鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備防腐蝕涂層的選擇與應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備防腐蝕涂層的選擇與應(yīng)用

廢水的成分非常復(fù)雜。污水處理廠的鋼鋼腐敗現(xiàn)象普遍適用，尤其是在廢水中處理的鋼鋼。如格柵、溢流板、刮泥車、潛水泵、二沉池上方欄桿等,經(jīng)常處于干濕交替或水浸泡環(huán)境中,腐蝕更為嚴(yán)重。以往使用環(huán)氧瀝青漆對(duì)其防腐蝕,1a后就發(fā)生嚴(yán)重腐蝕,有穿孔現(xiàn)象發(fā)生,必須更換。因此,尋找一種有效的防腐蝕方案具有現(xiàn)實(shí)意義。1侵蝕因素和腐蝕機(jī)制1.1水質(zhì)腐蝕的廢水中的點(diǎn)蝕等含量測(cè)定污水處理廠的設(shè)備大部分處于污水環(huán)境中,污水中的鹽分、氯離子、微生物等含量較高,腐蝕速度較快。某污水處理廠污水的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平均值見表1。沉淀的污泥覆蓋于潛水泵等浸泡在污水中的設(shè)備上,形成垢下腐蝕,由于硫酸鹽還原菌等微生物存在,更易形成點(diǎn)蝕,甚至穿孔。對(duì)格柵等處于干濕交替環(huán)境中的設(shè)備,其干濕交替的部位鹽分富集,含氧量基本飽和,容易形成氧濃差電池,而污水的導(dǎo)電性好,又使電化學(xué)腐蝕加速。鋼鐵在電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕的共同作用下,腐蝕嚴(yán)重,腐蝕形式以點(diǎn)蝕為主。1.2腐蝕過(guò)程微生物腐蝕分好氧腐蝕和厭氧腐蝕。根據(jù)污水處理的環(huán)境可以判斷鋼制件在污水中主要是發(fā)生厭氧腐蝕。微生物厭氧腐蝕的理論依據(jù)為細(xì)菌參與陰極氫去極化:陰極過(guò)程4Fe→4Fe2++8e水電離8H2O→8H++8OH-陽(yáng)極過(guò)程8H++8e→8H腐蝕產(chǎn)物Fe2++S2-→FeS腐蝕產(chǎn)物3Fe2++6OH-→3Fe(OH)2總反應(yīng)4Fe+SO42-+4H2O→3Fe(OH)2+FeS+2OH-污水處理廠中設(shè)備的腐蝕為非均勻腐蝕,最大點(diǎn)蝕深度輕者0.4～2.8mm,重者穿孔。腐蝕產(chǎn)物中含大量硫酸鹽還原菌,去除腐蝕產(chǎn)物后,具有同心環(huán)外表,呈現(xiàn)典型的硫酸鹽還原菌腐蝕外貌。2涂層設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室評(píng)估2.1防腐涂料性能根據(jù)設(shè)備所處的腐蝕環(huán)境不同,設(shè)計(jì)了不同的防護(hù)體系。對(duì)于污水中的設(shè)備,防護(hù)涂料要有優(yōu)異的耐水性、耐鹽水性,底漆要有良好的防銹性能,面漆要具有耐微生物特性。干濕交替區(qū)的設(shè)備防腐蝕涂料除以上要求外,還應(yīng)具有足夠的耐磨性和耐老化性能。環(huán)氧面漆的耐候性較差,因此不能在室外陽(yáng)光直射的情況下使用。針對(duì)以上特點(diǎn),參考標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)的配套防護(hù)方案見表2。2.2b體系的耐紫外線老化性能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境,決定采用模擬浸泡法評(píng)定涂層體系的有效性。重點(diǎn)考察涂層體系在污水中的耐老化和防腐蝕蝕性。分別取表1中4種水樣進(jìn)行試驗(yàn)。試板采用普通20鋼,按表2的涂層體系制備試板,每種水樣中每個(gè)方案15塊。A體系在4種水樣中編號(hào)分別為A1至A4,B體系在4種水樣中編號(hào)分別為B1至B4。B體系試板一半浸泡于水中,一半暴露于空氣中,A體系全部浸泡在污水中。保持水溫為50℃,1a后按GB1766—1995“色漆和清漆———涂層老化的評(píng)級(jí)方法”對(duì)所有試板進(jìn)行失效評(píng)價(jià)。由于干濕交替體系中部分試件是在大氣中工作,受紫外線老化作用,因此B體系的面漆必須具有很好的耐紫外線老化性能。為考察B體系的耐紫外線老化性能,按GB/T1865—1997對(duì)881-Y01環(huán)氧云鐵中間漆進(jìn)行人工氣候老化試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)間2000h,采用GB1766—1995對(duì)老化等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。用涂層的附著力來(lái)考察涂層的老化狀態(tài),采用GB5210—85“涂層附著力測(cè)定法———拉開法”進(jìn)行附著力試驗(yàn),取樣周期為1個(gè)月。2.3a.林黑樹人工林涂層的耐霉菌性兩種防護(hù)體系在高溫污水中的保護(hù)試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可以看出,所有涂層都沒有產(chǎn)生起泡開裂等失效性老化,鋼材未銹蝕,說(shuō)明在水浸泡環(huán)境中兩種體系都能對(duì)鋼材進(jìn)行有效地防護(hù)。A體系和B體系僅在失光率上稍有區(qū)別,而且A體系變色更小,說(shuō)明在浸泡環(huán)境中,A體系比B體系具有更好的耐霉菌性。881-Y01丙烯酸聚氨酯涂層經(jīng)2000h人工氣候老化,未出現(xiàn)粉化、脫落、開裂等現(xiàn)象,僅出現(xiàn)變色、失光現(xiàn)象,具體結(jié)果如下:1000h老化,漆膜變色0級(jí)(色差值0.38),漆膜失光1級(jí)(失光率5%);2000h老化,漆膜變色0級(jí)(色差值0.85),漆膜失光2級(jí)(失光率18%)。以上結(jié)果說(shuō)明,B涂層體系具有非常好的耐大氣老化性能。附著力,尤其是濕態(tài)附著力是影響涂層防腐蝕性能的主要指標(biāo),通過(guò)對(duì)附著力的測(cè)量,可從側(cè)面了解涂層體系的防腐蝕性能。不同環(huán)境下不同的防腐蝕體系附著力隨時(shí)間變化情況見圖1。由圖1可以看出,在試驗(yàn)初期各體系的附著力有一定降低,但到6個(gè)月以后附著力基本保持不變,而且在1a后仍能保持5MPa以上的附著力,涂層與基材之間、涂層與涂層之間均未出現(xiàn)附著力大幅下降的現(xiàn)象。從圖1還可以看出,浸泡區(qū)涂層的附著力比空氣中涂層的附著力降低幅度稍大。3原有涂層整理工藝根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)廣州某污水處理廠內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)污水處理設(shè)備進(jìn)行了防護(hù)維修工作,具體方案為:對(duì)于潛水泵等一直工作在污水中的設(shè)備采用防護(hù)體系對(duì)于格柵溢流板刮泥車欄桿等鋼施工工藝:設(shè)備表面清理,去除污泥等雜物→噴砂處理→檢驗(yàn)→刷/噴兩道底漆→涂層檢驗(yàn)(表觀和厚度)→刷/噴兩道中間漆→涂層檢驗(yàn)→刷/噴兩道面漆→驗(yàn)收→養(yǎng)護(hù)→使用。經(jīng)重新防腐蝕涂裝處理的設(shè)備實(shí)際效果:2a后涂層表面清除污物后光亮如新;4a后回訪發(fā)現(xiàn),涂層僅出現(xiàn)輕微粉化、變色和失光現(xiàn)象,但沒有