冠外露钢结构防腐涂装体系的研究与实践［J］．结构工程师，2014(06):168-171．

［2］丁泓予，周超．化工建筑中钢结构防腐及防火策略浅析［J］．天津化工，2016，30(04):60-62．

［3］钟卫，张国辉，徐小俊．冶金烧结球团运输车钢结构防腐措施探讨［J］．机床与液压，2010，48(05):39-41//48．

作者：刘欣欣 张业建 单位：宝钢湛江钢铁有限公司