濱海項目現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備防腐蝕問題與應(yīng)對辦法

賈海濤 杜 巖

(1.中國中原對外工程有限公司，北京 100191； 2.北京科技大學(xué)，北京 100083)

?

濱海項目現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備防腐蝕問題與應(yīng)對辦法

賈海濤1杜 巖2*

(1.中國中原對外工程有限公司，北京 100191； 2.北京科技大學(xué)，北京 100083)

針對濱海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，分析了現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因，預(yù)測了現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備腐蝕對項目產(chǎn)生的影響，并提出了切實(shí)可行的防腐措施，旨在最大限度地降低機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的腐蝕速度和程度。

濱海項目，施工機(jī)械，防腐措施，金屬結(jié)構(gòu)

海洋大氣環(huán)境下的長期腐蝕問題一直是我國腐蝕科技工作者關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。有很多研究文獻(xiàn)指出，海洋大氣對長期大氣腐蝕影響非常嚴(yán)重[1]。隨著項目建設(shè)進(jìn)展的推進(jìn)，以及核電現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)物的數(shù)量和在場時間不斷增加，我們發(fā)現(xiàn)，濱海工地的各類金屬結(jié)構(gòu)物、機(jī)械設(shè)備等銹蝕速度和程度較內(nèi)陸現(xiàn)場明顯加快加重，這對于濱海核電現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)而言提出了嚴(yán)峻的考驗。這些機(jī)械設(shè)備，諸如塔式起重機(jī)、汽車吊、龍門吊等，或是一些鋼筋及木工加工機(jī)械、腳手架等，大多運(yùn)行在露天環(huán)境中，受到空氣、揚(yáng)塵及惡劣氣候的影響。另外還存在安拆、運(yùn)輸、使用過程中的磕碰，破壞了金屬結(jié)構(gòu)表面的防腐材料，加速金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的形成和擴(kuò)散，如圖1所示。

濱海項目的現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題，越來越多受到人們的廣泛關(guān)注。Fischer等[2]對比了封閉和未封閉的熱噴鋁涂層的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)用硅樹脂封閉的鋼試樣沒有腐蝕的跡象，且涂層對鋼結(jié)構(gòu)提供較好的保護(hù)作用；王軍[3]通過對不同環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層進(jìn)行匯總研究，使得其性能基本滿足10年以上的防護(hù)期要求，為我國港口機(jī)械設(shè)備長期安全有效地運(yùn)營提供了保障；張洪奎等[4]針對沿海地區(qū)的施工特點(diǎn)，研發(fā)了一種由無溶劑防腐底漆和納

米無機(jī)硅氧烷抗粘污面漆組成的新型涂層配套體系，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景；張超智等[5]介紹了海洋防腐涂料的防腐機(jī)理與國內(nèi)外海洋防腐涂料的最新研究進(jìn)展，得出需要根據(jù)不同的腐蝕特點(diǎn)，開發(fā)更多種類的防腐涂料和改性手段。本文針對濱海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，分析現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備腐蝕原因，并探討施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的腐蝕對于項目產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提出可行的應(yīng)對方法和措施。

1 現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備腐蝕原因

一般情況下，濱海項目機(jī)械設(shè)備腐蝕，主要受到溫度、干濕交替、光照和Cl-離子等四個因素影響。

1.1 溫度的影響

從動力學(xué)方面考慮，溫度升高，會加速金屬的腐蝕。另一方面，溫度升高，附著水中氧的溶解度降低，同時促進(jìn)保護(hù)性碳酸鹽的生成，這又會減緩金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕。但在正常含氧量下，溫度是影響腐蝕的主要因素[6]。對于在海洋氣候環(huán)境中鈍化的金屬，溫度升高，鈍化膜穩(wěn)定性下降，點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕則會加劇。

1.2 干濕交替的影響

暴露于海洋大氣環(huán)境下的金屬材料表面常常處于干濕交替變化的狀態(tài)中，干濕交替則會加速腐蝕過程[1]，導(dǎo)致金屬表面鹽濃度較高從而影響金屬材料的腐蝕速率。干濕交替變化的頻率受到多種因素的影響。通常，空氣中的干濕交替的頻率則會影響金屬表面水膜厚度，劇烈的干濕交替則會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的加劇和損傷的發(fā)生。

1.3 光照條件

光照條件是影響材料海洋大氣腐蝕的重要因素。光照會促進(jìn)銅、鐵等金屬表面的光敏腐蝕反應(yīng)及真菌類生物的生物活性，這就為濕氣和塵埃在金屬表面貯存并腐蝕提供更大的可能性。在熱帶地區(qū)金屬受到日光的強(qiáng)烈照射，同時粉塵和海鹽混合在一起使金屬的腐蝕極為嚴(yán)重。另外，海洋大氣中的材料背陽面比朝陽面腐蝕更快。這是因為與朝向太陽的一面相比，背向太陽面的金屬材料盡管避開太陽光直射、溫度較低，但其表面塵埃和空氣中的海鹽及污染物積聚，濕潤程度更高使腐蝕更為嚴(yán)重。

1.4 Cl-的影響

海洋大氣環(huán)境中的氯化物一直都是重點(diǎn)研究對象。對于氯離子在大氣腐蝕過程中所起的作用，各國研究者已做了非常多的工作。在我國亞熱帶、工業(yè)性和海洋性等典型環(huán)境12年暴露試驗中發(fā)現(xiàn)，濕熱海洋大氣環(huán)境中氯離子的存在對不銹鋼腐蝕性最強(qiáng)[7]。

2 吸取的經(jīng)驗與應(yīng)對方法

濱海項目施工機(jī)械防腐是一個系統(tǒng)工程，通常采取的辦法有：選取耐腐蝕材料專門施工機(jī)械，采取陰極保護(hù)和涂料涂裝等外防腐措施。而針對不同需求的設(shè)備和其特有的工況環(huán)境下，還需采用針對性的應(yīng)對方法。例如對于現(xiàn)場自行加工、使用的機(jī)械設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)物，除采用涂料涂裝防腐外，還可以根據(jù)具體情況，采取涂料涂裝、金屬表面處理、耐腐蝕材料應(yīng)用、防銹油、緩蝕劑、電化學(xué)保護(hù)等多種防腐蝕措施，確保達(dá)到防腐蝕效果。

一個普遍的經(jīng)驗是：設(shè)備要么不腐蝕，一旦發(fā)生將愈來愈嚴(yán)重。從管理層面上講，這就要求腐蝕缺陷的處理必須迅速且保證質(zhì)量[8]，因此為了盡可能地降低因濱海施工環(huán)境造成的機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的腐蝕損失，從前期運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)等各個方面，分別采取相應(yīng)的預(yù)防措施。1)在機(jī)械設(shè)備前期運(yùn)輸過程中，尤其在海運(yùn)過程中，要做好運(yùn)輸過程的成品保護(hù)管理，盡可能地減少因磕碰而造成的防腐涂裝層損壞。避免因前期的損傷，而造成后續(xù)維修費(fèi)用的支出和耐久性的降低。2)機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)場后，要仔細(xì)做好防腐涂裝層損壞部位的標(biāo)記和記錄，及時修復(fù)涂裝層。而且在安裝過程中，也要加強(qiáng)成品保護(hù)。對因安裝過程造成的損傷，及時標(biāo)記。安裝完成后，立即進(jìn)行涂裝修復(fù)，并確保涂層的防腐效果。3)在使用過程中，濱海腐蝕環(huán)境條件下的機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)件應(yīng)增加檢查和維保頻率。對易耗損的構(gòu)配件、鋼絲繩等及時檢查更換，避免腐蝕嚴(yán)重而發(fā)生斷裂事故等。

3 設(shè)備的腐蝕對項目的影響

濱海項目的設(shè)備腐蝕往往不僅影響項目的進(jìn)度、質(zhì)量和安全，而且在成本管理上也應(yīng)適當(dāng)考量設(shè)備更新等帶來的施工成本增加。從進(jìn)度方面考量，因機(jī)械設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)物的損耗加快，造成了檢修頻率上升，維護(hù)保養(yǎng)時間增長。如果不及時充分的維保，更可能造成機(jī)械、設(shè)備、設(shè)施的損壞，產(chǎn)生局部施工暫停等問題。對施工進(jìn)度的負(fù)面影響是一個持續(xù)和潛在的過程。同時，持續(xù)而嚴(yán)重的腐蝕，必將影響機(jī)械設(shè)備的精確程度，使施工質(zhì)量下降。尤其對于現(xiàn)場較為精密的儀器設(shè)備，則會直接造成檢查、檢測產(chǎn)生不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。與此同時，濱海的腐蝕性環(huán)境也對現(xiàn)場施工機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的防腐涂裝質(zhì)量提出更為嚴(yán)格的要求，這往往也是影響濱海建筑物施工質(zhì)量和使用壽命的主要因素之一。從安全角度，現(xiàn)場安全防護(hù)用金屬構(gòu)筑物、吊具、鋼絲繩等的損耗加劇，一旦檢查和更換不及時，將會造成諸如防護(hù)腳手架、欄桿的損壞，鋼絲繩的斷裂等事故，甚至造成嚴(yán)重的人員傷亡等工程事故，每年都會有因腐蝕造成的安全措施失效，而引發(fā)不同程度的人員傷亡事故的發(fā)生。另外，由于濱海項目機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的加速銹蝕，會直接造成設(shè)備折舊加快，并需要因增加維修的保養(yǎng)頻次，產(chǎn)生較大的運(yùn)維成本。因此，在成本考量中，應(yīng)適當(dāng)采取增加防腐蝕措施投入的方式，使得預(yù)算成本更加貼切項目的生產(chǎn)成本。在加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)物的防腐蝕管理的同時，應(yīng)及時更換損蝕構(gòu)配件，采用多種防腐措施，經(jīng)濟(jì)合理地解決濱海項目現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)物腐蝕問題。大量現(xiàn)場經(jīng)驗證明，這種作法往往能在最低的成本下取得最好的管理效果。

4 結(jié)語

隨著濱海項目日益增多，其機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題越來越受到人們的關(guān)注。為了保證成本、質(zhì)量、安全和進(jìn)度，本文從現(xiàn)場實(shí)際出發(fā)，從運(yùn)輸、安裝、使用、維修保養(yǎng)等各個角度，提出并總結(jié)多種應(yīng)對辦法，得出如下結(jié)論：1)濱海地區(qū)海洋大氣對長期大氣腐蝕影響非常嚴(yán)重，溫度、干濕交替、光照條件和Cl-的影響，會加速濱海地區(qū)現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的腐蝕。2)項目的現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備一經(jīng)安裝，工期內(nèi)不易更換，機(jī)械設(shè)備的腐蝕會在成本、質(zhì)量、安全和進(jìn)度等方面產(chǎn)生巨大的影響。3)為了能夠降低濱海環(huán)境下對核電現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的腐蝕。我們除了在運(yùn)輸、安裝、維修保養(yǎng)等方面加強(qiáng)外，還要加強(qiáng)易耗損構(gòu)配件的檢查和更換。同時積極采取各類防腐蝕措施，降低機(jī)械設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)物的腐蝕速度和程度。

[1] 李 釗，祁慶琚，馬朝暉，等.濕熱海洋大氣環(huán)境下的鋼鐵腐蝕影響因素[J].寶鋼技術(shù)，2015(1):7-9.

[2] Fischer K P，Thomason W H，F(xiàn)innegan J E.Electrochemical performance of flame-sprayed aluminum coatings on steel in seawater[J].Mater.Performance(United States)，1987，26(9):35-37.

[3] 王 軍.我國港口機(jī)械設(shè)備防腐蝕涂裝與保護(hù)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2013(12):23-27.

[4] 張洪奎，張 寧，曹旦夫.沿海地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕及防腐涂層[J].油氣儲運(yùn)，2012(2):135-138.

[5] 張超智，蔣 威，李世娟，等.海洋防腐涂料的最新研究進(jìn)展[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2016(3):269-275.

[6] 關(guān)矞心，李 巖，董超芳，等.高溫水環(huán)境下溫度對316L不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂的影響[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2009(9):1122-1126.

[7] 梁彩鳳，郁春娟，侯文泰．不銹鋼的大氣腐蝕研究——12年暴露試驗總結(jié)[J].中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報，1999，19(4):227-233.

[8] 申 罡，王 柱，徐景升，等.核電站工程階段的腐蝕問題及管理建議[J].腐蝕與防護(hù)，2014，35(5)：521-524.

Anti-corrosion problems and countermeasures of mechanical equipment in coastal project

Jia Haitao1Du Yan2*

(1.ChinaZhongyuanEngineeringCo.,Ltd,Beijing100191,China; 2.UniversityofScience&TechnologyBeijing,Beijing100083,China)

This paper aimed at the climatic characteristics of the coastal area, analyzed the cause of corrosion of field mechanical equipment, and predicted the impact of corrosion on the project. Furhermore, feasible countermeasures for anti-corrosion were carried out, with a view to reduce corrosion rate and degree of machinery equipment and metal structure.

coastal project, construction mechanical, anti-corrosion measurement, metal structre

1009-6825(2017)14-0229-02

2017-03-09

賈海濤(1984- )，男，工程師

杜 巖(1985- )，男，博士后，講師

TU731

A