垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐蝕涂裝設計與應用

梁自力

【摘 要】鋼結構腐蝕是影響結構安全性的重要因素之一，為了確保鋼結構防腐涂層的有效性，根據腐蝕環境類型和內部生產環境因素進行合理設計，結合涂裝防護層使用年限，按防護涂層配套原則，選擇適宜垃圾焚燒發電廠房鋼結構的防腐蝕保護措施。

【關鍵詞】鋼結構；腐蝕；防腐蝕涂裝

【中圖分類號】TU391 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）07-0053-03

0 概述

隨著我國城鎮化建設速度的不斷加快及城市人口的快速增長，城市生活垃圾的處理問題日益凸顯。目前，城市生活垃圾處理主要有3種方法：衛生填埋、堆肥及焚燒發電。衛生填埋的特點是處理工藝簡單，填埋場占地面積大，易造成二次污染；堆肥技術的工藝也比較簡單，適合處理易腐、有機質含量較高的垃圾，由于我國沒有對垃圾進行詳細的分類，不能有效地防止重金屬的滲入，肥料用于農作物后易造成食品污染，不適合我國國情；垃圾焚燒發電技術是通過焚燒垃圾過程產生的熱量來發電，實現垃圾的能源化，是處理垃圾的一種較好的方法。

近年來，隨著人們保護環境的意識逐步增強，國家越來越重視保護環境，使相對環保的“城市生活垃圾焚燒發電”得到了大力的發展和推廣，這既解決了城市生活垃圾污染問題，又實現了垃圾“減量化、資源化、無害化”處理的目標。

在政府大力發展和推廣“城市生活垃圾焚燒發電”的倡導及鼓勵下，各地垃圾焚燒發電項目的建設步伐明顯加快，鋼結構或鋼構件在工程中得到了大量的應用。垃圾焚燒發電廠房鋼結構主要應用在垃圾接收跨、垃圾儲存跨、焚燒爐及余熱鍋爐跨、煙氣處理跨、汽輪機跨的屋面系統；焚燒爐及余熱鍋爐跨、煙氣處理跨的柱、梁使用鋼結構也比較普遍。

由于鋼結構腐蝕是影響結構安全性的重要因素之一，為了確保鋼結構防腐涂層的有效性，避免被腐蝕損壞，在鋼結構使用年限內應采取一些必要的防腐蝕保護措施。

鋼結構防護涂裝所選用的涂層體系受鋼結構或鋼構件的使用環境、涂裝防護期限、涂裝工藝條件決定；本文對垃圾焚燒發電廠房鋼結構部分的防腐蝕涂裝設計應用進行探討。

1 垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐蝕的重要性

鋼結構有跨度大、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點，因此在垃圾焚燒發電廠建設中得到廣泛的應用。

鋼結構腐蝕主要是電化學腐蝕，這與大氣環境有著密切的關系。大氣環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；大氣的相對濕度和腐蝕性介質的含量是影響大氣腐蝕程度的重要因素。

按照國際標準化組織的腐蝕分類體系，ISO 12944中的“第2部分：環境分類”標準中，將大氣環境分為6類大氣腐蝕級別，分別是C1（非常低）、C2（低）、C3（中等）、C4（高）、C5-I（很高，工業大氣）、C5-M（很高，海洋大氣）。

垃圾焚燒發電廠在規劃階段一般會選擇離城市生活區較遠的鄉村地帶，因為遠離城市的鄉村地帶的大氣環境腐蝕級別低。但是，隨著各地城鎮化建設和工業化進程速度的不斷加快，使原廠房區域的環境也不斷地發生變化，大氣環境腐蝕級別由低級向中級，甚至向高級或更高級別轉化。

垃圾焚燒發電廠房內部因生產性質的不同，其內部環境也不盡相同。？譹？訛垃圾在儲存池（坑）內發酵過程中有大量的腐蝕性氣體產生，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，應將垃圾儲存池（坑）區域密封嚴實，室內應保持負壓狀態。由于該區域室內長期處在水蒸氣、氧氣、氯離子及腐蝕性介質的環境里，會對鋼吊車梁系統、鋼結構屋面系統產生較大的影響，所以室內的腐蝕級別為高級。？譺？訛廠房的其余生產場所內部也會有些被污染的空氣存在，室內腐蝕級別為中級。

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生，腐蝕形成的蝕坑會迅速向縱深擴展，加快鋼材的腐蝕。鑒于鋼結構本身的特性，并基于建筑結構的安全性和耐久性，鋼結構的腐蝕問題日益突出；合理的防腐蝕設計和嚴格的施工工藝是在防護期內有效地保護鋼結構的重要措施手段。

進行鋼結構防腐蝕設計時，應按鋼結構所處位置的大氣環境和年平均環境相對濕度確定大氣環境腐蝕性等級。由于鋼結構所處腐蝕環境類型不同，造成的腐蝕速率有很大差別，所以防腐蝕方法也各不相同；根據腐蝕環境類型和內部生產環境進行合理設計，選擇適宜的防腐蝕措施，才能做到合理、經濟、實用。在設計時沒有正確選擇鋼結構及鋼構件的涂裝，施工后鋼構件會出現過早腐蝕，維護處理困難且成本較高，若腐蝕嚴重，將直接影響鋼結構的使用壽命，甚至可能危及鋼結構的安全。

2 垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐蝕涂裝設計原則

2.1 大氣環境及室內環境條件的判定

由于擬建垃圾焚燒發電廠房的地理位置各不相同，從南方到北方、沿海到內陸、鄉村到城市的大氣環境存在較大的差異；通常是南方及沿海地區的腐蝕性大于北方及內陸，城市的腐蝕性大于鄉村。垃圾焚燒發電廠房內部按使用功能劃分，則垃圾儲存區域室內的腐蝕性大于其余生產區域。

按照ISO 12944中“第2部分：環境分類”標準中“大氣環境腐蝕性分類”的劃分，根據廠房內部使用功能要求，設計時所判定垃圾焚燒發電廠房腐蝕類型：沿海地區和工業污染嚴重地區為強腐蝕性；其余地區為中腐蝕性（垃圾儲存區域為強腐蝕性）。

2.2 涂裝防護層使用年限的確定

按照ISO12944中“第5部分：防護涂料體系”標準，涂層按耐久性分為短期（2～5年）、中期（5～15年）、長期（15年以上）3類；而《鋼結構防護涂裝通用技術條件》把涂層體系的防護期分為普通型（8～15年），長效型（防護期為15年以上）2個部分。

在垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐蝕涂裝設計時，應綜合考慮結構的重要性、所處的腐蝕性介質環境、維護條件等因素，結合全壽命周期成本分析，采用長效型防腐蝕涂裝措施進行防護，能在防腐蝕年限內對鋼材起到有效的保護作用。

2.3 涂裝防護涂層配套原則

涂層配套是指能相容的各類涂層之間合理組合形成的復合涂層。底漆在鋼材表面應有較強的附著力和長效的防銹能力，中間漆能起到良好的屏蔽功能，面漆應具有優良的耐腐蝕性介質的性能，從而使防護涂層系統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構防腐蝕中所起的作用不同，對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家的配套產品。

3 垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐蝕設計方案的選擇

3.1 鋼材及截面

承重鋼構件設計時，應優先考慮選用Q345B及其以上的高性能鋼材；截面應盡量選用外形規則、簡單、便于涂裝和維護的實腹式截面或封閉的管材。在強腐蝕環境中，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，對使用期間不便重新涂裝或維修困難的鋼結構部分，在設計時宜提高其防腐蝕涂裝級別或適當考慮鋼結構的腐蝕裕量。

3.2 鋼結構表面處理

鋼材基體表面在除銹前要求平整、干凈、無毛刺、無焊渣及無油污。按《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定 第1部分》（GB/T 8923.1—2011）標準要求，合理確定鋼材表面原始銹蝕等級，正確選擇除繡方法與等級；鋼構件在工廠制作時應采用噴射清理（Sa）方式對鋼材表面進行處理；對于鋼構件現場制作、拼裝和連接部位則采用手工及小型動力工具清理（St）鋼材表面。噴射除銹等級不低于Sa2.5；手工及小型動力工具除銹等級：零星構件不低于St2，重要構件為St3。

3.3 防腐涂層方案的選擇與應用

（1）在《鋼結構防腐蝕涂裝技術規程》中對腐蝕環境、涂裝防護層使用年限和防腐蝕涂層的最小厚度做了具體規定，詳見表1。

（2）在以往的垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐涂裝設計中，按實踐積累的經驗，有下列2種常用的防腐涂層方案：？譹？訛醇酸類涂層（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；用于中腐蝕環境，預計防腐使用年限為10～15年。？譺？訛氯磺化聚乙烯類涂層（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；用于強腐蝕環境，預計防腐使用年限為10～15年。

隨著防腐涂料產品的不斷創新，防腐涂料向高性能、長效型、環保型方向發展，在垃圾焚燒發電廠房鋼結構防腐涂裝設計應用時也必須與時俱進，對毒性較大的紅丹漆，逐漸停止使用；對耐候性和耐腐蝕性優異的涂料（如氟碳漆），應加大推薦使用力度。在強腐蝕環境中，根據涂層配套原則，推薦使用氟碳面漆涂層（干漆膜總厚度≥240μm，預計防腐使用年限>15年）：環氧富鋅底漆2遍，干漆膜厚度為70～80μm+環氧云鐵中間漆2遍，干漆膜厚度為110～120μm+氟碳面漆2遍，干漆膜厚度為60～70μm。

垃圾焚燒發電廠房結構設計使用年限是50年，采用長效型涂層防護體系可以有效地保護鋼結構，減少涂裝次數，提高綜合效益。

4 結語

通過十多年垃圾發電廠房的設計工作總結，根據不同地域的大氣環境，結合廠房內部功能，對廠房的鋼結構部分分類進行涂裝設計。根據環境對涂層的附著力及防銹性能、耐久和耐腐蝕性能的不同要求，選擇適當的涂料，并在防腐蝕涂裝設計時考慮底漆、中間漆和面漆要有良好的相容性和適應性，做到配套使用。

隨著防腐蝕涂料研究和涂裝技術的快速發展，不斷推陳出新，推動了防腐涂料向環保型、高性能、使用壽命更長、保護效果更好等方向發展，為鋼結構防腐蝕提供綜合性能更好的防腐涂料。在建筑全壽命經濟分析的基礎上，通過合理選用適應特定環境的防腐蝕涂料，既保證了各部分的涂裝設計技術先進、安全適用，又經濟合理。

參 考 文 獻

[1]GB 50046—2008，工業建筑防腐蝕設計規范[S].

[2]CECS 343：2013，鋼結構防腐蝕涂裝技術規程[S].

[3]GB/T 28699—2012，鋼結構防護涂裝通用技術條件[S].

[4]JGJ/T 251—2011，建筑鋼結構防腐蝕技術規程[S].

[5]《鋼結構設計手冊》編委會.鋼結構設計手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[責任編輯：鐘聲賢]