沿海电厂钢结构防腐工艺应用探究

廖任重

（广东陆丰甲湖湾电厂，广东 汕尾 516600）

1 环境概况

广东某沿海电厂位于高湿热、高盐分地带。电厂主体工程均位于海岸线2000m以内，海风中氯离子对金属有巨大的破坏作用，主要是氯离子的阳极去极化作用及导电作用加速了化学腐蚀过程，同时在金属表面具有伤痕或物理性质不均匀的区域，氯离子首先会在这些部位和金属作用形成点蚀的蚀核，在富氧的条件下，会发生“自催化酸化作用”，使蚀坑不断深挖，直到腐蚀穿孔为止，是一种非常危险的腐蚀形态。根据国际标准ISO 12944腐蚀环境分类，将该电厂防腐环境定义为“C5M”海洋环境级别。

2 热浸锌、冷喷锌、富锌涂料防腐原理

热浸锌、冷喷锌、富锌涂料涂层防腐的基本原理为阴极保护。锌的标准电极电位（-0.762V）低于铁的标准电极电位（-0.440V）。在电化学腐蚀过程中，金属锌和钢铁相连，电极电位更低的锌作为牺牲阳极会优先腐蚀以保护钢铁基体。同时，锌在腐蚀过程中生成难溶性的氢氧化锌和氧化锌等腐蚀产物，覆盖在基体表面阻碍腐蚀液的进入，起到屏蔽作用[2]。

化学腐蚀方程式：

3 热浸锌、冷喷锌、富锌涂料工艺要求

3.1 热浸锌工艺要求

（1）流程控制

如图1所示；

图1 热浸镀锌工艺流程控制图

（2）酸洗前检查处理

如果发现来料有变形情况要及时进行修复或联系钢结构厂处理。认真检查工件有无用于排气或流锌的工艺孔、吊挂孔，如需要加开工艺孔、加焊吊耳等必须在甲乙双方同意的部位；

（3）脱脂

通过化学方法浸泡（比如碱洗、除油剂等），以去除工件表面可能残留的少量局部油脂。将工件缓慢浸入溶液中，并确保完全浸没。浸泡的时间根据工件的情况确定，一般为10～20min；

（4）清洗

清洗用水为自来水，应无污染。确保清洗池用水不间断循环，保持pH=2～7。工件清洗时应倾斜浸水并确保工件整体全部浸入水中；

（5）一次酸洗

酸洗除锈选用盐酸，盐酸浓度控制范围为5～25%。温度为室温。酸洗时间依工件锈蚀程度进行控制，一般为20～40min。当月加酸的酸池每15min吊出检查一次，其他酸池每20min吊出检查一次。在对工件实施酸洗过程中，严禁对易损件挤压，以防止工件变形、损坏；

（6）清洗

清洗用水为自来水，应无污染，确保清洗池用水不间断循环，保持pH=2～7。工件清洗时应倾斜浸水并确保工件整体全部浸入水中；

（7）一次酸洗后检查处理

认真检查工件酸洗后的表面状况，对不能通过酸洗去除的少量局部涂层等可采用软毛刷沾有机溶剂进行擦洗去除；

（8）二次酸洗

酸洗除锈选用盐酸，盐酸浓度控制范围为5～25%。温度为室温。酸洗时间依工件锈蚀程度进行控制，一般为5～20min。酸洗后由酸洗质检员在池边再次对工件进行目测检查，确保工件表面没有锈和其它污染物。

（9）二次清洗

按6要求执行；

（10）上溶剂

溶剂主成份选用ZnCl2和NH4Cl，总百分含量控制在20～26%；将溶剂的pH值控制在3～5。温度范围为40～70℃。工件浸泡溶剂的时间为0.5～1min，并确保工件整体全部浸入溶剂中；

（11）干燥

经浸涂溶剂后的工件，待溶剂流尽后，吊至作业场地，通过自身温度将溶剂的水分自然蒸发干燥，放置干燥时间一般为10～30min；

（12）镀锌前检查

再次仔细检查工件表面是否处理干净彻底和是否符合镀锌工艺的要求，然后更换使用耐高温的吊具准备镀锌；

（13）热浸镀锌

镀锌池工作区的锌含量应Zn%≥98.5%，每月抽样检测一次。镀锌温度范围一般应为430～470℃。浸镀时间范围控制在2～10min，具体控制视工件的锌层厚度要求而定。工件起炉时要清理锌液表面浮渣，将工件以适当角度吊离锌液面。当工件表面出现较多锌渣颗粒时要及时对锅底锌渣进行打捞，或每镀2000吨工件进行一次捞渣；

（14）冷却

工件镀锌出炉后一般都要进行水冷却。工件在水中冷却时间为1～3min，以确保冷却充分并整体基本一致；

（15）镀锌后检验

使用磁性测厚仪对锌层厚度进行测量，确保锌层厚度符合要求（按母材厚度分不同的厚度等级），本工程要求不低于110μm；认真做好工件厚度测量记录；

（16）精整

精整主要是解掉挂具和清除工件表面多余的结块、氧化锌等。标准范围内的小面积漏镀和因重叠焊接的排气孔影响产生的局部漏镀可选用富锌底漆或热喷锌进行修复。对镀锌后产生弯曲变形的工件需要进行调直；

（17）成品检验

由厂质检员负责对精整完成的工件进行成品检验，包括锌层的表面状况（外观）、厚度验证等[3]，填写“成品检查检验质量记录”。

3.2 冷喷锌工艺要求

（1）钢结构涂装工艺流程

钢结构→表面处理→焊接预留5～10cm喷涂两道锌加→焊接总装→焊接打磨处理→焊接部位补涂锌加→检查质量→修补验收表面处理；

（2）表面处理

所有待涂装的钢结构表面均应清洁、去除油、脂、疏松颗粒及其它污染物。表面均应进行喷砂Sa2.5级处理，表面粗糙度至少为50～70μm[4]。喷砂后用清洁的压缩空气将灰尘除尽。焊接部位采用MBX Blaster Pneumatic工具以及补充打磨工具进行除锈，去焊瘤“飞溅”达到Sa2.5级。喷砂后，一般在4小时之内完成锌加的喷涂，如遇特殊情况，经发包方或发包方指定的监造人员同意后可适当延长时间；

（3）涂装环境要求

锌加施工温度范围：-10～+50℃，经发包方同意后可在相对湿度＞85%条件下施工；喷涂两小时后，锌加涂层就不会被大雨冲刷掉；锌加涂层间涂装间隔为1小时；

（4）喷涂条件

喷涂锌加需充分搅拌，边搅拌边施工；必须使用富锌涂料专用的高压无气喷涂机，选择喷嘴的有关参数：孔径0.63mm、流量2.3L/min、喷涂25cm，喷涂压力8.0～12.0Mpa。

3.3 富锌涂料

（1）室外钢结构设备涂覆厚度标准（如表1所示）；

表1

（2）室内钢结构设备涂覆厚度标准（如表2所示）；

表2

（3）焊缝节点及钢结构修补（如表3所示）。

表3

4 施工方案选择

全厂锅炉钢结构、主厂房钢结构、煤灰斗由于施工场地、钢结构尺寸等原因采用锌加涂膜镀锌法冷喷锌，干膜厚度达180μm。锌加由纯度高于99.995%以原子化法提炼、粒径仅3～5µm椭球形的金属锌粉、挥发性溶剂和有机树脂等组成的单组份镀锌系统。锌加涂料不含铅、镉等重金属以及甲苯、二甲苯、甲乙酮、氯化烷烃等有害溶剂[5]。锌加涂膜施工方便，可以刷（滚）涂、有气（无气）喷涂、浸涂或静电喷涂；可在车间涂装，也可在室外工地现场涂装。对于锅炉钢结构、主厂房钢结构、煤灰斗这种大型钢结构采用锌加涂膜镀锌法冷喷锌比较合适。

综合管道支架（栓接形式）、所有现场各类支架、托架等永久性钢构架、球形煤场网架（栓接形式）、送、引风机支架、烟道支架、输煤栈桥支架、输煤栈桥框架（栓接形式）、平台、扶手、栏杆、钢格栅板、母线构架采用热浸镀锌，干膜厚度达110μm。热浸锌技术在我国发展很成熟，当前我国已经成为热浸镀锌技术产量最高的国家[6]。采用热浸锌镀件的每一个部位都能均匀镀上锌，即使在凹陷处、尖角处均能收到全面保护。热浸锌防腐费用较其他涂料涂层的费用低。但热浸锌需在专用厂房集中处理镀件，在运输和安装过程中会部分损坏镀件表面镀锌层，需使用冷喷锌修补。

集控楼、主厂房钢结构、烃类火灾防火涂料、冷风道、送粉管道、包保温的管道及风烟道、埋地管道外壁（外衬塑管除外）、不保温的管道、油罐内壁采用环氧富锌涂料，使用某品牌环氧富锌底漆60μm，某品牌环氧云铁漆180μm，氟碳面漆40×2μm。有机富锌涂层作为防腐涂层，相对于镀锌层，它对钢结构表面处理要求略低，只要Sa2级表面除锈，易于施工，使用更加简单，特别适合大型或异型部件。而且与大多数涂料可以兼容，具有优良的附着力和耐腐蚀性能。但其挥发性有机化合物（VOC）含量较高，对环境具有潜在威胁[1]。本项目采用的环氧富锌为水性涂料，有效的降低了（VOC）含量。

5 防腐效果（如图2～图5所示）。

图2 室外钢结构防腐整体效果图

图3 室外钢结构防腐细节图

图4 室内钢结构防腐效果图

图5 主厂房外护板墙效果图

6 结语

在海滨电厂相对湿度较高、大气中富含Cl-、SO2的环境下，锌及其合金、含锌涂料具有良好的抗大气腐蚀性能，其最大的腐蚀速度小于8μm/a[1]。该项目自2016年4月实施至今已有6年，从现场防护来看，整体效果较好。使用冷喷锌、热浸镀锌、富锌涂层三种方式保护的钢结构表面涂层宏观没有明显变化，相较涂防初期颜色略微灰暗，没有起泡、龟裂，表面无明显的黄褐色锈点或锈斑，说明三种涂层对钢结构均起到很好的防腐保护效果。