有色冶金厂房的防腐蚀设计探讨.pdf

第6 2 卷第2 期 2010 年5 月 有色金属 N o n f e I T O U SM e t a l s V 0 1 ．6 2 ．N o ．2 M a v2010 有色冶金厂房的防腐蚀设计探讨 靠葫宏 北京矿冶研究总院，北京10 0 0 4 4 摘要结合工程实例，介绍有色冶金厂房的腐蚀产生的原因，建筑与结构防腐设计的要点和具体措施。 关键词环境工程；冶金厂房；腐蚀；建筑设计；结构设计 中图分类号T U 2 7 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 l 2 0 1 0 0 2 0 1 0 6 0 3 1 冶金厂房腐蚀产生的原因及类型 在有色冶金生产过程中，经常要产生或使用酸、 碱或盐等具有腐蚀性的介质，如有色冶金的金矿焙 烧中要产生二氧化硫，铜电解生产中使用硫酸，钴萃 取、浸出要使用盐酸和氢氧化钠，这些介质对建 构 筑物常用的混凝土、砖、钢材和木材等建筑材 料均有腐蚀作用。如果不采取措施，建 构 筑物往 往达不到其应有的耐久年限，致使钢筋混凝土、钢构 件受到很大的破坏，从而影响建 构 筑物的正常使 用，严重的可影响结构的安全。 根据腐蚀性介质按其对建 构 筑物的腐蚀可 分为气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和 污染土五种。根据腐蚀性介质对建筑材料破坏的程 度，即外观变化、重量变化、强度损失以及腐蚀速度 等因素，综合评定腐蚀性等级，划分为强腐蚀、中等 腐蚀、弱腐蚀、无腐蚀四个等级。 具体说来，有色冶金行业常见的萃取车间、浸出 车间、电解车间、焙烧车间等，均是防腐蚀设计的重 点建 构 筑物。 2 建筑防腐蚀设计 建筑防腐蚀设计应以预防为主，根据生产过程 中介质的腐蚀性等级、环境条件、生产、操作、管理水 平和维修条件等，因地制宜，区别对待，综合考虑防 腐蚀措施。对生产影响较大的部位、危及人身安全、 维修困难的部位，以及重要承重构件等应加强防护。 总图布置内容主要包括 1 散发腐蚀性介质 收稿日期2 0 0 9 1 1 1 2 作者简介l 常新宏 1 9 6 8 一 ，男．北京市人，高级工程师，主要从事 建筑结构工程设计等方面的工作。 的厂房不应布置在背风、窝风及对环境影响大的地 带； 2 与其他建筑保持一定的距离； 3 室外场地 应有一定的坡度并设置排水沟，以避免积水。 建筑防腐蚀内容主要包括 1 厂房体形应简 单整齐，利于防腐处理和自然通风； 2 厂房屋面宜 用外排水形式，不做女儿墙； 3 在满足使用要求的 情况下，生产设备尽量露天配置，厂房尽量用开敝式 或半开敞式； 4 对厂房的围护结构采取减少结露 的措施； 5 湿法冶金厂房和酸洗间内不宜设置地 下室及大面积地坑； 6 将厂房内有腐蚀作用的部 位或具有同类腐蚀介质作用的部位分别集中处理， 并与无腐蚀介质作用的部位隔开； 7 楼面和地面 是防腐蚀的重点，一般需按腐蚀类别铺设防腐蚀的 隔离层、结合层及用耐酸陶瓷块材、花岗石材、水玻 璃耐酸混凝土、耐碱 昆凝土、塑料、玻璃钢或沥青砂 浆等材料铺设面层，楼地面尚须做成一定坡度并设 置地沟或地漏，以便于腐蚀介质的排除和冲洗； 8 墙、柱表面须抹灰或涂以涂料防护，其下部须做防腐 蚀踢脚板或墙裙； 9 室内顶棚或天窗构件须用涂 料防护； 1 0 选择耐腐蚀性能好的门窗，天窗、高侧 窗等腐蚀严重部位的窗可选用塑料窗或玻璃钢窗； 1 1 厂房基础表面须涂沥青胶泥防护，在室内地面 上下1 ．0 m 范围内的基础或墙柱表面须重点防护； 1 2 电解、电镀等厂房的楼板及吊车轨道等须采取 绝缘措施，以保证生产安全并防止杂散电流腐蚀； 1 3 贮存腐蚀性液体的槽罐宜架空设置，以便于检 查滴漏。 防腐涂料除常用的沥青涂料、醇酸树酯涂料、酚 醛树酯涂料、环氧树酯涂料、氯磺化聚乙烯涂料、高 氯磺化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料和聚氨酯涂料外， 还有重防腐涂料，它是指在严酷的腐蚀条件下，防腐 蚀效果比一般防腐涂料高数倍以上的防腐蚀涂料。 万方数据 第2 期 常新宏有色冶金厂房的防腐蚀设计探讨 1 0 7 防腐涂料中环氧树脂涂料是目前的首要选择。 防腐蚀楼、地面常用的面层主要有两大类，一类 是整体面层，另一类是板块材面层。 厂房的墙及天棚的腐蚀主要是由腐蚀性气、雾 或粉尘的扩散所引起，一般用涂刷耐腐蚀涂料的方 法防腐蚀。凡可能受到酸性气体、酸雾、粉尘的墙体 及天棚一律不得采用含有石灰质成分的石灰砂浆、 混合砂浆、大自浆等材料。因此，生产车间内墙及天 棚均不用常用的混合砂浆打底，喷 刷 大自浆的粉 饰做法，而应该采用水泥砂浆打底，涂耐酸漆饰面的 做法。 门窗材料应根据腐蚀介质及腐蚀性等级选择。 在车间内经常有大量的酸性气体或酸雾散发，湿度 又较大的情况下，对钢、铝属强腐蚀性等级，不能采 用钢、铝制门窗，宜采用木门窗或塑钢门窗。为了避 免带有腐蚀性介质的雨水漫流而腐蚀墙面，应采用 有组织地排水，并采用聚氯乙烯硬塑料雨水管和雨 水斗。 3结构防腐蚀设计 结构防腐蚀主要原则 1 结构外形要力求简 单、规则； 2 结合工艺条件，根据腐蚀特点，考虑混 凝土结构、钢结构、砌体结构的适应性； 3 在结构 计算上，适当提高安全度。 混凝土结构防腐蚀设计的主要内容 1 厂房 及构筑物的承重结构，宜选用现浇混凝土结构并优 先选用整体式预应力混凝土结构； 2 屋架和屋面 大梁宜选用预应力混凝土构件，但不宜采用块体拼 装的后张法构件； 3 重级、中级工作制吊车梁宜采 用预应力混凝土构件； 4 重要部位的钢筋混凝土 构件，混凝土强度等级不应低于C 2 5 ，重要部位的预 应力混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C 3 5 ； 5 适当加大受力钢筋的混凝土保护层厚度； 6 受 液态介质或易溶固态介质作用的孔洞，不宜将边梁 布置在孔洞边缘，梁边与孔洞边缘的距离不宜小于 2 0 0 m m ； 7 外露的钢预埋件应采用防腐蚀涂料面 层或在喷、镀金属层上再涂刷防腐蚀涂料的复合面 层防护； 8 混凝土构件间的钢连接件，宜采用强度 等级不低于C 2 5 的混凝土或聚合物水泥砂浆包裹。 钢结构防腐蚀设计的主要内容 1 桁架、柱、 主梁等重要钢构件不应采用薄壁型钢和轻型钢结 构，腐蚀性等级为强腐蚀、中等腐蚀时，不应采用格 构式钢结构； 2 桁架、柱、主梁等重要钢构件和矩 形闭口截面杆件的焊缝，应采用连续焊缝，角焊缝焊 脚尺寸不应小于8 r a m ； 3 钢结构采用的焊条、螺 栓、节点板等构件连接材料的耐腐蚀性能，不应低于 构件主体材料的耐腐蚀性能。 砌体结构防腐蚀设计的主要内容包括砌体结构 的材料和砂浆。砖砌体不宜低于M U l 0 ，混凝土中 小型空心砌块不宜低于M U l 0 ，石砌体不宜低于 M U 2 0 ，砂浆强度等级不低于M 5 。 4 工程实例 巴彦淖尔紫金有色金属有限公司钴渣综合回收 年产2 0 0 tC o 盐项目C o 萃取车间，平面尺寸6 6 ．0m 2 8 。O m ，柱距6 ．0 m ，共2 层 局部3 层 ，l 层高 7 ．0 m ，二层高6 ．3 m ，3 层高5 ．7 m 。一层主要设备为 余液槽、废酸槽、除c a ＼M 、F e 槽、沉N i C O 槽、配 I - I C I 槽等，各种生产用液体槽共计5 3 个，直径 1 9 5 0 2 7 0 0 r a m 。二层主要设备为萃取箱1 0 个、压滤机 9 台及隔油槽、结晶槽等。三层主要设备为蒸发釜， 共3 个。该项目抗震设防烈度‘7 度，场地类别Ⅱ类。 因工艺生产中有盐酸、烧碱，腐蚀产生的主要原 因为设备泄露及液体蒸发产生的腐蚀性气体，故在 设计中采取了防腐蚀措施。地面、楼面采用花岗岩 板材，墙面及顶棚涂刷环氧树酯防腐涂料，地面坡向 排水沟 地面坡度0 ．5 ％，排水沟坡度1 ．5 ％ ，盖板 为挤压玻璃钢箅子，楼板开洞处做宽1 0 0 m m ，高 1 5 0 t u r n 的挡沿，厂房为塑钢门窗。结构形式为钢筋 混凝土框架，基础形式为C 3 5 独立基础，沥青混凝 土垫层C 1 0 ，基础及基础梁外表面防腐为沥青玻璃 布两布三油。屋面大梁跨度1 4 ．0 m ，裂缝控制等级 三级 0 ．2 0 r a m ，梁柱保护层为3 5 r a m ，板洞边梁距 洞边2 0 0 m m ，预埋件防腐蚀涂料面层。该项目已建 成投运2 年，效果良好。 5建议 1 厂房防腐蚀应从源头做起。在工艺设计中 考虑介质对厂房的腐蚀因素，尽量减少或杜绝腐蚀 介质的泄漏，尽量缩小腐蚀介质的作用范围，将腐蚀 介质回收、稀释或中和排放，以降低厂房的腐蚀性等 级。同时在工艺生产过程中，加强设备维护，减少腐 蚀介质的泄漏。 2 根据不同的腐蚀介质与腐蚀性等级，选择 合理的结构形式，以结构自身相容为最佳。 3 防腐蚀材料的选择。在保证产品在使用期 内性能可靠的前提下，要考虑所选材料是否经济合 理。采用完全耐蚀的材料并不一定是正确的选择． 万方数据 1 0 8 有色金属第6 2 卷 应在充分估计预期使用寿命的范围内，平衡一次投 资与经常性的维修费用、停产损失、废品损失、安全 保护费用等。对于长期运行的、一旦停产可造成巨 大损失的设备，以及制造费用远远高于材料价值的 设备，选择完全耐蚀材料往往更经济。而对于短期 运行的设备，易更换的简单零件，则可以考虑用成本 较低、耐蚀性较差的材料。就环境而言，在海水这样 参考文献 较为苛刻的潮湿环境下，采用相对廉价材料并提供 辅助的保护，一般比选用昂贵的材料更经济。在苛 刻的腐蚀环境中，大多数情况下，采用耐腐蚀材料比 选用廉价材料附加昂贵的保护措施更为可取。总 之，有色冶金厂房的防腐蚀设计力求构造合理有效、 施工方便、材料品种较少、节约投资，以达到最佳的 性价比。 [ 1 ] 工业建筑防腐蚀设计规范[ S ] ．G B 5 0 0 4 6 9 5 ．北京中国计划出版社，1 9 9 5 1 1 2 6 ． [ 2 ] 杨鸣皋．金属结构及建筑物防腐防水技术[ M ] ．北京中国石化出版社，2 0 0 5 1 1 3 9 [ 3 ] 柯伟．中国腐蚀调查报告[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 3 3 7 2 2 4 ． A n t i c o r r o s i v eD e s i g no fN o n f e r r o u sM e t a l l u r g yW o r k s h o p C H A N GX i n h o n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hJ w 廊Ⅱ塘o fM i n i n g ＆M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o r r o s i v er e s o u r c e si nt h en o n f e r r o u sm e t a l l u r g yw o r k s h o pa r ed e s c r i b e d ，a n dt h ek e yp o i n ta n dp r a c t i c a l m e a s u r e sf o rA r c h i t e c t u r a la n dS t r u c t u r a la n t i c o r r o s i v ed e s i g na r ei n d i c a t e db a s e do nt h ec o m m e r c i a le n g i n e e r i n g e x a m p l e s ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；m e t a l l u r g yw o r k s h o p ，a n t i c o r r o s i v e ；a r c h i t e c t u r a ld e s i g n ；s t r u c t u r a l d e s i g n 万方数据