深圳能源环保有限公司 广东 深圳 518046
摘要：由于钢结构自身的诸多优点，钢结构在垃圾焚烧发电厂中得到广泛应用，面对垃圾电厂中具有腐蚀性的使用环境，如不注意维护，很容易引发事故，造成生命和财产的损失。本文分析了垃圾电厂内钢结构腐蚀相关因素，并针对其腐蚀原因在防腐施工、现场管理、日常维护等三个方面提出相应对策，以确保厂房钢结构在垃圾电厂寿命期内不因腐蚀损坏引发运行事故，保障垃圾电厂安全、稳定、高效运行。
关键词：垃圾焚烧电厂；钢结构；腐蚀防护
Corrosion resistance of Waste Incineration Power Plant
Steel Structrue and Their Protection
Shenzhen Energy Environment Co., Ltd, Shenzhen518046, Guangdong, China
Abstract:Due to the many advantages of steel structure, it has been widely used in the waste incinerate power plants. In the corrosive environment, if not pay attention to daily maintenance, it’s easy to cause accidents and property damages. In this paper, the factors related to the corrosion of steel structure in the waste incineration power plant are analyzed,and the corresponding countermeasures are put forward in three aspects: anticorrosion technique and construction of steel structure, site management and routine maintenance, to ensure that the steel structure of the plant safety, stableness, efficient operation.
Key words: waste incineration power plant; steel structure; corrosion resistance
1.概述
钢材作为现代建筑中重要的结构材料，其强度高、性能稳定、韧性好、加工制作方便、适合于批量生产、易于控制质量、安装迅速等特点，在建筑结构中的使用率也越来越高，大多数垃圾电厂都采用了钢结构体系作为主要的结构形式。但由于垃圾电厂在生产过程中难以避免的停炉检修、运行时的烟气跑冒及现场清理等综合作用下，厂房内钢结构腐蚀日趋严重，且烟气间钢结构腐蚀尤为明显，因此垃圾电厂内的钢结构腐蚀防护日趋重要。
2.垃圾电厂钢结构腐蚀因素分析
2.1.生产环境因素
钢铁的腐蚀有很多种定义，但一般认为其主要是指铁与周围环境之间发生的化学或电化学作用而引起的破坏或变质。影响垃圾电厂钢结构在大气环境下的腐蚀主要因素有湿度、温度及大气中所含介质如粉尘、烟气等。
2.1.1.大气湿度
钢铁的临界湿度一般为60-70%。大气中湿度低于临界湿度时，钢铁表面腐蚀类型为化学腐蚀，钢结构在局部为弱酸弱碱液态环境中的化学腐蚀速率很小；但大气中湿度高于临界湿度时，其腐蚀类型由化学腐蚀转变为电化学腐蚀，这是由于单质铁本身在热力学上处于不稳定状态所导致的。当其暴露较高湿度及有氧的条件下，单质铁趋于变成三价铁元素这种稳定价态，再加上日常维护时需要使用冲洗水，使得作业面上的钢结构表面一直处于超临界湿度状态，因此该种类型腐蚀速率较快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆垃圾电厂内钢结构腐蚀的电化学本质就是构筑中的铁在大气环境中，受氧和水分的作用，通过电化学反应被氧化成化学价为正价的状态。反应式如下：
阳极：Fe→Fe2++2e-
阴极：O2+2H2O+4e-→4OH-；
总反应：2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2
上述反应生成的Fe(OH)2再经一系列复杂的氧化反应生成Fe(OH)3，最终脱水生成Fe2O3,这也是铁锈的主要成分。其特征是疏松、多孔，表现为漆皮鼓包、脱落、有密集蚀坑等。
2.1.2.大气温度
大气温度并不直接对钢结构的腐蚀起作用，而是通过对水分在钢材上的凝聚、钢材上水膜中各种盐类的溶解度、水膜的导电性以及电化学反应的速度影响钢结构腐蚀速率。大气温度和湿度都会影响钢材表面水膜的形成，二者关系较为紧密。以深圳某垃圾电厂为例，在日常巡查时发现在锅炉间、烟气间的上部较高温度位置腐蚀很轻微，多为直径1mm左右的漆皮鼓包，无明显锈坑，将表面漆皮打磨至见钢铁本色则可见钢结构本身有直径0.5mm、深约0.5mm的蚀坑；而在厂房靠近地面的低温位置则腐蚀较为严重，存在大面积锈蚀情况，部分位置甚至锈穿。
2.2.3.粉尘
垃圾电厂的粉尘有着弱腐蚀性、高含盐量、弱酸性、吸水性强的特质，因而有着区别于其它行业的腐蚀特征。在大气湿度和温度的共同作用下，钢材表面形成一层很薄的水膜，含腐蚀性的粉尘掉落在钢材表面，由于垃圾电厂中灰尘的吸水性以及尘埃本身具有毛细管的凝聚作用，钢材表面特别容易结露，使得钢材表面水膜厚度增大。粉尘溶解于钢铁表面的液膜时便形成弱酸性、高盐量溶液。酸性液膜使得钢材表面可以进行化学腐蚀；而含盐量高则使得液膜导电性增加，液膜厚度增加，湿润时间增长，加速电化学腐蚀。
2.2.4.烟气
垃圾电厂厂房内大气中有着浓度较普通大气环境高的SOx、HCl、NOx、NH3等。以SOx的腐蚀为例。SOx通过溶解于钢材表面水膜形成H2SO4并电离出H+与铁单质发生化学腐蚀，反应生成FeSO4，部分FeSO4被氧化成Fe2(SO4)3，再经过一系列反应转化为Fe2O3。另一部分FeSO4在水中会重新水解并生成H2SO4继续与铁反应，加速腐蚀。同时硫酸具有吸湿性，会增加大气中湿气的凝结面并延长湿润时间，同样增加了腐蚀时间，对腐蚀有着累积效应。发生腐蚀反应后，FeSO4聚集在很小但不连续的腐蚀浅坑中，同时在大气中温湿度及氧气作用下，部分转化为铁锈，共同积聚在蚀坑中。其在蚀坑中聚集形成细小蜂窝状，因此这种产物提供了继续化学、电化学腐蚀的通道，因此腐蚀速率越来越快，表现为漆面鼓包、脱落、钢表面点蚀等。其它气体与SOx的腐蚀类似，都是通过溶解于液膜中形成或酸或碱的状态，增加液膜的吸湿性以及延长润湿时间，并在化学或电化学腐蚀下形成蓬松铁盐，创造更为有利的腐蚀条件。
2.2.防腐施工因素
主要是防腐施工作业不规范、施工监督不到位造成的。目前大多防腐施工都是承发包模式，该模式可提高工作效率、减少协调工作量，但缺点同样明显。由于是包工包料，业主对于承包商的约束性不强，施工人员构成复杂，容易出现责任心不强、施工不规范、防腐质量控制不到位的现象，而且该类因素对腐蚀的影响更为隐蔽、更难把控，严重影响防腐效果。因此在防腐施工时要严格监督，应该从把控油漆来源、严格监督除锈、施工温湿度、及时涂漆及对涂层单层厚度均匀性和漆膜的总厚度等方面来规范并监督施工。
2.3.现场管理因素
由于垃圾电厂内设备具有关联性和连续性等特点，生产现场各种设备和管线纵横交错、异常复杂，在日常运行中，存在跑冒滴漏等现象是不可避免的。如果能够及时发现并及时处理，该种跑冒滴漏对钢结构的腐蚀微乎其微，但如果运行时没注意运行参数的变化或者巡检不到位，某些隐蔽的位置泄露以及被忽视的持续性滴漏，则会对钢结构造成持续性的腐蚀。例如SNCR喷枪位置，由于处于炉膛背侧，且光线较差、粉尘含量高，巡检时容易忽略，尿素溶液或氨水滴漏至低层钢结构上，形成盐积聚，再加上低层钢结构温度较低，容易在钢结构表面产生液膜，引起电化学腐蚀。同时，在日常的检修当中，如锅炉爆管需停炉检修、反应塔堵灰需疏通、更换破损布袋，都会导致大量具有腐蚀性的灰尘沾染在钢结构上，即便是检修后及时恢复作业现场文明卫生，但也不可避免地对钢结构造成大范围腐蚀。再加上恢复现场的过程中使用的清洗水也增大了钢结构的表面湿度，促进腐蚀。同时有研究表明，反复多次的腐蚀，也会加快钢结构的腐蚀。
3.垃圾电厂钢结构腐蚀防护对策
3.1.严格保证施工质量
首先应对钢结构可能受到的腐蚀性质进行分析，并结合腐蚀环境选择防腐材料，必要时对防腐材料进行有效试验来确定防腐材料；其次应该严格按照相关规范以及质量验收规范进行防腐作业，对进场油漆进行抽查，杜绝假油漆。在防腐施工过程中应对钢结构表面除锈处理要严格控制，对锈点、焊渣、油污等打磨彻底再在规定时间内尽快上底漆。最后应把控好每一个工作节点，除锈、上底漆、刷面漆等环节都需要经过验收，保证厂房内钢结构的腐蚀防护工作做到位。
3.2.增强现场管理
对钢结构的腐蚀防护来说，前期的施工质量固然重要，但更为重要的是日常的现场管理以及良好生产环境的维持。应从众多工艺中找出容易漏水漏气的管线，并作为重点巡查内容，争取巡检不留死角。同时针对巡检过程中发现的各滴漏问题，应根据严重性和影响程度，有针对性、有时限的将漏点全部消除，以减轻对钢结构厂房的腐蚀。在巡检过程中也应对钢结构易生锈部位进行检查，一旦发现有漆面鼓包、锈蚀，应立即处理。同时在检修工作中也应提前做好现场文明卫生的准备工作。例如在深圳某垃圾电厂检修布袋除尘器时，提前将塑料彩条胶布铺设至作业范围，除检修位置外还包括四周围栏、地面以及行走扶梯等，避免具有吸潮性、腐蚀性的灰渣掉落在钢结构上，并在作业完毕后立即将现场清理干净，最大限度保证钢结构表面的清洁与干燥，将检修工作对钢结构腐蚀的影响降到最低。
3.3.加强厂房钢结构维护
由于垃圾电厂的特殊性，钢结构防腐一般采用涂料防腐法，即在打磨除锈后的钢结构表面刷漆，从而隔绝氧气及水分，达到防腐的目的。但涂料防腐法并非一劳永逸，十年左右需要重新刷涂。即在垃圾电厂的使用寿命内，钢结构需要重新刷涂防腐油漆。以深圳某垃圾电厂为例，从投运至今已十年有余，虽然日常有所维护，但由于日常维护的局限性，依然存在大量的锈蚀区域，因此需要对钢结构进行重新刷漆防腐。在进行防腐工作前针对厂内钢结构腐蚀原因以及特征做详细调查，计算出需要防腐的面积以及防腐程度，同时根据国家相关规范制定适用于该厂的防腐技术方案。方案对油漆选择、除锈方式、除锈程度、上漆时间、漆面厚度等做出明确要求，防止施工方使用劣质材料以及杜绝施工陋习。同时安排专门人员与承包商对接，直接把控现场施工质量，发现问题立即处理，避免施工人员由于作业不规范以及质量控制不到位造成的钢结构再防腐出现质量问题，实现预期的防护目标。
4.结语
垃圾电厂由于自身的特殊性，其厂内的钢结构暴露在腐蚀性环境中，其腐蚀速率较一般厂房内的钢结构腐蚀速率更高。由于钢结构腐蚀具有隐蔽性及缓慢性，在钢结构的锈蚀初期很难引起运营人员的关注，但出现明显锈蚀时，钢结构已经发生不可逆的转变，其钢材厚度以及刚性都已经受到严重威胁，因此在垃圾电厂钢结构防腐工作难度极大。在选择钢结构腐蚀保护措施时要针对腐蚀特点进行分析，明确化学、电化学腐蚀，从而选择针对性的腐蚀保护措施。但被动应对其腐蚀防护以及日常的简单维护是远远不够的，更多的是需要改变现状，从多方面进行考虑，构建长效的防腐体系。
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论文作者:陈思扬,李及斌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
标签：钢结构论文; 电厂论文; 垃圾论文; 电化学论文; 表面论文; 湿度论文; 钢材论文; 《防护工程》2017年第11期论文;