海滨电厂防盐雾腐蚀的措施专题

海滨电厂防盐雾腐蚀的措施专题

吴金海方梦明

中国电建集团江西省电力设计院有限公司

摘要：海滨电厂是位于海边地区的重要能源供应单位，但同时也面临着来自海洋环境中盐雾的严峻挑战。盐雾具有强烈的腐蚀性，对电厂设备和结构造成严重损害，严重影响了运行稳定性和设备寿命。因此，采取有效的防盐雾腐蚀措施至关重要。

关键词：海滨电厂；防盐雾腐蚀；措施专题

[内容提要] 根据工程所在地的环境特性，分析盐雾腐蚀机理，从厂区设备、结构设计、材料性能、构造措施及施工管理等多方面考虑，结合本工程实际特点，提出多角度的防盐雾措施。

1  工程概况

本电厂项目位于沿海城市海边地区,建设2×350MW机组，同步建设石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置和选择性催化还原法（SCR）脱硝装置。

2  厂区建筑物的防盐雾措施

2.1设计措施

2.1.1结构设计措施

   在沿海地区盐雾中腐蚀介质主要是Cl-离子，其对金属有直接的锈蚀作用，钢结构防腐蚀性能只能依赖钢材表面的防锈涂层。而混凝土结构的腐蚀主要是为cl–的渗透导致钢筋锈胀，进而引起砼开裂加速钢筋锈蚀，最后引起构件的受力破坏，其破坏过程相对钢结构更为缓慢。所以在沿海区域混凝土结构相比钢结构有更优异的防腐蚀能力，故本工程中在满足设计要求的前提下，建筑物结构形式尽量采用混凝土结构，而仅对大跨度高空作业栈桥、干煤棚等采用钢结构。

2.1.2增强混凝土耐久性措施

如前所述，在海边盐雾环境中，混凝土腐蚀破坏主要表现为cl–的渗透导致钢筋锈胀，进而引起混凝土开裂加速钢筋锈蚀。因此，如何提高混凝土的抗氯离子渗透性，减小砼电通量，已经成为提高混凝土抗腐蚀能力、增加混凝土耐久性的关键问题。

1、预应力混凝土
预应力混凝土构件能有效地控制裂缝的产生，阻止“先裂后锈”和“锈裂互动”现象的发生和蔓延；且预应力混凝土构件的保护层厚度、配合比、水灰比等参数指标的规范要求均高于其他钢筋混凝土构件。因此，相对而言，预应力混凝土的质量与耐久性优于其他钢筋混凝土。但是一旦预应力混凝土构件发生腐蚀与破坏后，由于不能大范围凿除已遭氯离子污染的混凝土，所以预应力混凝土构件的可修复程度与修补效果均远低于其他钢筋混凝土构件，目前通常采取整个构件更换的方式。其腐蚀破坏后修补困难，且工程造价相对较高。

2、高性能混凝土
区别于传统混凝土，高性能混凝土以耐久性作为首要指标，可有重点地予以保证其耐久性、工作性、强度、体积稳定性以及经济性等。就海港工程而言，侧重于高性能、抗渗性、体积稳定性、强度与优良的抗冲击疲劳性等。
    高性能混凝土关键就在于增加混凝土的密实度，主要是在普通混凝土中按照一定的配比掺加外添加剂，如粉煤灰等。

    国内外有关实验研究和工程实践证明，养护对高性能混凝土的质量和耐久性十分重要。常温下养护不够，对高性能混凝土的质量与耐久性的影响程度有时甚至重于普通混凝土，因此，及时、充分地湿养护是其获得高强度、低孔隙率和高抗氯离子扩散能力所必不可少的。据此，高性能混凝土十分适合养护条件优良的专业性与预制场制作的构件。而养护条件较差的现场现浇构件，设计采用高性能混凝土时，除了采取调整相应的技术措施外，尚需在现场配备专门的养护设施，确保不间断湿养护14天～21天。另外高性能混凝土相对于普通混凝土在搅拌时间、震捣、拆模时间上都有区别，因此在高性能混凝土实施前需要根据其特点制定专门的质量控制措

施。

3、涂（镀）层钢筋
    盐雾环境中的氯离子对不受冻地区的素混凝土而言是无害的，腐蚀破坏是通过对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀锈胀实现的。因此，若将钢筋表面预先实施一层不腐蚀或耐腐蚀的涂（镀）层来阻挡或隔离氯离子的侵蚀，是最为直接的技术措施，涂镀层钢筋目前主要有环氧涂层钢筋和热镀锌钢筋两种。

我国目前已有环氧涂层钢筋的专业厂家，在上海宝钢所属的马迹山矿石中转码头上曾大规模使用，并已制定了相应的规范条款。基于在数量庞大的钢筋及钢筋笼的储运、安装和绑扎过程中，不允许存在任何隐患与缺陷，否则就会局部显著的加剧钢筋腐蚀，最终导致混凝土保护层开裂使环氧涂层钢筋遭受进一步的腐蚀。因此，必须慎用。何况其造价是普通钢筋的1.5倍以上，再加上专门的长途储运费用和增加用筋的费用等，其经济优势不明显。再有，在达到设计使用年限后，后继的修复变得十分困难。

镀锌钢筋作为一种经济有效的护筋措施，有资料介绍始于二十世纪30年代，但工程实践表明，处于海洋环境中的结构，并不一定能够提供长期可靠的保护。钢筋镀锌层有两种，一种是在不含硅的钢上迅速冷却，其表面存在一层有一定厚度的纯锌层，称为光亮的热浸镀锌层（简称光亮镀锌层）；另一种是含硅的钢在热浸锌后缓慢冷却，使纯锌层过多的消耗转化为ζ锌/铁层，使纯锌层很薄，失去光泽，称为灰锌镀层。由于锌是一种两性金属，当pH值小于6或大于13时，都会发生反应而遭腐蚀；在两值之间时，因锌腐蚀产物使表面密封而受到保护。镀锌钢筋浇筑到混凝土中后，锌与混凝土中碱性组份间的反应，在混凝土硬化后就停止。

目前，镀锌层的性质及其微观结构对镀锌钢筋在混凝土中腐蚀行为的影响，已得到了广泛的研究。结果表明：为了使镀锌层钝化，表明具有足够的纯锌储备是重要的，亦即光亮镀锌层的性能明显优于灰镀锌层；相对而言，镀锌层去钝化的氯离子浓度比普通钢的高出2.5倍以上；
    若混凝土质量较差，环境腐蚀条件恶劣，则整个镀锌层在使用期内衰减得很多，寿命很短，不足以提供长期保护的效果。反之，若混凝土质量较高，环境侵蚀性较弱，则镀锌层可显著的提高混凝土结构的使用寿命。
    总之，光亮镀锌层可延长钢筋的使用寿命，但在盐雾环境中，若混凝土质量较差，则作用甚微。
2.1.3增强钢材防腐性能措施

1、涂层防护

目前钢结构90%以上的防腐蚀策略是选择涂层防护，涂层防护能最大限度地隔绝腐蚀环境。普通的涂层防护一般采用手工除锈，涂刷红丹底漆和普通油漆防腐，涂层总厚度不大于100μm。在沿海高盐雾环境下，此种涂层的破坏非常严重，往往使用不到一年，就发生涂层起泡、返锈、脱落，钢材受到腐蚀，返修十分困难，造成很多的损失。因此为了保证钢结构的安全，不受腐蚀的破坏，涂层的耐久性（使用寿命）应该是普通钢结构防腐的首要问题。

因此，在海滨电厂钢结构设计中，对防腐涂层需进行加强，采用长效涂层防腐方案，增加各涂层的厚度，选用高耐腐蚀的涂料。底漆采用环氧富锌底漆（75微米），内层油漆环氧云铁厚浆漆（2道，每道各50微米），面漆则采用聚氨酯面漆或氟碳面漆（3道，每道各50微米），总干膜厚度325微米。从结构的全寿命经济分析，与普通的防腐涂层相比，长效防腐方案在技术上、经济上更为合理、更具竞争性，长期经济效益更好。避免走初期投资小，后期维护大的不当老路。

钢结构在进行涂层防护前需对钢材表面进行除锈处理，采取喷砂处理方法，且除锈等级不应低于Sa2.5。钢结构涂层防腐的寿命设计中，还应注意后期的保养维护，定期对涂层进行小修小补的保养工作，防患于未然，对结构的腐蚀薄弱环节提前进行处理，延缓钢材的腐蚀时间，延长钢结构的寿命。

2、热镀锌防护法

    热镀锌是将除锈后的钢构件浸入高温熔化的锌液中，使钢结构表面附着锌层，锌层厚度一般不小于65μm。从而起到防腐蚀的目的，这种方法耐久性能好，年限长，生产工业化程度较高，质量稳定。但一次性投入成本较高，且工厂化制作，不允许现场进行焊接，涂层破坏后较难进行修复。

     3、阴极防护

     阴极防护是目前最成熟的一种电化学保护方法，已有上百年的使用历史，阴极保护法是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀。阴极保护法主要有牺牲阳极保护法及外加电流保护法，此防腐技术主要是在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀，多用于地下和水中的钢结构，且多于涂层保护相结合。

2.1.4构造措施

本工程厂区位于人工填海区，属于海岸环境，外部环境类别为三b类，混凝土结构处于外部的腐蚀环境中，以上措施均为加强材料的性能以抵抗外部盐雾介质的腐蚀。我们可采取构造措施，通过外墙封包式形式，化被动为主动，改变混凝土结构的环境类别，使其处于室内环境，隔绝混凝土裸露于盐雾环境中，以此来提高混凝土结构的耐久性。简图如下图所示：

    此种措施结构构造简单，仅砖墙厚度相应有所增加，混凝土结构梁、柱在每层楼板处增加支撑砖墙挑耳，但混凝土结构环境改变，从盐雾腐蚀环境变为室内环境，耐久性能大幅提高。且混凝土采用常规混凝土，保护层厚度可按室内一类环境考虑，混凝土用量大幅减少，钢筋含量相应也有所降低，其结构整体经济性能大幅提高。

2.2施工措施

海边盐雾环境特点给土建施工在材料构件运输、存放、混凝土浇筑、钢结构的施工等方面造成较大的困难，给建筑物的耐久性能留下隐患，因此根据该地区的环境特点，工程施工要采取特殊的施工措施是必不可少的；做到防患于未然，将盐雾对结构的腐蚀影响程度从施工角度减到最低，确保建筑物的安全性及耐久性。为此，施工单位在施工的全过程中应采取科学、合理、有效的管理措施。

2.2.1钢筋混凝土施工措施

1、应做好钢筋的现场存放，不可露天放置，以避免钢筋的提前锈蚀。做好现场混凝土浇筑的合理安排，在钢筋绑扎成型后，尽早进行混凝土的浇筑。

2、混凝土施工时合理安排工期，不可为抢工期，在混凝土中添加早强剂，使混凝土早凝，形成混凝土收缩裂缝，为空气中的腐蚀介质提供腐蚀通道，使混凝土中钢筋过早锈蚀买下伏笔。

3、在大体积混凝土浇筑时需采取必要的措施，降低混凝土的水化热，减少混凝土的裂缝。

4、混凝土浇筑施工时需确保设计的钢筋保护层厚度，并需振捣密实，保持混凝土高密实性，以保证结构的耐久性能。

5、在采用高性能混凝土前，需在现场配备专门的养护设施，确保不间断湿养护14天～21天，并需要根据其特点制定专门的质量控制措施。

6、加强组织措施管理，调整管理机构、增加管理及技术人员、加强施工班组管理力度；加强工程技术管理人员的技术攻关和技术创新，调整施工技术方案，加强施工现场管理力度。

2.2.2钢结构施工措施

1、钢结构构件采用工厂预制，防腐涂层严格按照设计要求工厂预制，并在涂装前，对钢材表面进行除锈处理，除锈等级不应低于Sa2.5。

2、应做好现场钢结构的存放，不可露天放置，注意堆放管理，避免钢材间摩擦损坏表面防腐层。

3、精心组织施工，仔细核对设计图纸，避免出现钢结构的二次施工，破坏钢结构的表面涂层，为钢结构的腐蚀留下安全隐患。

4、外露钢材之间避免进行现场焊接，钢结构施工完毕后需进行消缺，对涂层破坏处进行修补。

3  结论

综合以上论述，盐雾腐蚀对海边电厂具有严重的危害，会极大影响到电厂构筑物的结构安全性，对电厂的安全运行产生致命的影响。

海滨电厂防盐雾腐蚀是一个非常复杂的问题，应从结构设计、材料性能、构造措施及施工管理等多方面考虑，运用综合方案加以解决，以取得较为经济、安全的最优化方案。