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電弧噴涂防腐技術(shù)在鋼結構上的應用

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    關(guān)鍵字：電弧噴涂

    　　當今社會(huì )，作為系統工程，直接關(guān)系到鋼結構的安全運行與壽命的長(cháng)效防腐工程正受到工程使用方、設計方和工程施工方等多方面的重視。實(shí)踐證明：加強鋼結構制作與維護過(guò)程中的防腐施工管理與監督，對工程使用方、施工方和監理方來(lái)說(shuō)，是致關(guān)重要的；在鋼結構的設計與制作過(guò)程中，必須有專(zhuān)業(yè)防腐工程技術(shù)人員和專(zhuān)家的參與或指導。近年來(lái)，電弧噴涂長(cháng)效復合防腐技術(shù)正逐漸在鋼結構制作中推廣與應用。一、概述
    　　由于鋼結構具有力學(xué)性能好，承載性能強，制造簡(jiǎn)便，易于采用工業(yè)化生產(chǎn)，施工安裝周期短，密封性好等優(yōu)點(diǎn)，在國民經(jīng)濟建設中得到了大量的應用，例如大跨度結構(橋梁、體育館屋架等)、輕型鋼結構(大中型車(chē)間)、高層建筑(紐約世貿大廈和上海金貿大廈等)、板殼結構(壓力容器與長(cháng)輸管線(xiàn))。但是，鋼結構在服役期間，和它所處的環(huán)境介質(zhì)之間易發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)或物理作用，引起材質(zhì)的變質(zhì)和鋼結構的破壞失效，人們常常稱(chēng)之為鋼結構的腐蝕。
    　　人們已經(jīng)認識到，人類(lèi)使用的鋼結構很少是由于單純機械因素(如拉、壓、沖擊、疲勞、斷裂和磨損等)或其他物理因素(如熱能、光能等)引起破壞的，絕大多數金屬結構的破壞都與其周?chē)h(huán)境的腐蝕因素有關(guān)。因此，鋼結構的腐蝕與防腐已成為當今材料科學(xué)、化工業(yè)與工程等領(lǐng)域不可忽略的重大課題，受到了政府與鋼結構應用相關(guān)的各行業(yè)的重視。二、鋼結構長(cháng)效防腐工程應用的必要性
    　　到目前為止，鋼結構的腐蝕問(wèn)題正在給世界各國的國民經(jīng)濟帶來(lái)巨大的損失。據一些工業(yè)發(fā)達國家統計，每年由于鋼結構腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的2%一4%。美國1975年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失約為700億美元，約占當年國民生產(chǎn)總值的4.2%，1982年高達1260億美元；英國1969年腐蝕損失為13.65億英鎊，占國民生產(chǎn)總值的3.5%；日本1976年腐蝕損失為92億美元，占國民生產(chǎn)總值的1.8%；據我國1995年統計，腐蝕損失高達1500億元人民幣以上，約占國民生產(chǎn)總值的4%。目前，全世界每年因鋼結構腐蝕造成的經(jīng)濟損失已高達數千億美元以上。
    　　而且，鋼結構由于腐蝕造成的事故危及到結構的安全運行。腐蝕引起的災難性事故屢見(jiàn)不鮮，后果極為嚴重，特別是焊接鋼結構和承受較大應力狀況下的鋼結構，由于在應力作用下，腐蝕將大大的加速，即發(fā)生所謂的應力腐蝕問(wèn)題，在鋼結構破壞中極為常見(jiàn)。例如，橋梁結構或高空屋架結構由于嚴重的腐蝕問(wèn)題，必須進(jìn)行重建，否則，將會(huì )造成嚴重的后果，當然，經(jīng)濟的投入是相當大的，現在，國內建設一座大型鋼結構橋梁，將耗資至少數億人民幣。日本1970年大扳地下鐵道的管線(xiàn)因腐蝕折斷，造成瓦斯爆炸，乘客當場(chǎng)死亡75人。1979年我國某市液化石油氣貯罐由于腐蝕爆炸起火，傷亡幾十人，直接經(jīng)濟損失達630萬(wàn)元。并且，由于意外事故而引起的停工、停產(chǎn)所造成的間接經(jīng)濟損失，可能超過(guò)直接經(jīng)濟損失的若干倍。
    正因為如此，采用鋼結構防腐技術(shù)，特別是長(cháng)效防腐新技術(shù)的運用就顯得優(yōu)為重要。如果鋼結構能夠在15～50年免維護的話(huà)，使用方將節省大量的維護經(jīng)費，并大大提高鋼結構的安全性與使用壽命。
    　　到目前為止，從鋼結構工程使用方，設計方和施工方等多方面仍然對鋼結構的長(cháng)效防腐的重要性缺乏足夠的重視，在意識上依然停留在傳統的防腐技術(shù)上，后期的維護可能也跟不上。并且，即使是傳統的涂裝防腐，由于在施工過(guò)程中防腐施工技術(shù)不過(guò)關(guān)，經(jīng)常造成鋼結構過(guò)早的腐蝕或破壞。例如，1965年3月，美國一輸氣管線(xiàn)因應力腐蝕破裂著(zhù)火，造成17人死亡。又如某游泳館早年油漆施工時(shí)的施工工程技術(shù)非長(cháng)效防腐，造成鋼結構局部區域過(guò)早腐蝕，如圖1所示，加上早年屋面系統設計關(guān)于防腐技術(shù)的時(shí)代局限性，使得使用方必須耗資數百萬(wàn)對其進(jìn)行拆換或維護。
    　　另外，一些工程使用方也存在著(zhù)一個(gè)較大的問(wèn)題，即工程實(shí)施之前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的防腐工程方面的專(zhuān)家對鋼結構的整體防腐技術(shù)進(jìn)行評估；工程移交時(shí)，沒(méi)有委派專(zhuān)業(yè)的防腐施工的工程師或專(zhuān)家對整個(gè)鋼結構防腐的質(zhì)量進(jìn)行嚴格的檢測；防腐施工后就高枕無(wú)憂(yōu)，對其后期的定期檢測與維護基本沒(méi)有進(jìn)行；要么就是不顧實(shí)際情況降低對防腐工程的費用，與施工單位相互結合，從而產(chǎn)生不合格的“豆腐渣工程”。
    　　各個(gè)方面的問(wèn)題，集中在一起的時(shí)候，整個(gè)鋼結構的壽命肯定是令人懷疑的，到目前為止，已經(jīng)發(fā)生了多起鋼結構破壞事故，其直接后果都是災難性的，直接證明了上述的分析。
    　　之所以將鋼結構長(cháng)效防腐工程稱(chēng)之為一個(gè)系統工程，正是因為它要涉及到鋼結構工程使用方、工程設計方、工程施工方與施工監理方等多方面的綜合因素。只有將各個(gè)方面進(jìn)行合理的組合與多方的重視，鋼結構的安全與使用壽命才可以得到可靠的保障。三、鋼結構長(cháng)效防腐綜合技術(shù)比較
    　　大型鋼結構，如橋梁、水工結構、塔器、化工大罐、壓力容器等防腐，尤其是長(cháng)效防腐處理(15-20年以上)上可有多種選擇。例如熱浸鍍鋅或鋁技術(shù)，重防腐涂料涂層技術(shù)，熱噴涂鋅或鋁涂層技術(shù)等。其中，最為合適的還是熱噴涂鋁或鋅(加封閉層)涂層。

    　　假定惡劣條件下使用的鋼結構的防護年限為20年，熱噴Zn或Al涂層壽命以20年計；有機涂料涂層以3年計，20年需施工近7次，且暫不計施工中造成的其他損失，例如企業(yè)停工等。于是，可得，熱噴Al或Zn涂層綜合計價(jià)為：4~6元/年．m2，平均5元/年．m2；而有機涂料涂層為1.7-27元/年．m2，平均14.35元/年．m2，為熱噴涂長(cháng)效防腐技術(shù)的3倍左右。
    　　由于涂層失效而在防護期(20年)內重新施工所造成的損失是很大的。例如長(cháng)江葛洲壩工程的過(guò)船閘閘門(mén)及提升閘門(mén)用的大型龍門(mén)吊車(chē)的鋼結構、升船機的鋼結構等。原用油漆防腐2-3年大修一次，在每次大修期間，每天減少20艘船的通航能力，共減少近l200艘船只通航能力，平均每年為400-600艘，給長(cháng)江航運造成極大損失。因此三峽工程中的重要水工閘門(mén)、黃柏河大橋和下牢溪大橋等需采用熱噴涂Al或Zn涂層進(jìn)行防護。
    　　從綜合的工程使用方的綜合計價(jià)來(lái)講，與油漆涂層技術(shù)和熱浸技術(shù)相比，熱噴涂長(cháng)效防腐技術(shù)具有很高的性能價(jià)格比。
    　　電弧噴涂技術(shù)在五十年代己經(jīng)在許多國家的鋼結構制造與維護領(lǐng)域得到一定的應用，但由于當時(shí)電弧噴涂設備技術(shù)水平的限制，電弧噴涂被認為是一種高效率、低質(zhì)量的熱噴涂方法。直到六、七十年代美國、德國等一些工業(yè)發(fā)達國家對電弧噴涂設備進(jìn)行了比較大的改造，大大提高了涂層的質(zhì)量，推動(dòng)了電弧噴涂技術(shù)在鋼結構制造的普遍應用，我國在20世紀90年代末期，電弧噴涂技術(shù)才成為近年發(fā)展最為迅速的熱噴涂技術(shù)之一。

    　　例如，近年挪威Dalseide Floysand公司承建的總重量達2300噸的挪威海上石油平臺(見(jiàn)圖2所示)，整個(gè)電弧噴涂防腐工程采用14臺G35-LD/U3噴涂設備，100個(gè)噴涂工人3個(gè)月共噴涂AlMg5絲材35噸，是世界上較大的熱噴涂長(cháng)效防腐工程的典范之一。石化管線(xiàn)的長(cháng)效防腐中也使用了熱噴涂防腐技術(shù)當然，應用熱噴涂技術(shù)施工時(shí)，存在著(zhù)一定的噪音和粉塵。對于鋼結構工廠(chǎng)制作時(shí)的環(huán)保要求相當嚴格，而目前對于野外的安裝或舊鋼結構后期維護施工時(shí)基本沒(méi)有高的要求，只是必須加強對施工人員的防護。四、鋼結構長(cháng)效防腐工程的質(zhì)量檢測
    　　現在，對于鋼結構工程的設計與施工，均采用質(zhì)量終身制。近年，政府對于鋼結構(例如橋梁)的設計與制造提出了明確的壽命要求。因此，不管鋼結構采取何種防腐技術(shù)進(jìn)行防護處理，在其制作或者維護過(guò)程中，必須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性的嚴格質(zhì)量檢測與監督。本著(zhù)對鋼結構工程負責的精神，工程使用方、施工方和專(zhuān)業(yè)監理方都應該高度重視這個(gè)重要的環(huán)節。
    　　對于每一道防腐施工工序，必須提出明確的質(zhì)量技術(shù)規范。例如鋼結構預處理時(shí)的噴砂等級或手工預處理等級，防腐施工的環(huán)境要求，油漆的施工工藝規程，正確選擇的油漆涂層或熱噴涂涂層的結合性能與厚度現場(chǎng)抽樣檢測，抽樣進(jìn)行模擬環(huán)境下的腐蝕實(shí)驗，涂層外觀(guān)檢查等等，均需要專(zhuān)人負責。
    　　無(wú)論施工方，還是工程使用方，對防腐涂層進(jìn)行嚴格的質(zhì)量檢測時(shí)，必須采用較為精密的檢測手段和設備，而在目前，很多的鋼結構制作廠(chǎng)家或工程使用方對工程施工時(shí)如何檢測防腐涂層的性能，基本沒(méi)有很好的重視，有的干脆根本就沒(méi)有檢測設備或條件。這也是很多鋼結構服役期壽命大大縮短，并可能造成破壞的災難事故發(fā)生的主要原因之一。五、結論通過(guò)以上的分析，可以得出以下結論：1.當今社會(huì )已經(jīng)開(kāi)始認真的對待鋼結構長(cháng)效防腐這個(gè)系統工程，它與鋼結構的安全運行與壽命的保障密切相關(guān)。2.加強鋼結構制作與維護過(guò)程中的防腐施工管理與監督，對工程使用方、施工方和專(zhuān)業(yè)監理方是致關(guān)重要的。3.在鋼結構的設計與制作過(guò)程中，必須有專(zhuān)業(yè)防腐工程技術(shù)人員和專(zhuān)家的參與或指導。4.在國內，電弧噴涂長(cháng)效防腐技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，受到了越來(lái)越廣泛的注意，與涂裝技術(shù)的有機結合，將更加具有市場(chǎng)的優(yōu)勢。
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