導(dǎo)語(yǔ)：石油化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

石油化工企業(yè)中的冷換框架、反應(yīng)器框架、管架、廠房、泵棚及樓梯間等大多采用鋼結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露于大氣環(huán)境中，除受到一般自然條件的侵蝕外，不可避免地會(huì)被少量但腐蝕性較強(qiáng)的各種化工氣體如氮氧化物和硫化物所腐蝕［1］，尤其是煉制高含硫原油而帶來的H2S和SO2，進(jìn)一步惡化鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕環(huán)境。而且裝置一旦發(fā)生泄漏會(huì)造成其鄰近的鋼結(jié)構(gòu)處于高濃度的腐蝕性化工氣體中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成更大的腐蝕危害。目前，為防止鋼結(jié)構(gòu)的大氣腐蝕，在石油化工裝置中的所有鋼結(jié)構(gòu)均需噴涂防腐蝕涂料，但是，防腐蝕涂料在實(shí)際使用過程中仍然存在過早失效的問題［2-3］，不能起到長(zhǎng)效防腐蝕作用。而鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞嚴(yán)重威脅裝置生產(chǎn)安全和人員人身安全，因此，需要根據(jù)石油化工鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕特點(diǎn)，采取適當(dāng)?shù)姆栏g措施。

1鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕原因

影響石油化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的主要因素有環(huán)境、設(shè)計(jì)選材、施工與管理等。1．1環(huán)境因素。石油化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要為大氣腐蝕?；S的工業(yè)大氣中含有較高濃度的SO2和H2S等腐蝕介質(zhì)，具有較強(qiáng)的腐蝕性，按文獻(xiàn)［4］的規(guī)定，化工工業(yè)大氣腐蝕等級(jí)劃分為C4(高)至C5(很高)級(jí)。處于海濱的煉化中心，如廣東大亞灣和廣西欽州，受海洋大氣和化工大氣的雙重影響，在某些局部區(qū)域大氣的腐蝕等級(jí)能達(dá)到規(guī)定的最高腐蝕等級(jí)CX(極端)。研究表明，當(dāng)石油化工企業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露在大氣中時(shí)，若空氣的相對(duì)濕度超過某一臨界值，鋼結(jié)構(gòu)的表面就會(huì)形成水膜［5］，而一旦形成水膜，化工大氣中的SO2，H2S，Cl2，HCl，CO2，NH3，NOx以及灰塵等物質(zhì)將會(huì)被鋼鐵表面的水膜溶解，成為導(dǎo)電性良好的電解質(zhì)溶液，從而加速鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。鋼材表面形成水膜的空氣相對(duì)濕度臨界值與鋼材的表面狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)干凈表面在空氣中時(shí)，臨界空氣濕度接近100%;在接觸過SO2的表面，臨界濕度為80%;在3%氯化鈉溶液中浸泡過的表面，臨界濕度為55%［6］。臨界濕度越低，鋼結(jié)構(gòu)表面越容易形成水膜?？梢钥闯?，對(duì)處于化工大氣中的鋼結(jié)構(gòu)其表面易形成水膜也更易被腐蝕。沿海的煉化企業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)所處大氣環(huán)境中，既含有工業(yè)大氣的有害雜質(zhì)，又含有海洋大氣環(huán)境的鈉、鉀、鈣和鎂等氯化物，這些氯化物被海風(fēng)攜帶并沉降在鋼結(jié)構(gòu)的表面上，與鋼結(jié)構(gòu)表面水膜結(jié)合形成強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，使鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕更加嚴(yán)重。1．2設(shè)計(jì)選材因素。一般大氣環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)涂料的選用沒有考慮具體的環(huán)境介質(zhì)和工藝條件等因素。針對(duì)戶外鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕，習(xí)慣上采用親水性較大，耐候性相對(duì)較差的適用于一般大氣環(huán)境的涂裝體系，即采用醇酸底漆和面漆兩層結(jié)構(gòu)，另外不再加中間漆。但對(duì)于石油化工企業(yè)，由于其工業(yè)大氣中含有較多腐蝕性較強(qiáng)的SO2和H2S氣體，若鋼結(jié)構(gòu)外防腐蝕涂層采用底漆和面漆兩層涂裝結(jié)構(gòu)，其耐用性肯定較差，即使面漆采用耐候性和耐蝕性均較好的氯化橡膠涂料，也存在過早失效的問題。1．3施工因素。除設(shè)計(jì)選材外，防腐蝕涂裝的施工工藝也是影響涂層質(zhì)量的關(guān)鍵。采用合適的表面處理方法將鋼結(jié)構(gòu)表面的雜質(zhì)清除干凈，如污物、銹層和軋制鋼材時(shí)形成的氧化皮。按文獻(xiàn)［7］中的規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)表面需達(dá)到Sa2．5級(jí)以上。對(duì)戶外鋼結(jié)構(gòu)常用的表面處理方法有工具除銹(包括手動(dòng)和動(dòng)力工具除銹)和噴射除銹。噴射除銹和手工除銹相比，同一種油漆在相同的腐蝕環(huán)境下，采用前者除銹較后者的漆膜壽命可延長(zhǎng)3～5倍。若現(xiàn)場(chǎng)施工過程中僅依靠手工除銹，難以徹底清除鋼結(jié)構(gòu)表面的舊漆與銹垢，易導(dǎo)致涂層附著力差，造成涂層過早失效。一般防腐蝕涂層越厚，其耐蝕性能越好。結(jié)合文獻(xiàn)［8］中的要求，防腐蝕涂料的最低使用年限、各涂層的干漆膜厚度和總厚度需要根據(jù)各單體的重要性、維修的難易程度以及建設(shè)工程的要求確定［9］，一般來說，干膜總厚度最少不低于200μm。由于鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝的施工工藝不合理，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)僅3～4道涂裝，且省略了中間漆，這樣就會(huì)導(dǎo)致干膜總厚度不足，而干膜總厚度不足的涂層易發(fā)生水和氧氣的滲透現(xiàn)象，致使涂層起泡、剝離及失效。1．4管理因素企業(yè)更注重生產(chǎn)效益，沒有專職防腐蝕管理人員，一般由設(shè)備管理人員兼管防腐蝕，而設(shè)備管理人員更關(guān)注與生產(chǎn)工藝流程相關(guān)的設(shè)備，容易忽視鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題。一是在鋼結(jié)構(gòu)外防腐蝕施工過程中，疏于管理施工質(zhì)量，對(duì)施工隊(duì)伍資質(zhì)審查不嚴(yán);二是由于石化企業(yè)裝置的檢維修周期較長(zhǎng)，多在3a以上，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外防腐蝕涂層不能及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

2防腐蝕措施

金屬防腐蝕最常用的一種方法是表面涂覆有機(jī)涂層，涂層的防護(hù)作用主要是:(1)對(duì)金屬基體起著機(jī)械保護(hù)作用或屏蔽作用;(2)具有良好的抗?jié)B性能，減緩水蒸氣、氧氣或其他侵蝕性離子的滲透，阻礙基材金屬的電化學(xué)腐蝕過程［10］。目前，鋼結(jié)構(gòu)所采用的主要防腐蝕手段是噴涂防腐蝕涂料，正確選擇防腐蝕涂料和合理的施工工藝是保證防腐蝕質(zhì)量的關(guān)鍵。2．1涂料的選擇。按保護(hù)功能劃分，防腐蝕涂料分為底漆、中間漆和面漆。一般重防腐蝕涂裝的涂料配套體系為底漆+中間漆+面漆，各層涂料均有其功能特性，組合而成復(fù)合涂層，有效提高涂層的耐蝕性能。2．1．1底漆。底漆與金屬基體直接接觸，應(yīng)具有很強(qiáng)的附著力和良好的防銹性能?；w表面除銹等級(jí)、粗糙度應(yīng)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。底漆需具有良好的陰極保護(hù)作用，富鋅底漆作為防銹底漆的首選產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用，常用的產(chǎn)品有環(huán)氧富鋅底漆和無機(jī)硅酸鋅底漆。環(huán)氧富鋅底漆與無機(jī)硅酸鋅底漆相比主要有以下優(yōu)點(diǎn):(1)環(huán)氧富鋅底漆的施工性能較好，相對(duì)于無機(jī)硅酸鋅底漆對(duì)表面處理的要求較低，需噴砂除銹至Sa2級(jí)，而無機(jī)硅酸鋅底漆要求達(dá)到Sa2．5級(jí);(2)環(huán)氧富鋅底漆的附著力較強(qiáng)，與環(huán)氧云鐵中間漆以及其他高性能的中間漆涂料均有良好的黏結(jié)性;(3)環(huán)氧富鋅底漆的防腐蝕性能優(yōu)良，主要用于石油化工設(shè)備的防腐蝕;(4)無機(jī)硅酸鋅底漆的耐高溫性能較好，可耐400℃高溫，對(duì)于煉化設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)有耐高溫要求時(shí)可采用無機(jī)硅酸鋅底漆。2．1．2中間漆。中間漆通常采用環(huán)氧云鐵中間漆，環(huán)氧云鐵中含有大量的云母氧化鐵(簡(jiǎn)稱云鐵)，其含量達(dá)涂料中所用顏料的80%左右［11］，云鐵的結(jié)晶體為薄片或板狀，交叉分布在涂層中，有效增加漆膜的機(jī)械強(qiáng)度;另外，由于云母氧化鐵的微觀片狀結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)涂層的抗?jié)B性能，特別適用于潮濕環(huán)境下的防腐蝕。中間涂層的作用主要有:(1)增加漆膜厚度，一般是選用厚漿型涂料或增加涂刷遍數(shù)，提高涂層的耐久性和防腐蝕性能;(2)經(jīng)濟(jì)性好，相比于單純使用底漆+面漆，延長(zhǎng)了涂層使用年限，降低維護(hù)成本;(3)作為中間涂層，增大底漆和面漆之間的附著力和連接強(qiáng)度。2．1．3面漆。面漆是涂層中最外層的涂料，直接與環(huán)境接觸，在漆膜中起主要的裝飾和保護(hù)作用。不僅要有良好的耐環(huán)境腐蝕性能，還要有良好的耐候性。鋼結(jié)構(gòu)外防腐蝕常用的面漆有丙烯酸聚氨酯涂料、氯化橡膠涂料和氟碳涂料。三種涂料中耐候性最好的是氟碳涂料，其次是丙烯酸聚氨酯涂料和氯化橡膠涂料。聚氨酯涂料具有優(yōu)異的性能［1］，如優(yōu)良的物理機(jī)械性能(包括硬度、柔韌性、耐磨性)、耐環(huán)境腐蝕性能、耐候性及良好的保光、保色性能，常用于標(biāo)志性建筑和大型工業(yè)裝置的外防腐蝕，聚氨酯涂層的裝飾保護(hù)作用可達(dá)到10～20a。丙烯酸聚氨酯涂料是聚氨酯涂料中性能較好的一類重防腐蝕涂料。氟碳涂料不僅耐腐蝕性能優(yōu)越、還具有優(yōu)異的耐候性和耐沾污性能，作為鋼結(jié)構(gòu)外防腐蝕其使用年限可達(dá)20a以上，大大延長(zhǎng)了涂料的維護(hù)周期，雖然投資較高，但維修成本降低。目前，氟碳涂料在我國(guó)大型儲(chǔ)罐和橋梁的防腐蝕中得到了應(yīng)用［12-13］。氟碳涂料作為鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的新型涂料具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。2．1．4涂層配套方案。石油化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)處于含較高SO2和H2S的化工大氣中，環(huán)境腐蝕性較強(qiáng)。推薦鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效防腐蝕涂裝配套體系為底漆采用環(huán)氧富鋅涂料、中間漆用環(huán)氧云鐵、面漆為丙烯酸聚氨酯涂料或氟碳涂料。底涂層與金屬基層的附著力大小應(yīng)符合文獻(xiàn)［14］的相關(guān)規(guī)定，按照拉開法的測(cè)試方法，附著力不宜低于5MPa。經(jīng)噴射清理，碳鋼基材上基于一定耐久性要求和大氣腐蝕性級(jí)別下涂料體系的額定干膜厚度，按文獻(xiàn)［15］的規(guī)定見表1。2．2加強(qiáng)涂裝工程質(zhì)量監(jiān)督與檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕是一個(gè)系統(tǒng)工程，其防腐蝕質(zhì)量受鋼結(jié)構(gòu)工程使用方、工程設(shè)計(jì)方與施工監(jiān)理方等多方面的綜合因素影響。只有各方對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕足夠重視，鋼結(jié)構(gòu)的安全與使用壽命才能得到可靠的保障。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)涂裝工程做好全過程管理，需注意以下幾個(gè)方面:(1)選定專業(yè)的施工隊(duì)伍，施工之前審查涂裝方案是否滿足設(shè)計(jì)要求;(2)設(shè)置專門的防腐蝕工程專家對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體防腐蝕技術(shù)進(jìn)行評(píng)估;(3)委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)涂料質(zhì)量、嚴(yán)格檢查鋼結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理質(zhì)量及涂料施工性能等;(4)審查施工方案，對(duì)涂裝施工過程進(jìn)行監(jiān)督，確保其施工工藝合理;(5)工程移交時(shí)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整個(gè)外防腐蝕涂裝工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，如表面質(zhì)量、總干膜厚度;(6)竣工驗(yàn)收后進(jìn)行定期檢測(cè)與維護(hù)。

3結(jié)語(yǔ)

石油化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)處于腐蝕性較強(qiáng)的化工大氣環(huán)境中，大氣腐蝕等級(jí)為C4(高)至C5(很高)級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕工程與鋼結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行和壽命保障密切相關(guān)，應(yīng)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕施工管理與質(zhì)量監(jiān)督。鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的主要手段是使用前涂裝防腐蝕涂料，優(yōu)先選用石油化工鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效防腐蝕涂裝配套體系采用底漆+中間漆+面漆的復(fù)合涂層，底漆采用環(huán)氧富鋅涂料、中間漆用環(huán)氧云鐵、面漆為丙烯酸聚氨酯涂料或氟碳涂料，干膜總厚度大于200μm。

作者:劉剛 單位:中石化洛陽(yáng)工程有限公司