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1、火电厂锅炉钢结构腐蚀勘验及其解决方案骆惠1 宋志荣1 王振国2（1 佐敦涂料（张家港）有限公司，北京 100101，2 神华国华(北京）电力研究院有限公司，北京 100025）摘 要：火力发电厂主体建筑及设备大量采用钢结构，其处于恶劣的腐蚀环境下。有效地采用高性能防腐蚀涂料，尽早地对已经出现腐蚀的部位进行维修将大大地降低电厂的直接及间接经济损失。本文介绍了佐敦资产管理程序，佐敦低表面处理改性环氧漆的产品特点，施工性能及使用业绩。其低表面处理的要求，与前度涂层的兼容性，环保及安全施工性能非常适合用于钢结构维修的项目。关键词： 锅炉钢结构; 防腐蚀; 维修; 低表面处理; 佐敦资产管理程序POWE
2、R PLANT BOILER STEEL STRUCTURE CORROSION INSPECTION AND SOLUTIONSLuo Hui1 Song ZhiRong1 Wang ZhenGuo21Jotun paint ( Zhangjiagang) Limited company 2Shen Hua Guohua ( Beijing) Electric Power Research Institute Company LimitedABSTRACT: Thermal power plant boiler, building and equipment mainly made by s
3、teel structure. The environment is corrosive. Adopting heavy duty protective coating system, repairing the paint defect area as early as possible will decrease the direct and indirect economic loss remarkably. In this paper, Jotun JAMP was introduced. Performance and benefit of surface tolerant modi
4、fied epoxy paint, application property and track recorder were demonstrated. The excellent compatibility and convenient application of Jotun surface tolerant epoxy primer and HSE advantage prove it is very suitable for steel structure maintain project.KEY WORDS: boiler steel structure; anti-corrosio
5、n; maintain; surface tolerant; JAMP1.前言火力发电厂处在工业大气环境中，整体腐蚀环境比较恶劣。火电厂用煤做燃料，燃烧后释放出大量的硫化物，氮氧化物等气相腐蚀介质。腐蚀性气体与雨水、空气中的水汽结合形成酸性液态腐蚀介质。同时，固态悬浮颗粒物质钢结构表面沉积、吸湿形成电解质，加速钢结构的电化学腐蚀。沿海地区受海洋大气的影响，空气中盐分含量高，腐蚀情况更为严重。钢结构的腐蚀对固定资产损失巨大，2002 年，我国年腐蚀支付的直接费用达 2000 亿以上，考虑间接损失，腐蚀费用的总和估计可达 5000 亿元，约占国民经济总值的5%。Hoar 方法调查结果显示，2000
6、 年，我国的能源部门（电力，石油，煤）腐蚀损失为172.1 亿元，化学工业 腐蚀损失为 300 亿元，建筑部门（公路、桥梁、建筑） 腐蚀损失为 1000 亿元然而，腐蚀是可以控制的，世界各国的腐蚀与防护专家普遍认为，应用腐蚀科学知识及防腐蚀技术，腐蚀的经济损失可降低 25-30%。1火电厂的主体建筑及设备架设大量采用钢结构，主要有锅炉钢架、钢结构主厂房、电除尘支架、钢结构输煤栈桥和综合管架钢结构等组成。2600MW 火电机组的钢结构用钢量上万吨。有效地采用防腐蚀技术或者尽早地对已经出现腐蚀的部位进行维修将大大地降低电厂的直接及间接经济损失。2.腐蚀评价方法标准及设备GB/T 19292-200
7、3/ISO 9223:1992 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性分类GB 50046-2008 工业建筑防腐蚀设计规范ISO 4628-110 色漆和清漆-涂料失效的评估ISO 4628- 1: 一般介绍 ISO 4628- 2: 起泡程度评价ISO 4628- 3: 锈蚀程度评价 ISO 4628- 4: 开裂程度评价ISO 4628- 5: 剥落程度评价 ISO 4628- 6:胶带测试法，粉化程度评价ISO 4628- 7:天鹅绒法，粉化程度评价 ISO 4628- 8:划线周围的分层、腐蚀评价ISO 4628- 10: 丝状腐蚀程度的评价 ISO 4624 涂层附着力拉开法测试ISO 12
8、944 油漆和清漆：钢结构的防腐蚀保护ISO8502-6 钢结构涂装前表面可溶性盐分测定ISO 8502-9 钢板表面盐分含量的计算液压式附着力检测仪PIG多用途干膜检测仪盐分测试仪氯盐含量测定 干膜测厚仪测定干膜厚度MEK检测用丁酮 铲刀3.佐敦资产管理程序 JAMP 简介JAMP 为 Jotun Asset Management Program 的缩写，即佐敦资产管理程序。JAMP 是由佐敦工业保护漆进行的一种主动的资产管理方法，旨在帮助已经涂漆或将要涂漆的工厂资产寿命周期最大化，延长它们的维修周期。防止因可能的涂料问题而导致的非计划高成本停止运行。无论是正在运行还是已经停工的设施，本程序
9、都考虑了与计划维修的相关各种因素，例如地点、当地天气条件、可达到的区域和实际的表面处理等问题。使客户和佐敦公司在当地允许的施工条件范围内，获得合适的表面处理标准和涂料系统，以及一个合适的优先时间表，以安排所需要的维护日程。JAMP 对现有情况勘验后将给出下述四类维护建议：需要立刻进行的维护涂装（未来 4 个月内）需要一年内进行的维护涂装需要在下次检测前进行的维护涂装（标明年数）不必要在下次检测前进行的维护涂装（标明年数）4.某电厂锅炉钢结构腐蚀现状华东沿海某电厂一期工程 2X600MW 机组于 2005 年建成投产发电。运行 3 年后，笔者等对一期两台机组腐蚀状况进行了勘察，膜厚方面 2锅炉钢
10、架整体膜厚较厚，平均在300 微米左右。 1锅炉钢架整体膜厚偏低，局部仅为 150 微米左右。以 2#锅炉钢架为例进行腐蚀程度评价。目前锅炉钢结构整体腐蚀状况一般，其中主体梁、柱整体良好，除节点外无明显大面积锈蚀，个别局部锈蚀达 Ri 3 级。无明显剥落、粉化、起泡、开裂等防腐失效出现。次梁腐蚀严重，锈蚀程度到达 Ri 4 级。节点板锈蚀最为严重，达 Ri 4 级，局部甚至 Ri 5 级。锈蚀面积达到整体面积的 80%。 炉后钢架情况相似，主梁情况较好，次梁及节点处腐蚀严重。图 1 膜厚测量图 2 次梁腐蚀严重由于主体梁柱和次梁在同一腐蚀环境下，但次梁的腐蚀情况明显比主体梁严重。对此，比较了两
11、涂层厚度，主体梁的平均厚度为：300 微米，次梁平均厚度为：100 微米.并且从锈蚀外形不难看出，次梁的锈蚀多来源于漆膜下，这类锈蚀多数是由于表面处理效果不佳造成的，表面处理时基材带锈、氧化皮或杂质，选用油漆配套有不具有低表面的处理的特点，因此造成锈蚀在漆膜下蔓延，体积膨胀顶开漆膜。图 3 节点处油漆大面积脱落及腐蚀情况 图 4 工字钢加强板腐蚀情况 图 5 表面处理良好的节点部位图 3-图 5 显示了不同表面处理，漆膜的防腐效果是完全不同的，表面处理良好的部位基本没有锈蚀出现，相反，表面处理不理想的部位出现严重锈蚀，局部油漆成块地脱落。查阅了原涂装技术规范要求：在现场高强螺栓终紧结束后在节点
12、处及时涂刷与制造厂钢结构相同材质和品牌的油漆。但规范中没有提到对表面处理的要求，通常从钢构厂制造构件到现场安装完成至少有两三个月的时间，这期间高强螺栓连接面是完全没有涂层保护的，喷砂完成的表面可能在 4 个小时以后就开始锈蚀了，如果在安装完成后没有充分除锈就直接涂刷油漆，锈蚀在漆膜下蔓延是无法避免的，并且从现场情况看来非常严重。推荐解决方案：1 现场涂漆前充分除锈；2 选择具有足够摩擦系数类型的油漆对高强螺栓连接面在钢构厂涂漆，提供全程保护。图 6 炉后钢架盐分测试 盐分测试结果为：锅炉钢架顶部为：24mg/m2， 锅炉钢架底部：56mg/m2，炉后钢架盐分测试，80mg/m2钢结构表面盐分的
13、含量越高意味着电化学腐蚀中的电解液导电性能越强，腐蚀速率将会显著增大。由于锅炉是背对海，因此炉后钢架的盐分含量明显更高。图 7 拉开法附着力测试图 7 显示漆膜状态良好的部位，用拉开法测附着力达 5Mpa，对于这些部位，没有明显的锈蚀，起泡，开裂等现象，可以等到下一检修周期再进行评估。 图 8 漆膜耐溶剂性能 图 9 PIG 观察涂层情况如图 8 所示，旧涂层耐溶剂擦拭结果显示，白色面漆被丁酮溶解，中间漆状态良好，初步判断旧涂层面漆为单组分丙烯酸面漆，中间漆为双组分化学固化油漆。相对于双组分脂肪族丙烯酸聚氨酯，单组分油漆为物理干燥，漆膜的耐久性，保色保光性能，防腐蚀性能均较差。借助涂层检测仪（
14、PIG） ，如图 9，我们以一定角度切开漆膜，在显微镜下观察各层漆膜情况并读数各层漆膜的膜厚，最终我们可以得到涂层配套的组成及各道涂层的膜厚，而不是采用磁性测厚仪得到的涂层整体配套的总膜厚。如图 9 所示，该测量部位底漆膜厚为160 微米，中间漆 160 微米，面漆 40 微米。基于上述勘验结果，建议对于锅炉钢架的加强板和螺栓连接部位四个月内进行维修，对于次梁部位在一年内进行维修，主梁及柱体可以在下次检测后制定维护涂装计划。5.维修建议及涂料的选择5.1 佐敦低表面处理涂料的特点及优势过去二十年来，环氧乳香涂料在涂料工业，特别是在简化维护程序方面取得了巨大的成功。环氧乳香涂料采用精炼碳氢化合物
15、树脂改性，提高了环氧涂料的耐水性、柔韧性和润湿性。佐敦将环氧乳香涂料设计成全面的具有表面耐受力的涂料即低表面处理涂料。小分子的环氧树脂和低粘度的具有良好流动性的粘结剂，是环氧乳香涂料具有非常好的渗透性能的原因。所以环氧乳香涂料可以成功地应用到各种不同方法处理的表面，例如手动和电动工具清理表面，喷水清理表面 ，镁除锈表面（电解除锈）和喷砂清理表面。图 10 显示了环氧乳香涂料的分子渗入基材，而普通的环氧树脂等分子停留在钢铁表面。碳氢化合物树脂为小分子，所以环氧乳香涂料能够深入渗透基材，对处理较差的表面也有最佳的附着力。图 10 佐敦低表面处理涂料的渗透性能示意图表 1 佐敦低表面处理涂料的特点及
16、优势特点优势可根据要求在各膜厚要求下施工油漆用量降低更短的施工时间低表面处理要求表面处理时间缩短停工时间更短喷砂处理成本降低优异的润湿及渗透性能附着力更好降低表面处理不佳涂层失效的风险优异的流动性，流平性，遮盖力可用无气喷涂、刷涂及滚涂，通常无需稀释剂外观效果更好体积固含量高达 80%以上符合 VOC 排放环保法规规定，对环境影响小平米造价低降低溶剂滞留的风险高闪点，施工安全性更高可低达-5C施工基本做到了全年施工的可能性综上所述，佐敦推荐如下的配套用于锅炉钢结构的维修：低表面处理改性环氧漆 12 道 各 75150 微米脂肪族聚氨酯面漆 50 微米5.2 佐敦低表面处理涂料的施工性能表面清洁
17、度的要求：动力工具清理，最低达到 St 2 级，无氧化皮（ISO 8501-1：2007） ，提高表面处理质量（喷砂清理至 Sa 2 1/2）将提升防腐性能。 可以采用喷射水处理，产生的闪锈不应超过 SSPC 和 NACE 标准中关于水处理表面等级规定的中级。对于涂有底漆的表面，首先需要做一个兼容性测试，拉毛，清洁、干燥并未破损的兼容底漆。佐敦改性环氧涂料能和绝大多数底漆兼容，包括：所有双组分化学固化的油漆，投入运行使用一段时间的单组分醇酸漆等等。施工方式：推荐采用无气喷涂，根据具体的施工条件可以采用有气喷涂，刷涂和滚涂。目前，佐敦的低表面处理涂料已经成功应用于华电仪征电厂，六安电厂，句容电厂
18、，吴江电厂，江苏靖江电厂，大唐辽源电厂，浙江北仑电厂，上海外高桥电厂等新建电厂，目前正在进行或刚完成的维修项目包括：三河电厂，宁海电厂，准格尔电厂等。图 11 显示了动力工具打磨清理后的表面要求，图中打磨处理达到 St 3 级（ISO 8501-1：2007） 。图 11 动力工具打磨清理后的表面外观图 12 施工完底漆及面漆后外观图 12 显示了刷涂完底漆和面漆的外观，佐敦低表面处理油漆具有良好的刷涂施工性能及外观，很好地避免了现场喷涂油漆对周边环境的污染问题。6.结语在进行钢结构防腐蚀维修工作时，需要充分考虑各种影响因素： 使用寿命要求 表面处理标准 与前度涂层的兼容性 覆涂间隔 现场施工性能 环保及安全施工规定和规则佐敦的低表面处理要求的改性环氧涂料能更好地满足这些要求，特别适合用于钢结构防腐蚀维修的项目。参考文献 1 林玉珍，杨德钧. 腐蚀和腐蚀控制原理M. 中国石化出版社, 2005 第一作者简介 骆惠 女 1978 年 4 月出生 高级防腐蚀工程师， NACE 二级， FROSIO 三级 佐敦涂料（张家港）有限公司 助理技术支持经理