大氣腐蝕環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)

    火力發(fā)電站使用的燃料有重油和煤炭等，在運(yùn)行過程中，會釋放出大量硫化物等腐蝕性氣體，與空氣中的水汽或雨水相結(jié)合形成酸性溶液。煤灰在鋼結(jié)構(gòu)上面的沉積，會形成電解質(zhì)，加速鋼結(jié)構(gòu)的電化學(xué)腐蝕。因此，火力發(fā)電站的防腐蝕問題就成為了生產(chǎn)與維護(hù)的重要內(nèi)容之一。

    火電廠中，處于大氣腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)主要涉及到：

    （1）  鍋爐鋼結(jié)構(gòu)

    （2）  主廠房鋼結(jié)構(gòu)

    （3）  輸煤系統(tǒng)：卸煤機(jī)、堆取料機(jī)、吊機(jī)和輸煤棧橋

    （4）  管道外壁

    （5）  儲罐外壁

    這些大氣環(huán)境下的腐蝕等級，由于處于火電廠的腐蝕環(huán)境中，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)“鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕涂料系統(tǒng)的腐蝕保護(hù)”ISO12944－2，可以確定為高等級的環(huán)境C4級別，按照長效防腐15年以上的要求，可以采用的長效防腐蝕涂料系統(tǒng)。

    水性重防腐涂料系統(tǒng)，近年來已經(jīng)在技術(shù)上得到了很好的發(fā)展，相應(yīng)的涂料系統(tǒng)通過了相當(dāng)苛刻的耐腐蝕試驗(yàn)測試外，也在實(shí)踐中得到了滿意的效果，因此，這里除了介紹溶劑型涂料系統(tǒng)，還同時介紹了相應(yīng)的水性重防腐涂料系統(tǒng)。

    溶劑型涂料系統(tǒng)的底漆可以采用環(huán)氧富鋅底漆和無機(jī)富鋅底漆兩類。相比較之下，采用環(huán)氧富鋅底漆時，施工性能要更好一些；采用無機(jī)富鋅底漆時，要注意干膜厚度不能超過一定的范圍（通常為150微米左右），否則會造成漆膜開裂；另外無機(jī)富鋅底漆表面呈多孔狀結(jié)構(gòu)，覆涂后道中間漆時，需要采用霧噴／統(tǒng)噴的技巧，否則溶易出現(xiàn)針孔氣泡；溶劑性無機(jī)富鋅底漆的固化要求較高的相對濕度，R.H.65％以上，在23℃時，涂覆后道漆的時間要16個小時以上；環(huán)氧富鋅底漆依靠固化劑固化，在23℃時，只要2個小時左右即可涂覆中間漆。

    水性重防腐涂料系統(tǒng)除了對環(huán)保和施工人員健康有益外，在鋼結(jié)構(gòu)加工制作過程中，無須回避周邊的火工作業(yè)，并且漆膜干燥相當(dāng)快，這就意味著可以加快涂覆過程，通常在一天之內(nèi)可以完成三道涂料系統(tǒng)，這就為鋼結(jié)構(gòu)加工制作單位加快了制作過程，節(jié)省了大量的時間和金錢。

儲罐內(nèi)壁

    火電廠的儲罐防腐蝕涂料系統(tǒng)，涉及到外壁和內(nèi)壁兩部分。儲罐外壁的涂料系統(tǒng)可以參考大氣環(huán)境下的防腐蝕涂料系統(tǒng)。電廠的儲罐比較復(fù)雜，主要涉及有飲用水罐、消防水罐、消防過濾水罐、冷凝水、去離子水罐、燃油、去離子水補(bǔ)給系統(tǒng)罐等。其中冷凝水罐由不銹鋼制成。

    火電廠儲罐沒有特別的腐蝕介質(zhì)，可以采用的涂料系統(tǒng)有純環(huán)氧樹脂涂料和酚醛環(huán)氧涂料。用于飲用水罐內(nèi)壁的涂料要求達(dá)到飲用水質(zhì)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。去離子水罐的涂料不能含有任何離子，以減少水對鍋爐水冷壁以及蒸汽輪機(jī)的腐蝕。燃油儲罐內(nèi)壁，如果設(shè)計要求采用抗靜電涂料，則必須按要求采用相應(yīng)的抗靜電涂料系統(tǒng)，無機(jī)富鋅涂料由于鋅粉為導(dǎo)電顏料，也可以作為燃油儲罐內(nèi)壁涂層使用。

循環(huán)水管

    火電廠的循環(huán)水管也是嚴(yán)重的腐蝕部位，防腐蝕要求達(dá)到20年。除了采用高性能防腐蝕涂料外，還結(jié)合了陰極保護(hù)措施。為了節(jié)約淡水資源，在濱海火電廠都采用海水作為冷卻水使用。根據(jù)ISO 12944－2，循環(huán)水管外壁屬于Im3埋地腐蝕環(huán)境，內(nèi)壁屬于Im1淡水或Im2海水腐蝕環(huán)境。循環(huán)水管中的防腐蝕涂料漆膜要求在海水中有優(yōu)異的附著力，并且在長期管道通海水的情況下，漆膜保持其優(yōu)良性能不脫落。漆膜具有極強(qiáng)的耐磨性能，以便能抵抗管道回填過程中所產(chǎn)生的摩擦和刮傷，漆膜良好的柔韌性能抵御施工過程中的沖擊和碰撞，保證漆膜的完好。涂料系統(tǒng)要與陰極保護(hù)系統(tǒng)有良好的相容性。

    傳統(tǒng)上管道上采用的都是環(huán)氧煤瀝青涂料，根據(jù)國內(nèi)外對于大口徑水管方面的防腐蝕經(jīng)驗(yàn)，環(huán)氧煤瀝青涂料有著諸多的缺點(diǎn)，比如漆膜為黑色，有著“偷光”作用，不利于施工質(zhì)量的控制和維修，更不利于日后的管道檢修作業(yè)。瀝青還有著致癌作用，在歐美國家已經(jīng)開始限制其使用。三峽水利樞紐一期工程中壓力水管采用的是環(huán)氧煤瀝青漆，在三期工程時，經(jīng)過嚴(yán)格的測試論證，改用了不含瀝青的改性環(huán)氧涂料和無溶劑環(huán)氧涂料。由于無溶劑涂料的施工對于噴漆設(shè)備和施工人員都有著非常高的要求，因此高固體份改性環(huán)氧涂料是較為合適的涂料產(chǎn)品，可以用按照常規(guī)的施工方法和程序進(jìn)行施工。高固體份改性環(huán)氧涂料在國外很多大型水電站的壓力水管和火電廠的循環(huán)水管中有著成功的使用記錄。

高溫和隔熱部位

    火電廠的碳鋼管道會涉及到高溫部位，需要使用耐高溫涂料進(jìn)行防護(hù)。新建火電廠的碳鋼管道可能會涉及到不同的溫度范圍，因此不同溫度范圍的管道可能會選用相應(yīng)的耐高溫涂料。

    化學(xué)固化類涂料，如環(huán)氧樹脂涂料和聚氨酯涂料產(chǎn)品，最大可以耐120℃的高溫，因此，在120℃以下溫度范圍，可以采用通常的防腐蝕涂料系統(tǒng)，需要注意的是丙烯酸聚氨酯面漆在100℃以上，淺色的漆膜會發(fā)黃，不過這并不影響其防腐蝕性能。

    醇酸鋁粉耐熱漆以及有機(jī)硅酸改性的醇酸樹脂漆可以耐200℃的高溫。

    保溫隔熱層內(nèi)的涂料系統(tǒng)必須考慮這種情況，需要注意到一旦隔熱層破損，里面就會積聚水汽，呈酸性的冷凝水是主要的腐蝕因素，采用耐熱達(dá)230℃的酚醛環(huán)氧樹脂涂料，無機(jī)硅酸鋅涂料可以耐400℃的高溫，因此，只要管道溫度在400℃以內(nèi)，完全可以把無機(jī)硅酸鋅底漆作為通用的防銹底漆，這樣可以減少涂料品種的應(yīng)用，這樣除了設(shè)計方面的簡便之外，更可以減輕實(shí)際加工和噴漆過程中的麻煩。因?yàn)榇罅康墓艿蓝逊旁诂F(xiàn)場，在施工初期要很好地區(qū)分開不同介質(zhì)不同溫度范圍，是很復(fù)雜的，施工人員同時要頻繁地更換涂料品種和施工器具，實(shí)際作業(yè)比較麻煩。如果僅使用一種底漆，就可以大大簡化工作程序和工作量。

    根據(jù)NACE的研究，在氯化鈉溶液中（70～80℃），鋅會發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，這種情況下采用無機(jī)富鋅底漆，反過來鋼鐵成了陽極去保護(hù)鋅粉了。并且鋅粉在酸性或堿性環(huán)境中，易于溶于溫水環(huán)境，鋅粉消耗了，也就失去了保護(hù)作用。為了避免這種情況發(fā)生，可以在無機(jī)富鋅底漆表面罩一道有機(jī)硅鋁粉漆。

    在500～600℃的高溫環(huán)境下，可以使用有機(jī)硅鋁粉耐熱涂料。漆膜厚度通常只有20～30微米厚，可以涂兩道，但是不能涂的太厚，以免影響熱傳導(dǎo)性。

煙氣脫硫系統(tǒng)

    火力發(fā)電廠中使用的煤含有硫，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生二氧化硫，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境。迫于環(huán)境保護(hù)的壓力，煙氣脫硫（Fuel Gas Desulfurization 簡稱“FGD”）已經(jīng)是火電廠二氧化硫控制的主要手段。因此FGD煙氣脫硫裝置在很多電廠中成為了必不可少的配套項(xiàng)目，建設(shè)時沒有的，現(xiàn)在也開始上煙氣脫硫裝置。

    火力發(fā)電廠的煙氣脫硫技術(shù)中，最主要的工藝是濕法石灰石膏法。在該工藝中，含有SO2的煙氣經(jīng)除塵后進(jìn)入換熱器降溫，再進(jìn)入吸收塔與石灰石漿液接觸脫硫后升溫排放。在整個工藝流程中煙氣脫硫裝置，由于煙氣中存在著大量SO2和其它腐蝕介質(zhì)，煙氣脫硫裝置時時承受著多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。而煙氣脫硫裝置系統(tǒng)龐大，維修困難。為了保證煙氣脫硫裝置的長期正常運(yùn)行，采用的防腐蝕材料有不銹鋼，高合金復(fù)合鋼板，橡膠以及玻璃鱗片襯層涂料等。

    氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠襯里技術(shù)是煙氣脫硫系統(tǒng)防腐蝕的主要技術(shù)之一，它的突出優(yōu)點(diǎn)是與鋼鐵的結(jié)合力強(qiáng)，襯層致密，抗?jié)B透性強(qiáng)，而且具有一定的彈性和耐磨性。采用橡膠襯里的缺陷是襯里質(zhì)量受黏結(jié)操作的影響較大，鼓泡脫層等是常見的問題。

    采用涂料進(jìn)行煙氣脫硫裝置的防腐蝕也是切實(shí)有效的方法。一般情況下，防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到侵蝕，基體樹脂首先產(chǎn)生失重、變色等情況，之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況，最后導(dǎo)致防腐蝕層失效，尤其后者，由于滲透等因素，加速了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲入到防護(hù)層的內(nèi)部。因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時，應(yīng)采取有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的滲透作用。一般的涂料通常都不能耐高溫強(qiáng)酸的煙氣脫硫嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，最好的涂料是使用耐化學(xué)性強(qiáng)，又具有耐溫性能的乙烯酯玻璃鱗片涂料。乙烯酯樹脂，特別諾伏勒克乙烯酯樹脂，有著超強(qiáng)的耐化學(xué)品和耐滲透性，可長期耐180℃。