石化装置钢结构的防腐对策.pdf

工疆庶 J I l 石 油 化 工 设 计 P e t r o c h e mi c a l De s i g n 石化装置钢结构的防腐对策 岳 利 敏 中国石化工程建设有限公司， 北京 1 0 0 1 0 1 摘要 钢材腐蚀由电化学产生， 不同的外部环境 ， 反应速度不一， 只要能有效阻止电化学反应， 就可以 延长钢结构使用年限。钢结构的腐蚀是在长期使用过程中不可避免的一种 自然现象， 由腐蚀引起的经济 损失甚至可以在国民经济中占据一定比例， 因此， 如何防止钢结构过早腐蚀， 延长其使用寿命， 是设计、 施 工、 使用单位的共同使命， 需要从设计、 施工、 维护等各个领域一起来重视并搞好此项工作。 关键词 石化钢结构 防腐 钢结构工程所采用 的涂料及其 日后的维护量 也在不断增加 ； 尤其在涂料保护方面 ， 石化企业 已 具有较先进的水平 ， 在设计 、 施工 包括维修 等方 面 ， 应引起工程人员的充分重视 。 1 防腐设计 涂料保护 防止 电化学腐蚀的方法有 阴极保护法 、 热浸 锌法 用于平台钢格板 ； 镀锌外加喷涂法 用于压 型钢板 等。靠涂层屏蔽作用 ， 将钢与腐蚀性气体 或者说 电解质 隔离 ， 保护钢不受腐蚀。 1 ． 1 涂料品种的选用 不同空气 环境 中， 钢 的腐蚀 速度 是不 同 的。 空气比较清 洁， 对钢的腐蚀轻微 ； 在石化企业 中， 由于空气中含有 s 0 、 H s 、 c l 等腐蚀性气体， 腐蚀 速度会成倍加快 。1 石化企业 中氮氧化物和二氧 化硫是使钢结构腐蚀的主要气体。2 应明确对钢 结构涂料保护层使用年限的要求 。3 供室外钢结 构采用的涂料有 氯化橡胶 、 氯磺化 聚乙烯 、 聚氯 乙烯含氟 、 过氯乙烯和醇酸耐酸涂料 ； 设计时应根 据环境特点选用 。 1 ． 2 涂料的结构 涂料分为底层 底漆 和面层 面漆 两种 ， 有 的还设 中间层。底层应对基层 钢 有 良好 的附着 力， 大多选用一些有防锈作用的涂料， 以提高底漆 的防腐效果 ； 面层是与使用条件直接接触 的涂层 ， 不仅要有好 的致密性 、 不渗透性 和耐干湿交替作 用 ， 还要有 良好 的耐环境腐蚀性 和不透气性 。石 化企业钢结构涂装 基本 采用底 漆 、 面漆 的结构 型 式 ， 如一底一面或二底二面。并按 防腐规范 推 荐 的常用配套和工程使用 的实际经验进行选择。 1 ． 3 涂层厚度的确定 尽管涂层表面是致密 、 连续完整的薄膜 ， 但是 一 般气体和水份仍然可以透过。如果涂层表面厚 度不够 ， 或者在使用过程 中由于漆膜 内的有 机物 老化、 机械损伤、 受腐蚀或着火等因素作用， 漆膜 会受损 ， 钢表 面同样 还会发生腐蚀。厚度不 足是 影响涂层耐久性 的重 要原因。经验表 明， 大多数 腐蚀首先是在钢结构的焊缝和棱角处开始的。强 腐蚀的重要构件漆膜最小厚度为 2 0 0 m， 一般构 件及 中等 腐蚀 的所有 构件 漆膜 最 小厚 度 为 1 5 0 I x m。在了解涂料性能的前提下 ， 应把涂层厚度加 以区别。 2施工 1 钢结构基层处 理 。钢结构表 面除锈 ， 是 非常重要 的环节 ， 只有钢构件表面处于 良好状态， 才能保证涂料与钢构件表面有 良好 的附着力 ， 确 保涂层与钢构件表面 的整体性 。表面处理的好坏 是影响涂装质量的第一重要 的因素。钢表面除锈 收稿 日期 2 0 1 4一 O 4一o 9 。 作者简介 岳利敏， 男， 2 0 0 2年毕业于燕山大学建筑工 程专业， 工学学士， 工程师， 现从事石化装置建筑设计 工作 。联 系电话 0 1 08 4 8 7 8 5 3 1 ； Em a i l y u e l i m i n s e i ． c o n． ell 2 0 1 4年第 3期 第 3 1卷 岳利敏． 石化装置钢结构的防腐对策 3 3 的方法有 酸洗除锈 、 手工除锈和喷射除锈 。 ①酸洗 除锈对石化装置 的钢结构来讲 ， 因构 件大、 有污染且废酸不易处理 ， 故不宜采用 。 ②石化工程中大量使用的是手工除锈。我国 手工除锈的标准代 s t ， 分为 2级 s t 2 一要求除去钢 表面疏松的氧化皮； s t 3 一要求彻底除去钢表面疏 松的氧化皮 ， 显露出金属光泽。手工除锈采用 电 动工具 ， 认真按除锈标准刷掉钢表面 的疏松氧化 皮 ， 而用钢丝刷随便刷刷是根本达不到要求的。 ③喷砂除锈效果 比较理想 ， 但 由于需要空压 机 ， 压缩空气 还需 经除水 、 除油处理 ， 且对 劳动保 护要求较高， 一般施工单位较少采用。喷砂除锈 标准 s a ， 共分 4级 s a 1 一轻度的喷砂除锈 ， 要求除 去钢表面疏松 的氧 化皮； S a 2 一彻底 的喷砂 除锈， 的喷砂 除 锈 ， 要 求 除 去钢 表 面所 有 的 氧化 皮 ； s a 3 一要求最高， 要求 除去钢表面所有 的附着 物， 露 出金属色泽。 除锈等级 ， 应根 据涂料品种确定。对 于常规 的油性涂料 ， 钢构件表面除锈要求可降低 ， 对于高 档次的涂料 ， 钢构件表面除锈要求应提高， 绝不是 任何涂料都一律达到高等级 如 S a 3级 ； 除锈方 法和等级与涂料种类的适应性见表 1 l 3 J 。 2 涂料施工要求 。钢结构 的施工一般在室外 作业 ， 当天气恶劣时则不应进行 ， 空气相对湿度不 应太高。不同涂料对于施工温度要求有所不 同。 一 般油基涂料 如红丹漆 施工温度应高一些， 以 保证漆膜 固化正常 ； 溶剂 型涂料受施 工温度影 响 较小。不论哪种涂料 ， 规范规定 了施 工时环境 温 要求基本除去钢表面的氧化皮 ； S a 2 ． 5 一非常彻底 度不应低于 5℃。 表 1 除锈方法和等级与涂料种类的适应性 除锈等级 涂 料 类 型 除锈方法 G B 8 9 2 3 --1 9 8 8 有 机富锌漆 无 机 富锌漆 油性 涂料 醇酸 涂料 环氧 沥青 环氧 树脂 氯化橡胶涂举 手工工具 除锈 S t 2 不适用 不适用 基本 适用 基本 适用 不适用 不适用 不适用 动力工具 除锈 S t 3 基本 适用 不适用 适用 基本 适用 基本 适用 基本 适用 基本 适用 S a 2 基本 适 用 不适用 适用 适用 适用 基本 适用 适用 喷射除锈 S a 2 ． 5 适 用 基本 适用 适用 适用 适用 适用 适用 S a 3 适 用 适用 适用 适用 适用 适用 适 用 涂料的调配 主要是用加稀释料 的方法来调 整涂料的粘度 。粘度应根据施工工艺而定。调漆 时 ， 稀料必须与施工用的涂料相匹配 ； 调好的涂料 应加盖 ， 防止溶剂挥发而变稠。 涂装方法 和厚度控制 根据涂料的品种 和具 体条件 ， 涂料 常用 的施工方 法有刷涂 、 滚 涂和 喷 涂。石化工程 钢结构施工 中多数构件较大 ， 可采 用喷漆机施工， 来提高喷涂速度。 对于表面除锈处理的钢构件 ， 应在钢构件表 面返锈之前尽快刷底层涂料 ， 以确保底层涂料 与 钢构件表面的粘结力。在室外高温环境施工 时， 为避免涂料挥发过快出现针孔 ， 应搭设防晒蓬。 涂层总厚度 ， 现在常用简单的道数控制 ， 若设 计时对漆膜厚度有 明确要求 ， 则应按 G B 5 0 2 2 l 一 1 9 9 5 钢结构工程质量检验评定标准 用干漆膜测 厚仪测定和控制漆膜厚度 J ， 这种方法虽 然很少 用到， 但也应逐步提倡使用。 施工过程 中， 施工单位 的 自检 和监理检 查也 十分重要 ， 一些重要构件 ， 如钢结构塔架 、 两器框 架 ， 必须检查 漆膜总厚 度 ， 对存在质 量缺 陷的表 面， 应及时采取修补或处理措施 ， 确保漆膜厚度 。 3 使用与维修 目前国家对防腐涂料保护工程使用寿命没有 统一规定 ， 石化企业钢结构在使用过程当中， 在受 到温度、 湿度 、 温度变化 、 干湿交替 以及腐蚀性气 体的作用后容易受到损坏 ， 有时会发生机械损伤 ， 因此需要对涂层进行例行 的维护。涂层 的维护工 作与当初新建时不同。首先 ， 基层条件的不同， 例 如涂层有的部位已经受 到腐蚀 ， 有 的部位表 面积 灰 、 积油等等 ； 其次 ， 施工条件的不同， 维护时条件 往往比当初新建时施工条件差， 尤其是在不停产 条件下进行维 护。鉴于这些原 因， 许多 维护只是 在构件表面上涂刷一道新涂料 ， 权 当是进行 了新 的维护 ， 因此 E l 后继续使用， 仅很短 的时间还要再 修补， 此举 给企业带来不必要 的浪费与麻烦。 事实上， 在没有达到使用年限的小的维修是 可以采取局部修补或表面加刷涂层 的， 而如果使 用年限达到不能再使用 的程度 ， 那 么则 应通过彻 底重做保护涂层来解决。 下转第 3 6页 3 6 石 油 化 工 设 计 2 0 1 4 年第 3 期 第 3 1 卷 话系统设 1条通信信道 ， 调控 中心 与站场各设 1 台带 3个光接 口的路 由器 ， 实现 3个信道共用 一 台路 由器 ， 每个信道带宽要求在 1 0 0 Mb ／ S以上 。 2 系统实现的功能 2 ． 1 S C A DA系统功能 S C A D A系统完成主要 的功能有 1 数据采集 和处理 ； 2 工艺流程的动态显示 ； 3 报警显示 、 报 警管理 以及 事件的查询 、 打印 ； 4 实时数据 的采 集 、 归档 、 管理以及趋势 图显示； 5 历史数据的采 集 、 归档 、 管理以及趋势 图显示 ； 6 生产统计报表 的生成和打印； 7 标 准组态应用软件和用户生成 的应用软件 的执行 ； 8 紧急停车 ； 9 工艺站 场启 停 ； 1 0 远程控制站场设备 ； 1 1 压力 、 流量值设定 ， 控制和操作权 限的设 定 ； 1 2 系统时钟 同步 ； 1 3 S C A D A系统诊断 ； 1 4 网络监视及 管理； 1 5 通信 通道监视及管理； 1 6 通信通道故障时主备信道的 自动切换 ； 1 7 为中间数据库系统提供数据。 2 ． 2运营智能系统功能 1 为用户提供 供气合 同管理 功能， 包括合 同 登记、 合同履行管理等； 2 提供生产计划管理功 能； 3 提供计量销售管理功能 ； 4 能根据用户要求 对销售 、 生产和计量数据进行多维度分析； 5 为用 户提供调度令下达 、 执行 、 查询 和统计 功能 ， 建立 调度令 台账 ； 6 通过从 S C A D A系统 自动获取或人 工录入等方式获得各装 置、 各设备 的每 日能耗并 自动存档 ， 形成能耗台账。 2 ． 3 大屏展示系统功能 大屏 展 示 系统 应 可 展 示 工 业 电 视 画 面、 S C A D A 监控画面、 运营智能画画 、 站场三维立体展 示。系统预留有外部接口， 可满足系统的扩容以 及其它信号的I 临时接人 。 2 ． 4 调度电话系统功能 调控 中心应 配备调度电话系统 ， 电话 调度安 装于调度指挥中心， 由总调度指挥中心利用通信 网络监测 、 控制和处理组织内的各种信息 ， 做到将 信息上传下达畅通无阻。同时可以记录每次通话 的内容 、 日期时间、 责任人等信息。 2 ． 5 工业电视系统功能 调控中心应配置一 台工业 电视控制终 端 ， 通 过光纤通信 信道与 站场原有 的工业 电视 系统连 接， 将原系统的视频信号采集到调控中心， 并传送 至大屏显示。调控中心的操作人员可通过主机切 换画面、 控制站场摄像头等操作 。 综上所述 ， 2 0 0 7年北京油气调控中心及廊坊 备用调度控制 中心 的成立 ， 宣告 了中石油长输油 气管道集中调度控制运 营模 式的正式启动 ， 天然 气、 管道和储运的一体化运作是大势所趋 j ， 随后 会有越来越多的地区公司需要建立地区调控 中心， 实现一体化协调。相信大连 L N G调控中心的设计 将会对以后类似调控中心的设计有借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 于媛． 中石油北 京油气调控 中心运行机制研究[ D] ． 山东 中国石油大学 ， 2 0 0 9 ． 上接 第3 3页 4建 议 1 我国 1 9 8 2年就发布了 G B J 4 6 1 9 8 2 工业 建筑防腐蚀设计规范， 可见防腐在工程设计中的 重要性 ， 但 由于钢结构不象压力容器 和管道那样 直接处于液体介质中， 腐蚀速度比较缓慢， 所以未 能引起工程技术人员 的足够重视 。 目前 ， 对钢结 构进行防腐保护设计时存在的问题是不考虑使用 条件 ， 拿来产品样本不加思索 ， 一律采用同一种涂 料和同一种施工道数 ， 南方 和北方一个样 ， 干燥地 区和潮湿地区一个样 ， 这样的设计是不科学的。 2 设计文件中应明确对除锈等级和涂层厚度 的要求。若对钢表面处理不作要求 ， 施工单位就 常常按较低 的除锈 等级进行 处理 ， 施工 随意性很 大。除锈等级需要根据涂料的种类 成份 及适用 性确定 ， 而 目前许多产品样本上没有注 明涂 料成 份 ， 无法确定除锈等级 ， 建议设计人员采用 S a 2 ． 5 级除锈 ， 这种除锈等级适用于各种涂料 ， 但施工单 位却很少使用 。涂层厚度设计时一般构件用涂装 道数控制 ， 对重要构件还应对漆膜总厚度有要求 ， 以使施工检查有标准。 参考文献 [ 1 ] G B 5 0 0 4 6 --2 0 0 8 工业建筑防腐蚀设计规范[ s ] ． [ 2 ] G B 5 0 2 0 5 --2 0 0 1 钢结构工程施工及验收规范[ s ] ． [ 3] G B 8 9 2 3 --1 9 8 8 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级[ s ] ． 『 4] G B 5 0 2 2 1 -- 1 9 9 5 钢结 构工程 质量检验评定标准 『 S 1 ．