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摘要:針對沿海電廠等工業建筑鋼結構腐蝕情況進行調研、分析,結合國家規范、神華國華公司鋼結構防腐施工管理標準,并會同設計院對鋼結構設計進行優化分析;歸納概括出鋼結構從設計、施工、日常維護各方面需要密切注意的事項;鋼結構耐久性提升應從優化設計開始入手,從以現場施工管控為重點、從以后期有計劃的維護保養為基礎開展工作。只有設計、施工、維護三方面體系的正常運轉,才能有效的延長鋼結構的使用壽命、減少后期的維護費用。
關鍵詞:鋼結構;耐久性提升;涂層
鋼結構建筑在現代社會的建筑結構形體中有著無可比擬的優勢,其具有的便捷裝配性能、超快的施工速度、成本并不高的造價、可回收循環利用的環保優越性,和混凝土建筑相比優勢很大。但是沿海城市在選擇結構類型的時候往往對鋼結構建筑又存有一絲定的畏懼,主要糾結的原因就是鋼結構的防腐蝕耐久性能,尤其是沿海城市高濕、高鹽霧腐蝕情況下鋼結構的耐久壽命性是一個相當難以對付的問題。要提高鋼結構防腐蝕能力,是一個綜合性技術措施的問題,需要從設計、施工、維護保養等多方面著手考慮,文章以沿海工業建筑火力發電廠鋼結構為例,從設計、施工、后期維護保養三方面分析鋼結構防腐如何能最大限度的提高。設計是龍頭,鋼結構在設計時除了考慮結構的安全穩定性能之外,還應該將鋼結構的耐久性設計放在第一位置,往往很多現場施工的鋼結構項目耐久性較差,是設計的不合理或者不清楚所導致,我們經過總結有如下內容是設計院在設計過程中忽略或者不夠重視的。
1鋼結構設計部分
1.1明確項目類型中鋼結構防腐涂層設計防護層使用年限
以沿?;鹆Πl電廠為例,劃分情況大致為檢修維護難度很大重要構建設計使用年限15年以上,鋼結構主體部件使用年限10~15年如主廠房GIS建構筑物鋼結構、鍋爐鋼架、電除塵鋼架、煙道支架、脫硫脫硝支架、輸煤棧橋鋼結構等,經常使用的支架、平臺使用年限5~10年,如綜合管架、欄桿、欄板、走道板、鋼平臺等,見表1。其他工業建筑防腐涂層設計防護層使用年限可以以上述劃分原則進行確定。確定的鋼結構防腐涂層設計防護層使用年限、除銹等級及對應合理的涂層選用是確保鋼結構防腐蝕成功的第一步,在目前設計院出具的設計圖紙、文本中,對于上述要求應該進行明確、清楚正確的標示,后續施工、驗收、維護也將以此為依據。
1.2根據使用環境和年限對防腐涂層進行設計,明確厚度、做法、材質要求等內容
1.3鋼結構外露螺栓節點防腐蝕設計
鋼結構螺栓節點在實際施工中有刷油漆的、有未做防腐層的,在設計中也存在并未完全明確設計做法的情況,根據實際使用情況,考慮到鋼結構存在后期檢修等情況,螺栓外露節點防腐蝕宜采用包覆防腐工藝。
1.4提高鋼結構柱腳耐腐蝕性能
鋼結構柱腳爛根現象是一個較為普遍的鋼結構腐蝕情況,由于柱底板標高離地面較近,受地面潮氣影響較大,柱腳部位屬于鋼結構防腐蝕中一個薄弱部位,根據規范《工業建筑防腐蝕設計規范GB50046》4.3.10要求,鋼柱柱腳應置于混凝土基礎上,基礎頂面宜高出地面不小于300mm,建議設計專業在進行設計時考慮柱腳標高控制在500mm左右,在后期使用中,地面標高可能由于地坪改造、馬路加高等產生變化,防止基礎太淺造成柱腳腐蝕情況產生。
1.5設計中減少反向角鋼、反向槽鋼使用量
在設計中減少反向角鋼、反向槽鋼的使用。在鋼結構斜撐部位,反向角鋼設計使用較多,在角鋼背靠背部位的防腐處理,一直是一個較為頭疼的問題。反向角鋼背向間距往往只有8mm,在底漆補漆、中間漆、面漆施工中都很難施工,首先毛刷無法刷到,無法檢查厚度或均勻性,如有局部銹蝕還不便發現、修復。建議設計院在設計時取消反向角鋼、槽鋼的常規設計思路,通過計算采用加大的單向角鋼或者槽鋼一樣可以滿足受力要求,這樣能有效減少鋼結構反向角鋼或槽鋼部位的防腐蝕施工量和施工難度,確保鋼結構防腐作業的整體效果良好。
1.6從設計著手,全面推廣使用裝配式鋼結構
在國家大力推行裝配式建筑的同時,也需要鋼結構設計打破常規設計,提高工廠化制作比例,優化設計,盡一切可能采用拼接、螺栓連接工藝,減少現場焊接,減少現場焊縫數量。在設計中首先要考慮工廠化制作方案,明確工廠化制作部位,工廠化制作是在鋼結構原材制作完成后再機械除銹,噴涂防銹底漆。其中焊縫質量、除銹效果、溫度、濕度控制、防腐層均勻度都是現場施工無法比擬的,有著絕對的優勢,從源頭上大面積采用工廠化制作,現場僅盡進行簡單的拼接,對于提高鋼結構的防腐能力有著至關重要的作用。
2鋼結構施工部分
2.1專業的施工隊伍、專業的施工方案
1)對于以主體建筑為鋼結構的工業、民用建筑,施工資源應具有鋼結構工程專業承包資質,同時應具有防水防腐保溫工程專業承包資質。安全生產許可證書、質量管理體系認證、職業健康安全認證、環境管理體系認證等內容也應當齊備。2)鋼結構施工應編制專項施工方案,施工方案合理、有效,其中對于防腐涂層的調配、使用說明、涂裝試驗、現場基面處理工藝、正式涂裝工藝、質量檢驗等部分應進行詳細的闡述。
2.2重視成品保護
鋼結構在工廠化條件下制作好后會運輸至現場,在運輸、安裝過程中往往對以完成的底漆造成二次破壞,這需要我們重視已完成鋼結構的漆面保護工作:①油漆在涂刷完成后,一定要完全固化,并根據規范進行附著力檢驗、應滿足設計要求后才能運輸;②運輸過程中各個部分鋼構件之間應用橡膠墊、方木等軟質材料隔開,保證避免漆面在運輸過程中大量損壞;③鋼構件運至現場后應選地勢較高、排水通暢的地面在墊枕木后分類、平放,并及時對運輸過程中的破損漆面進行檢查,進行除銹補漆工作,防止在堆放過程中,破損漆面處銹蝕加劇、范圍加大;④吊裝過程中鋼絲繩和鋼構件接觸部位墊橡膠墊,在保護鋼結構漆面的同時,也能減少鋼結構鋒利的棱角割傷鋼絲繩,造成安全風險;⑤在鋼結構現場焊接過程中,也應該加強成品保護工作,電焊的飛濺焊花也是鋼結構涂層的致命殺手,高溫的焊花一旦接觸漆面,漆面馬上會被破壞,在后期使用過程中一點一點的小銹點會產生,并導致鋼結構涂層使用壽命下降。所以在焊接部位和下部應鋪設防火毯、防火墊,保證已完工漆面不受破壞。
2.3重視涂層品牌選擇
1)涂料應選用資質可靠的國內外優質品牌,應有完備的材質和性能試驗合格報告,并應符合涂裝施工的環境條件。2)涂料供應方必須提供符合國家現行標準的涂料施工使用指南,至少應包括下列內容:防腐涂裝的基面處理要求及處理工藝、防腐涂層的施工工藝、防腐的檢測儀器及檢測手段。涂料供應方應派代表進行現場技術交底、參加現場質量驗收。
2.4試涂裝的重要性
1)現場試驗涂裝可以根據現場的實際情況進行涂刷,測定各層涂料耗用量(kg/m2),并與涂料理論用量比較,測定各道涂層的濕膜厚度和干膜厚度,測定涂層系統的粘結強度。2)涂裝試驗合格后作為涂裝施工的控制依據。
2.5提升現場焊接工藝
鋼結構項目經過設計優化后,需要現場焊接的項目大大減少,絕大多數鋼構件制作已在工廠化條件下制作完成,除銹和油漆質量可控。剩余現場連接部分絕大多數已按螺栓連接等方式考慮。但是現場也可能存在焊接工作量,對于少量的焊接工作,建議在焊接方式選擇上采用半自動焊或全自動焊接,能有效改善手工焊接工藝質量差的情況,在焊接過程中應做好成品保護工作,滾燙飛濺的焊花會破壞工廠里已涂裝的漆面,導致后期腐蝕情況發生。
2.6現場除銹、補油
工廠化除銹效率和效果是非常不錯的,對于質量控制更加有利,這里對工廠化制作要求及標準不在再闡述,僅對現場除銹部分進行分析。現場焊接后無法避免會有現場除銹工作?,F場除銹部位在后期的使用過程中是最容易返銹的部位。需要我們在施工驗收中重點關注,由于操作過程全為人工操作,工人的責任心和技能水平決定了除銹的質量。表面粗糙度應按照現行國家標準《涂裝前鋼材表面粗糙度等級的評定(比較樣塊法)》(GB/T13288)的有關規定執行,表面清理后應用吸塵器或干燥、潔凈的壓縮空氣清除浮塵和碎屑,清理后的表面不得用手觸摸。清理后的鋼結構表面應及時涂刷底漆,涂裝前如發現表面被污染或返銹,應重新清理至設計要求。
3鋼結構日常維護和保養
在發電廠或其他廠礦企業中,機械設備都會進行定期的巡檢、保養、維護等工作,卻不夠重視鋼結構的保養維護工作,多數是在鋼結構腐蝕已經很嚴重后再采取維修措施,鋼結構大面積維修工期長、安全風險較高、費用大,不利于企業的經濟運行。在鋼結構銹蝕初期應有針對性的采取維修措施,能夠確保鋼構件的結構安全,且維修保養成本便宜。建立鋼結構維修保養機制,公司應該設定專職部門,負責落實鋼結構日常維護和保養事宜,專職部門應配置專職人員對鋼結構日常維護和保養事宜負責,對本廠區所有鋼結構部分進行分類、編制維修計劃。
4結語
鋼結構耐久性提升是一個系統性的課題,不是單單通過涂層、或者某種材料能解決的。只有從設計、施工、維護保養多方面入手才能整體提升鋼結構的使用壽命。鋼結構防腐體系研究是一個綜合性的課題,涵蓋了設計優化、防腐材料突破、施工工藝標準化、維護保養規范化一系列內容。
參考文獻:
[1]GB50046—2008,工業建筑防腐蝕設計規范[S].
[2]JGJ81—2002,建筑鋼結構焊接技術規程[S].
作者:伍杰 賈艷 單位:神華國華(舟山)發電廠 浙江寶晟建設有限公司