电弧喷涂防腐在钢结构上的应用

xiaoxin0015 · 发表于 2011-6-20 22:44:56

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　　当今社会，作为系统工程，直接关系到钢结构的安全运行与寿命的长效防腐工程正受到工程使用方、设计方和工程施工方等多方面的重视。实践证明：加强钢结构制作与维护过程中的防腐施工管理与监督，对工程使用方、施工方和监理方来说，是致关重要的；在钢结构的设计与制作过程中，必须有专业防腐工程技术人员和专家的参与或指导。近年来，电弧喷涂长效复合防腐技术正逐渐在钢结构制作中推广与应用。一、概述
　　由于钢结构具有力学性能好，承载性能强，制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短，密封性好等优点，在国民经济建设中得到了大量的应用，例如大跨度结构(桥梁、体育馆屋架等)、轻型钢结构(大中型车间)、高层建筑(纽约世贸大厦和上海金贸大厦等)、板壳结构(压力容器与长输管线)。但是，钢结构在服役期间，和它所处的环境介质之间易发生化学、电化学或物理作用，引起材质的变质和钢结构的破坏失效，人们常常称之为钢结构的腐蚀。
　　人们已经认识到，人类使用的钢结构很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如热能、光能等)引起破坏的，绝大多数金属结构的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。因此，钢结构的腐蚀与防腐已成为当今材料科学、化工业与工程等领域不可忽略的重大课题，受到了政府与钢结构应用相关的各行业的重视。二、钢结构长效防腐工程应用的必要性
　　到目前为止，钢结构的腐蚀问题正在给世界各国的国民经济带来巨大的损失。据一些工业发达国家统计，每年由于钢结构腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%一4%。美国1975年因腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占当年国民生产总值的4.2%，1982年高达1260亿美元；英国1969年腐蚀损失为13.65亿英镑，占国民生产总值的3.5%；日本1976年腐蚀损失为92亿美元，占国民生产总值的1.8%；据我国1995年统计，腐蚀损失高达1500亿元人民币以上，约占国民生产总值的4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。
　　而且，钢结构由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行。腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，后果极为严重，特别是焊接钢结构和承受较大应力状况下的钢结构，由于在应力作用下，腐蚀将大大的加速，即发生所谓的应力腐蚀问题，在钢结构破坏中极为常见。例如，桥梁结构或高空屋架结构由于严重的腐蚀问题，必须进行重建，否则，将会造成严重的后果，当然，经济的投入是相当大的，现在，国内建设一座大型钢结构桥梁，将耗资至少数亿人民币。日本1970年大扳地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯爆炸，乘客当场死亡75人。1979年我国某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，伤亡几十人，直接经济损失达630万元。并且，由于意外事故而引起的停工、停产所造成的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。
　　正因为如此，采用钢结构防腐技术，特别是长效防腐新技术的运用就显得优为重要。如果钢结构能够在15～50年免维护的话，使用方将节省大量的维护经费，并大大提高钢结构的安全性与使用寿命。
　　到目前为止，从钢结构工程使用方，设计方和施工方等多方面仍然对钢结构的长效防腐的重要性缺乏足够的重视，在意识上依然停留在传统的防腐技术上，后期的维护可能也跟不上。并且，即使是传统的涂装防腐，由于在施工过程中防腐施工技术不过关，经常造成钢结构过早的腐蚀或破坏。例如，1965年3月，美国一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17人死亡。又如某游泳馆早年油漆施工时的施工工程技术非长效防腐，造成钢结构局部区域过早腐蚀，如图1所示，加上早年屋面系统设计关于防腐技术的时代局限性，使得使用方必须耗资数百万对其进行拆换或维护。
　　另外，一些工程使用方也存在着一个较大的问题，即工程实施之前没有专门的防腐工程方面的专家对钢结构的整体防腐技术进行评估；工程移交时，没有委派专业的防腐施工的工程师或专家对整个钢结构防腐的质量进行严格的检测；防腐施工后就高枕无忧，对其后期的定期检测与维护基本没有进行；要么就是不顾实际情况降低对防腐工程的费用，与施工单位相互结合，从而产生不合格的“豆腐渣工程”。
　　各个方面的问题，集中在一起的时候，整个钢结构的寿命肯定是令人怀疑的，到目前为止，已经发生了多起钢结构破坏事故，其直接后果都是灾难性的，直接证明了上述的分析。
　　之所以将钢结构长效防腐工程称之为一个系统工程，正是因为它要涉及到钢结构工程使用方、工程设计方、工程施工方与施工监理方等多方面的综合因素。只有将各个方面进行合理的组合与多方的重视，钢结构的安全与使用寿命才可以得到可靠的保障。三、钢结构长效防腐综合技术比较
　　大型钢结构，如桥梁、水工结构、塔器、化工大罐、压力容器等防腐，尤其是长效防腐处理(15-20年以上)上可有多种选择。例如热浸镀锌或铝技术，重防腐涂料涂层技术，热喷涂锌或铝涂层技术等。其中，最为合适的还是热喷涂铝或锌(加封闭层)涂层。
　　假定恶劣条件下使用的钢结构的防护年限为20年，热喷Zn或Al涂层寿命以20年计；有机涂料涂层以3年计，20年需施工近7次，且暂不计施工中造成的其他损失，例如企业停工等。于是，可得，热喷Al或Zn涂层综合计价为：4~6元/年·m2，平均5元/年·m2；而有机涂料涂层为1.7-27元/年·m2，平均14.35元/年·m2，为热喷涂长效防腐技术的3倍左右。
　　由于涂层失效而在防护期(20年)内重新施工所造成的损失是很大的。例如长江葛洲坝工程的过船闸闸门及提升闸门用的大型龙门吊车的钢结构、升船机的钢结构等。原用油漆防腐2-3年大修一次，在每次大修期间，每天减少20艘船的通航能力，共减少近l200艘船只通航能力，平均每年为400-600艘，给长江航运造成极大损失。因此三峡工程中的重要水工闸门、黄柏河大桥和下牢溪大桥等需采用热喷涂Al或Zn涂层进行防护。
　　从综合的工程使用方的综合计价来讲，与油漆涂层技术和热浸技术相比，热喷涂长效防腐技术具有很高的性能价格比。
　　电弧喷涂技术在五十年代己经在许多国家的钢结构制造与维护领域得到一定的应用，但由于当时电弧喷涂设备技术水平的限制，电弧喷涂被认为是一种高效率、低质量的热喷涂方法。直到六、七十年代美国、德国等一些工业发达国家对电弧喷涂设备进行了比较大的改造，大大提高了涂层的质量，推动了电弧喷涂技术在钢结构制造的普遍应用，我国在20世纪90年代末期，电弧喷涂技术才成为近年发展最为迅速的热喷涂技术之一。
　　例如，近年挪威Dalseide &Floysand公司承建的总重量达2300吨的挪威海上石油平台(见图2所示)，整个电弧喷涂防腐工程采用14台G35-LD/U3喷涂设备，100个喷涂工人3个月共喷涂AlMg5丝材35吨，是世界上较大的热喷涂长效防腐工程的典范之一。石化管线的长效防腐中也使用了热喷涂防腐技术当然，应用热喷涂技术施工时，存在着一定的噪音和粉尘。对于钢结构工厂制作时的环保要求相当严格，而目前对于野外的安装或旧钢结构后期维护施工时基本没有高的要求，只是必须加强对施工人员的防护。四、钢结构长效防腐工程的质量检测
　　现在，对于钢结构工程的设计与施工，均采用质量终身制。近年，政府对于钢结构(例如桥梁)的设计与制造提出了明确的寿命要求。因此，不管钢结构采取何种防腐技术进行防护处理，在其制作或者维护过程中，必须进行专业性的严格质量检测与监督。本着对钢结构工程负责的精神，工程使用方、施工方和专业监理方都应该高度重视这个重要的环节。
　　对于每一道防腐施工工序，必须提出明确的质量技术规范。例如钢结构预处理时的喷砂等级或手工预处理等级，防腐施工的环境要求，油漆的施工工艺规程，正确选择的油漆涂层或热喷涂涂层的结合性能与厚度现场抽样检测，抽样进行模拟环境下的腐蚀实验，涂层外观检查等等，均需要专人负责。
　　无论施工方，还是工程使用方，对防腐涂层进行严格的质量检测时，必须采用较为精密的检测手段和设备，而在目前，很多的钢结构制作厂家或工程使用方对工程施工时如何检测防腐涂层的性能，基本没有很好的重视，有的干脆根本就没有检测设备或条件。这也是很多钢结构服役期寿命大大缩短，并可能造成破坏的灾难事故发生的主要原因之一。五、结论通过以上的分析，可以得出以下结论：1.当今社会已经开始认真的对待钢结构长效防腐这个系统工程，它与钢结构的安全运行与寿命的保障密切相关。2.加强钢结构制作与维护过程中的防腐施工管理与监督，对工程使用方、施工方和专业监理方是致关重要的。3.在钢结构的设计与制作过程中，必须有专业防腐工程技术人员和专家的参与或指导。4.在国内，电弧喷涂长效防腐技术是近年发展起来的新兴技术，受到了越来越广泛的注意，与涂装技术的有机结合，将更加具有市场的优势。【MechNet】
文章关键词：电弧喷涂

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