梁自力

【摘 要】鋼結(jié)構(gòu)腐蝕是影響結(jié)構(gòu)安全性的重要因素之一，為了確保鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的有效性，根據(jù)腐蝕環(huán)境類(lèi)型和內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)境因素進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，結(jié)合涂裝防護(hù)層使用年限，按防護(hù)涂層配套原則，選擇適宜垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)措施。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；腐蝕；防腐蝕涂裝

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU391 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）07-0053-03

0 概述

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的不斷加快及城市人口的快速增長(zhǎng)，城市生活垃圾的處理問(wèn)題日益凸顯。目前，城市生活垃圾處理主要有3種方法：衛(wèi)生填埋、堆肥及焚燒發(fā)電。衛(wèi)生填埋的特點(diǎn)是處理工藝簡(jiǎn)單，填埋場(chǎng)占地面積大，易造成二次污染；堆肥技術(shù)的工藝也比較簡(jiǎn)單，適合處理易腐、有機(jī)質(zhì)含量較高的垃圾，由于我國(guó)沒(méi)有對(duì)垃圾進(jìn)行詳細(xì)的分類(lèi)，不能有效地防止重金屬的滲入，肥料用于農(nóng)作物后易造成食品污染，不適合我國(guó)國(guó)情；垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)是通過(guò)焚燒垃圾過(guò)程產(chǎn)生的熱量來(lái)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)垃圾的能源化，是處理垃圾的一種較好的方法。

近年來(lái)，隨著人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)逐步增強(qiáng)，國(guó)家越來(lái)越重視保護(hù)環(huán)境，使相對(duì)環(huán)保的“城市生活垃圾焚燒發(fā)電”得到了大力的發(fā)展和推廣，這既解決了城市生活垃圾污染問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了垃圾“減量化、資源化、無(wú)害化”處理的目標(biāo)。

在政府大力發(fā)展和推廣“城市生活垃圾焚燒發(fā)電”的倡導(dǎo)及鼓勵(lì)下，各地垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)步伐明顯加快，鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件在工程中得到了大量的應(yīng)用。垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在垃圾接收跨、垃圾儲(chǔ)存跨、焚燒爐及余熱鍋爐跨、煙氣處理跨、汽輪機(jī)跨的屋面系統(tǒng)；焚燒爐及余熱鍋爐跨、煙氣處理跨的柱、梁使用鋼結(jié)構(gòu)也比較普遍。

由于鋼結(jié)構(gòu)腐蝕是影響結(jié)構(gòu)安全性的重要因素之一，為了確保鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的有效性，避免被腐蝕損壞，在鋼結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)應(yīng)采取一些必要的防腐蝕保護(hù)措施。

鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂裝所選用的涂層體系受鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件的使用環(huán)境、涂裝防護(hù)期限、涂裝工藝條件決定；本文對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)部分的防腐蝕涂裝設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的重要性

鋼結(jié)構(gòu)有跨度大、承載能力高、自重輕、抗震性能好、施工安裝便利及施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，因此在垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，這與大氣環(huán)境有著密切的關(guān)系。大氣環(huán)境中的水分吸附在鋼材表面形成的水膜是造成鋼材腐蝕的決定因素；大氣的相對(duì)濕度和腐蝕性介質(zhì)的含量是影響大氣腐蝕程度的重要因素。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的腐蝕分類(lèi)體系，ISO 12944中的“第2部分：環(huán)境分類(lèi)”標(biāo)準(zhǔn)中，將大氣環(huán)境分為6類(lèi)大氣腐蝕級(jí)別，分別是C1（非常低）、C2（低）、C3（中等）、C4（高）、C5-I（很高，工業(yè)大氣）、C5-M（很高，海洋大氣）。

垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)在規(guī)劃階段一般會(huì)選擇離城市生活區(qū)較遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地帶，因?yàn)檫h(yuǎn)離城市的鄉(xiāng)村地帶的大氣環(huán)境腐蝕級(jí)別低。但是，隨著各地城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化進(jìn)程速度的不斷加快，使原廠(chǎng)房區(qū)域的環(huán)境也不斷地發(fā)生變化，大氣環(huán)境腐蝕級(jí)別由低級(jí)向中級(jí)，甚至向高級(jí)或更高級(jí)別轉(zhuǎn)化。

垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房?jī)?nèi)部因生產(chǎn)性質(zhì)的不同，其內(nèi)部環(huán)境也不盡相同。？譹？訛垃圾在儲(chǔ)存池（坑）內(nèi)發(fā)酵過(guò)程中有大量的腐蝕性氣體產(chǎn)生，部分氣體有毒并伴有濃郁的刺激性氣味，且濕度大；為防止腐蝕性氣體外溢，應(yīng)將垃圾儲(chǔ)存池（坑）區(qū)域密封嚴(yán)實(shí)，室內(nèi)應(yīng)保持負(fù)壓狀態(tài)。由于該區(qū)域室內(nèi)長(zhǎng)期處在水蒸氣、氧氣、氯離子及腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境里，會(huì)對(duì)鋼吊車(chē)梁系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，所以室內(nèi)的腐蝕級(jí)別為高級(jí)。？譺？訛廠(chǎng)房的其余生產(chǎn)場(chǎng)所內(nèi)部也會(huì)有些被污染的空氣存在，室內(nèi)腐蝕級(jí)別為中級(jí)。

由于鋼材的腐蝕是一種不均勻的破壞，一旦在鋼材的表面發(fā)生，腐蝕形成的蝕坑會(huì)迅速向縱深擴(kuò)展，加快鋼材的腐蝕。鑒于鋼結(jié)構(gòu)本身的特性，并基于建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問(wèn)題日益突出；合理的防腐蝕設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工工藝是在防護(hù)期內(nèi)有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的重要措施手段。

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)所處位置的大氣環(huán)境和年平均環(huán)境相對(duì)濕度確定大氣環(huán)境腐蝕性等級(jí)。由于鋼結(jié)構(gòu)所處腐蝕環(huán)境類(lèi)型不同，造成的腐蝕速率有很大差別，所以防腐蝕方法也各不相同；根據(jù)腐蝕環(huán)境類(lèi)型和內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇適宜的防腐蝕措施，才能做到合理、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有正確選擇鋼結(jié)構(gòu)及鋼構(gòu)件的涂裝，施工后鋼構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)過(guò)早腐蝕，維護(hù)處理困難且成本較高，若腐蝕嚴(yán)重，將直接影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至可能危及鋼結(jié)構(gòu)的安全。

2 垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝設(shè)計(jì)原則

2.1 大氣環(huán)境及室內(nèi)環(huán)境條件的判定

由于擬建垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房的地理位置各不相同，從南方到北方、沿海到內(nèi)陸、鄉(xiāng)村到城市的大氣環(huán)境存在較大的差異；通常是南方及沿海地區(qū)的腐蝕性大于北方及內(nèi)陸，城市的腐蝕性大于鄉(xiāng)村。垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房?jī)?nèi)部按使用功能劃分，則垃圾儲(chǔ)存區(qū)域室內(nèi)的腐蝕性大于其余生產(chǎn)區(qū)域。

按照ISO 12944中“第2部分：環(huán)境分類(lèi)”標(biāo)準(zhǔn)中“大氣環(huán)境腐蝕性分類(lèi)”的劃分，根據(jù)廠(chǎng)房?jī)?nèi)部使用功能要求，設(shè)計(jì)時(shí)所判定垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房腐蝕類(lèi)型：沿海地區(qū)和工業(yè)污染嚴(yán)重地區(qū)為強(qiáng)腐蝕性；其余地區(qū)為中腐蝕性（垃圾儲(chǔ)存區(qū)域?yàn)閺?qiáng)腐蝕性）。

2.2 涂裝防護(hù)層使用年限的確定

按照ISO12944中“第5部分：防護(hù)涂料體系”標(biāo)準(zhǔn)，涂層按耐久性分為短期（2～5年）、中期（5～15年）、長(zhǎng)期（15年以上）3類(lèi)；而《鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂裝通用技術(shù)條件》把涂層體系的防護(hù)期分為普通型（8～15年），長(zhǎng)效型（防護(hù)期為15年以上）2個(gè)部分。

在垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、所處的腐蝕性介質(zhì)環(huán)境、維護(hù)條件等因素，結(jié)合全壽命周期成本分析，采用長(zhǎng)效型防腐蝕涂裝措施進(jìn)行防護(hù)，能在防腐蝕年限內(nèi)對(duì)鋼材起到有效的保護(hù)作用。

2.3 涂裝防護(hù)涂層配套原則

涂層配套是指能相容的各類(lèi)涂層之間合理組合形成的復(fù)合涂層。底漆在鋼材表面應(yīng)有較強(qiáng)的附著力和長(zhǎng)效的防銹能力，中間漆能起到良好的屏蔽功能，面漆應(yīng)具有優(yōu)良的耐腐蝕性介質(zhì)的性能，從而使防護(hù)涂層系統(tǒng)具有最佳的防腐性能。

涂層配套中底漆、中間漆和面漆在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕中所起的作用不同，對(duì)其主要性能的要求也有差異，為保證各涂層之間有良好的相容性，在材料上盡量選用同一廠(chǎng)家的配套產(chǎn)品。

3 垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)方案的選擇

3.1 鋼材及截面

承重鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用Q345B及其以上的高性能鋼材；截面應(yīng)盡量選用外形規(guī)則、簡(jiǎn)單、便于涂裝和維護(hù)的實(shí)腹式截面或封閉的管材。在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，不采用角鋼組合的“T”形和槽鋼組合成的“工”字形等有縫隙的組合截面，對(duì)使用期間不便重新涂裝或維修困難的鋼結(jié)構(gòu)部分，在設(shè)計(jì)時(shí)宜提高其防腐蝕涂裝級(jí)別或適當(dāng)考慮鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕裕量。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)表面處理

鋼材基體表面在除銹前要求平整、干凈、無(wú)毛刺、無(wú)焊渣及無(wú)油污。按《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評(píng)定 第1部分》（GB/T 8923.1—2011）標(biāo)準(zhǔn)要求，合理確定鋼材表面原始銹蝕等級(jí)，正確選擇除繡方法與等級(jí)；鋼構(gòu)件在工廠(chǎng)制作時(shí)應(yīng)采用噴射清理（Sa）方式對(duì)鋼材表面進(jìn)行處理；對(duì)于鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)制作、拼裝和連接部位則采用手工及小型動(dòng)力工具清理（St）鋼材表面。噴射除銹等級(jí)不低于Sa2.5；手工及小型動(dòng)力工具除銹等級(jí)：零星構(gòu)件不低于St2，重要構(gòu)件為St3。

3.3 防腐涂層方案的選擇與應(yīng)用

（1）在《鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝技術(shù)規(guī)程》中對(duì)腐蝕環(huán)境、涂裝防護(hù)層使用年限和防腐蝕涂層的最小厚度做了具體規(guī)定，詳見(jiàn)表1。

（2）在以往的垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝設(shè)計(jì)中，按實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)，有下列2種常用的防腐涂層方案：？譹？訛醇酸類(lèi)涂層（干漆膜總厚度≥240μm）：紅丹醇酸防銹底漆2遍，干漆膜厚度為60～80μm+云鐵醇酸防銹中間漆2遍，干漆膜厚度為80～90μm+醇酸磁面漆3遍，干漆膜厚度為100～110μm；用于中腐蝕環(huán)境，預(yù)計(jì)防腐使用年限為10～15年。？譺？訛氯磺化聚乙烯類(lèi)涂層（干漆膜總厚度≥280μm）：氯磺化聚乙烯底漆2遍，干膜厚度為80～90μm+氯磺化聚乙烯中間漆2遍，干膜厚度為100～110μm+氯磺化聚乙烯面漆2遍，干膜厚度為100～110μm；用于強(qiáng)腐蝕環(huán)境，預(yù)計(jì)防腐使用年限為10～15年。

隨著防腐涂料產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，防腐涂料向高性能、長(zhǎng)效型、環(huán)保型方向發(fā)展，在垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)也必須與時(shí)俱進(jìn)，對(duì)毒性較大的紅丹漆，逐漸停止使用；對(duì)耐候性和耐腐蝕性?xún)?yōu)異的涂料（如氟碳漆），應(yīng)加大推薦使用力度。在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，根據(jù)涂層配套原則，推薦使用氟碳面漆涂層（干漆膜總厚度≥240μm，預(yù)計(jì)防腐使用年限>15年）：環(huán)氧富鋅底漆2遍，干漆膜厚度為70～80μm+環(huán)氧云鐵中間漆2遍，干漆膜厚度為110～120μm+氟碳面漆2遍，干漆膜厚度為60～70μm。

垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是50年，采用長(zhǎng)效型涂層防護(hù)體系可以有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，減少涂裝次數(shù)，提高綜合效益。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)十多年垃圾發(fā)電廠(chǎng)房的設(shè)計(jì)工作總結(jié)，根據(jù)不同地域的大氣環(huán)境，結(jié)合廠(chǎng)房?jī)?nèi)部功能，對(duì)廠(chǎng)房的鋼結(jié)構(gòu)部分分類(lèi)進(jìn)行涂裝設(shè)計(jì)。根據(jù)環(huán)境對(duì)涂層的附著力及防銹性能、耐久和耐腐蝕性能的不同要求，選擇適當(dāng)?shù)耐苛希⒃诜栏g涂裝設(shè)計(jì)時(shí)考慮底漆、中間漆和面漆要有良好的相容性和適應(yīng)性，做到配套使用。

隨著防腐蝕涂料研究和涂裝技術(shù)的快速發(fā)展，不斷推陳出新，推動(dòng)了防腐涂料向環(huán)保型、高性能、使用壽命更長(zhǎng)、保護(hù)效果更好等方向發(fā)展，為鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕提供綜合性能更好的防腐涂料。在建筑全壽命經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理選用適應(yīng)特定環(huán)境的防腐蝕涂料，既保證了各部分的涂裝設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、安全適用，又經(jīng)濟(jì)合理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB 50046—2008，工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CECS 343：2013，鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB/T 28699—2012，鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂裝通用技術(shù)條件[S].

[4]JGJ/T 251—2011，建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程[S].

[5]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]