防腐蚀工程施工技术.doc

1H413070防腐蚀工程施工技术
防腐蚀工程是设备及管道设施长期安全可靠运行的重要保障，防腐蚀工程施工技术已广泛运用于石油、化工、电力、冶金、机械、电子、轻纺、建筑等工业和民用领域。防腐蚀工程施工应严格按照国家、行业相关技术标准和规范进行技术管理和质量控制，达到防腐蚀工程一次合格。本目重点是：掌握设备及管道防腐蚀的施工要求，熟悉设备及管道防腐蚀的施工方法，了解设备及管道防腐蚀材料的性能。
1H413071掌握设备及管道防腐蚀的施工要求
设备及管道防腐蚀工程的用料、表面处理以及结构层施工质量，直接影响到设备及管道的使用寿命及投资效益。防腐蚀施工质量要从源头原材料抓起，到每道施工工序，狠抓每个环节可能发生的质量通病，严格执行有关的规程、规范和标准。本条主要知识点是：
设备及管道防腐蚀分类、结构和施工内容，设备及管道防腐蚀表面处理技术要求，设备及管道防腐蚀施工技术要求。
一、设备及管道防腐蚀分类、结构和施工内容
1．设备及管道防腐蚀分类：按金属腐蚀过程的机理，可以划分为化学腐蚀和电化学腐蚀；按腐蚀发生的过程和环境，可以划分为以下几类：大气腐蚀、水的腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀、化学介质腐蚀；按腐蚀程度分为强腐蚀、中等腐蚀、弱腐蚀三类。
2．设备及管道防腐蚀结构：复层结构主要包括三部分：底漆+中间漆+面漆；单层结构，如玻璃鳞片涂料、无机锌涂料或粉末涂层等。埋地设备及管道防腐蚀结构分：普通级、加强级、特加强级三个等级。
3．设备及管道防腐蚀施工的主要内容包括钢材表面处理、防腐蚀结构层的施工、涂层测厚检验三个环节。针对不同的基层表面、不同的防腐蚀结构，在表面处理、防腐蚀结构施工及测厚检验等方面具有不同的技术要求。
二、设备及管道防腐蚀表面处理技术要求
(一)设备及管道表面处理要求
钢材表面处理效果是否达到应用要求，对最终防腐效果影响非常大。钢材表面处理的锈蚀等级及质量等级要求应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923的规定。
1．需涂装的钢材表面处理前，应先对钢材表面的锈蚀等级进行判断。表面锈蚀等级的判断分为；
A级：钢材表面全面地覆盖着氧化皮且几乎没有铁锈；
B级：钢材表面已发生锈蚀且部分氧化皮已经剥落；
C级：钢材表面氧化皮因锈蚀而剥落或者可以刮除且有少量点蚀；
D级：钢材表面氧化皮因锈蚀而全面剥落且已普遍发生点蚀。
2．应对基体表面进行处理，清除基体表面的水分、油污、尘垢、污染物、铁锈和氧化皮，从而提高涂层的质量和使用效果。被油脂污染的金属表面，除锈前应将油污清除，可用水或蒸汽冲洗。旧漆层处理可采用机械法、碱液清除法、有机溶剂清除法。
例如：石油储罐受化工大气、海洋大气的腐蚀，在安装和使用过程中，表面会残留盐分、油脂、化学品和其他污染物，如果直接喷砂或打磨处理，一部分污染物会随着磨料或锈蚀产物脱离钢材表面，还有部分将会在处理过程中，被嵌入表面锚纹中，形成油膜等；因此，在进行喷砂或打磨处理前应采用高压洁净水冲洗表面。
3．钢材表面除锈，可采用抛射除锈法、干喷射法、手动工具除锈法、动力工具除锈法、高压水喷射除锈法、火焰除锈法、化学除锈法。
(二)钢材表面处理的质量等级要求
钢材表面处理的质量等级要求应按除锈方法和除锈程度确定，并符合如下规定：
1．手工或动力工具除锈金属表面处理质量等级分为两级：
St2级：彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。
St3级：非常彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，除锈应比St2级更为彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。
2．喷射或抛射除锈金属表面处理质量等级分为三级：
Sa2级：彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢且氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物已基本清除，其残留物应是牢固附着的。
Sa2级：非常彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。
Sa3级：使金属表观洁净的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽。
3．火焰除锈金属表面处理质量等级为F1：钢材表面应无氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅为表面变色(不同颜色的暗影)。
4．化学除锈金属表面预处理质量等级为Pi级：金属表面应无可见的油脂和污垢，酸洗未尽的氧化皮、铁锈和油漆涂层的个别残留点允许用手工或机械方法除去，最终该表面应显露金属原貌，无再度锈蚀。
5．当设计文件或产品技术文件无规定时，钢材喷(抛)射除锈后的表面粗糙度Rz宜为40～75μm。
三、设备及管道防腐蚀施工技术要求
设备及管道防腐蚀施工技术要求包括对防腐蚀材料的验收、防腐蚀结构施工技术要求及测厚检验等质量要求，应严格按相关行业标准要求执行。对于石油化工行业，执行《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》SH3022-1999的相应要求。
(一)对防腐蚀材料的要求
防腐蚀工程所用的原材料，应有产品质量证明文件、质量检验报告和产品技术文件，并符合设计要求。当需变更设计、材料代用或采用新材料时，必须征得设计部门同意。不应使用超过存放期限的涂料。
例如：涂料施工时发现颜料出现沉淀现象，有以下几方面原因：涂料长期储存，储存温度高；使用不适当的稀释剂或过量稀释造成。采取的防止措施：应该加强库内管理；改善储存状况；控制涂料调配。
(二)对防腐蚀结构施工的技术要求
1．设备和管道防腐蚀涂装宜在焊接施工包括热处理和焊缝检验等完毕，系统试验合格并办理工序交接手续后进行。如在此前进行涂装，必须将全部焊缝留出，并将焊缝两侧的涂层作成阶梯状接头，待试验合格后按要求补涂。
2．经处理后的金属表面，宜在4小时内进行防腐蚀结构层的施工。当空气湿度较大，或工件温度低于环境温度时，应采取加热措施防止被处理的工件表面再度锈蚀。当涂装表面的温度高于露点温度3℃时方可施工。
3．对于复合层涂层防腐蚀施工：底漆、中间漆、面漆应配套使用，宜选用同一厂家。不同厂家的防腐蚀涂料如需配套使用，应经试验确定。配制和使用防腐蚀涂料时，宜采用气动搅拌器搅拌，并应搅拌均匀。涂底漆前应对标识、焊接坡口、螺纹等特殊部位加以保护。除产品技术文件规定的以外，前一道漆膜实干后，方可涂下一道漆。
4．对于单层防腐蚀结构施工，如热喷涂锌、铝及其合金。涂层的施工可采用热喷涂法。若喷涂时发现涂层外观有明显的缺陷应立即停止喷涂，对于缺陷部位必须重新进行喷砂预处理。
5．对于埋地设备及管道防腐蚀结构施工，目前常用的为环氧煤沥青及聚乙烯胶粘带防腐层施工。环氧煤沥青防腐层施工应在底漆表干后，固化前应涂第一道面漆，且应在不流淌的前提下将漆层涂厚，并立即缠绕玻璃布。玻璃布绕完后应立即涂下一道漆。最后一道面漆应在前一道面漆实干后涂装。聚乙烯胶粘带防腐层施工按照制造商提供的底漆说明书要求刷底漆。待底漆表干后再缠绕胶粘带，期间应防止表面污染。胶粘带的解卷温度应满足胶粘带制造商规定的温度，在过低温度下解卷会造成胶粘带的损坏。工厂预制防腐层，管段应有150+10mm的焊接预留段。
6．防腐蚀工程结束后，在吊装和运输设备、管子、管件时，不得碰撞和损伤，在使用前应妥善保管。
(三)对防腐蚀工程施工质量检验要求
施工过程的质量检查是防腐蚀工程检查的重点，同时严格按照行业相应规范及设计要求进行。
1．在防腐蚀工程施工过程中，必须进行中间检查。防腐蚀工程完工后，应及时进行验收。
2．对于复合层涂层防腐蚀结构的施工质量检查，除了涂层表面目视检查脱皮、漏涂、返锈、气泡、透底、针孔、流挂、皱皮、光亮与光滑、分色界限、颜色、刷纹外，还必须对干燥漆膜厚度用涂层测厚仪进行测厚。
3．对于埋地设备及管道防腐蚀结构的施工质量检查，除了上述两项检查外，还必须进行粘结力或附着力检查和电火花检测。
4．牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护工程的检查要求：检查接线的正确性，牺牲阳极材料、规格、安装位置、数量应符合设计图纸和技术文件要求；检查系统的运行状况，恒电位仪工作稳定可靠，被保护系统保护电位、测量接地网保护电位应达到最低保护电位。
5．对于单层防腐蚀结构施工，如热喷涂锌、铝及其合金施工质量的检查，除应检查涂层外观应均匀一致，无气孔或底材裸露的斑点，没有未附着或附着不牢固的金属熔融颗粒和影响涂层使用寿命及应用的一切缺陷外，还应进行喷涂层厚度的测量，测量方法、测量位置和次数，应由供需双方商定。热喷涂层的厚度由最小局部厚度确定。
1H413072熟悉设备及管道防腐蚀的施工方法
机电工程常用的设备及管道防腐蚀施工方法很多，主要有涂料施工方法、金属涂层施工方法、电化学保护法、衬里保护法。本条主要知识点是：涂料施工方法应用，金属涂层施工方法应用，电化学保护法应用，衬里保护法应用。
一、涂料施工方法应用
对于金属的防腐蚀施工方法，现在最简便有效又大量使用的是采用涂料施工方法。
1．涂料施工是一种把涂料涂敷在金属表面，使其与环境分离，达到耐腐蚀目的的方法。
2．涂层的施工可采用刷涂法、滚涂法、空气喷涂法和高压无气喷涂法。
(1)刷涂法施工：刷涂是最简单的手工涂装方法，漆刷有扁刷、圆刷、弯头刷等。它的优点是渗透性强，可以深入到细孔、缝隙中。主要用于小面积涂装。对于快干漆和分散性差的涂料，不宜使用刷涂法。刷涂的缺点是：劳动强度大，生产效率低，涂膜易产生刷痕。
(2)滚涂法施工：适用于较大面积的涂装，效率高于刷涂。滚涂前涂料应倒入装有滚涂板的容器中，将滚子的一半浸入涂料，然后提起，在滚涂板上来回滚几次，使滚子全部均匀地浸透涂料，并把多余的涂料滚压掉。
把滚子按W形轻轻地滚动，将涂料大致地涂布于钢材表面上，接着把滚子作上下密集滚动，将涂料均匀地分布开，最后使滚子按一定的方向滚动，滚平并修饰表面。在滚动时，初始用力要轻，以防流淌，随后逐渐用力，致使涂层均匀。
(3)空气喷涂法施工：喷涂时，应根据喷枪的产品技术文件调整空气压力、喷出量和喷雾幅度并经试喷确定。喷涂的距离应根据喷涂压力和喷嘴的大小确定，使用大口径喷枪时宜为200～300mm，使用小口径喷枪时宜为150～250mm。喷涂过程中，应保持喷枪与被涂表面呈直角状态并平行运行，喷枪的运行速度宜为300～600mm／s，且应保持稳定。喷幅搭接的宽度宜为有效喷幅宽度的l/4～1/3，并应保持一致。
(4)高压无气喷涂法施工：喷嘴与被喷涂表面的距离宜为300～500mm。喷嘴与被喷面成30°～80°角。喷幅的搭接宜为幅宽的l/6～1/4，并应保持一致。喷枪的运行速度宜为600～1000mm/s，并应保持稳定。
二、金属涂层施工方法应用
金属涂层应为铝、锌及其合金。施工应采用热喷涂方式。
三、电化学保护法应用
按照作用原理不同，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。机电工程通常采用阴极保护法进行施工。阴极保护法又具体分为：
1．外加电流阴极保护原理
将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护的方法。
2．外加电流阴极保护系统组成
外加电流阴极保护系统包括辅助阳极、阳极屏、参比电极和直流电源四个部分。
3．牺牲阳极保护
在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫做牺牲阳极保护。
四、衬里保护法应用
衬里是一种综合利用不同材料的特性、具有较长使用寿命的防腐方法。根据不同介质条件，在金属设备上选衬各种非金属材料，如砖板衬里、玻璃钢衬里、橡胶衬里和化工搪瓷衬里等。对于温度、压力较高的场合，可衬耐蚀金属，如不锈钢、钛、铅、铜、铝等。
1H413073了解设备及管道防腐蚀材料的性能，
设备及管道防腐蚀材料的性能主要是指它的耐腐蚀性能，了解常用防腐蚀材料的耐腐蚀性能，才能正确选择设备及管道防腐蚀材料。本条主要知识点是：材料的耐腐蚀性能，常用防腐蚀材料的耐腐蚀性能。
一、材料的耐腐蚀性能。
(一)涂料的耐腐蚀性能
防腐蚀涂料的技术性能指标主要有三类：
1．液态涂料的技术指标：涂料出厂时到未涂刷成膜时的指标，常用的如固体含量、细度、黏度、遮盖力、外观及颜色等。
2．涂膜的物理机械性能指标：涂膜的一般基本性能指标，如附着力、柔韧性、硬度、涂膜厚度、光泽、耐磨性等，还有涂膜的耐光性、耐热性以及电绝缘性等。
3．涂膜的耐腐蚀耐介质指标：防腐蚀涂料的主要指标，评价涂料的防腐蚀性能，如耐酸碱盐的性能、耐水性、耐石油制品和化学品、耐湿热性、耐盐雾性能等。
(二)金属的耐腐蚀性能
1．金属的热力学稳定性
金属的热力学稳定性，大体上可按它们的标准电位值来判断。标准电极电位较正者，其热力学稳定性较高；标准电极电位越高，热力学稳定性越差，也就容易被腐蚀。
2．耐蚀金属合金
在本来不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，制成合金。合金元素将其固有的高热力学稳定性带给了合金，提高了合金的电极电位，从而提高了合金整体的耐蚀性。例如在铜中加入金，在镍中加入铜等。
二、常用防腐蚀材料的耐腐蚀性能
1．常用防腐蚀涂料的性能见表1H413073-l。
防腐蚀涂料的性能表 表1H413073-1
涂料名称
耐酸
耐碱
耐盐
耐水
耐侯
与基层附着力
氯化橡胶涂料
●
●
●
●
●
●
高氯化聚乙烯
●
●
●
●
●
●
醇酸类涂料
○

●

●
●
环氧涂料
●
●
●
○
○
●
丙烯酸
○
○
○
○
○
●
聚氨酯涂料
●
×
●
●
○
●
沥青涂料
●
●
●
●
○
●
无机富锌涂料
×
×
●
●
●
●
有机硅涂料
○
○
○
●
●
●
玻璃鳞片涂料
●
○
○
●
●
●
环氧沥青
●
●
●
●
○
●
复合型聚乙烯胶带
●
●
●
●
●
●
注：表中“●”表示性能优良，推荐使用，“O”表示性能良好，可使用；“×”表示性能差，不宜使用。
2．绝缘型防腐蚀涂料，
绝缘型防腐蚀涂料的主要技术指标，应满足表lH413073-2的要求。
3．导静电型防腐蚀涂料
导静电型防腐蚀涂料的主要技术指标，应满足表lH413073-3的要求。
绝缘型防腐蚀涂料绝缘层性能和防腐蚀性能指标表 表lH413073-2
项目
技术指标
试验方法
试验条件
表面电阻
≥1013Ω

-
耐热性
漆膜完好，无剥落、无起皱、无裂纹、无气泡、无生锈、无变色等现象，失光率≤20%
GB1735
180℃，24h
耐汽油性
GB1734
60℃,720h
耐盐水性（3%NaCl）
GB1763
60℃,720h
耐碱性（5%NaOH）
GB1763
720h
耐酸性（5%H2SO4）
GB1763
720h
导静电型防腐蚀涂料技术指标表 表lH413073-3
项目
技术指标
试验方法
试验条件
表面电阻
108～1011Ω
GB1740
-
耐湿热性
一级
GB1771
1000h
耐盐雾性
一级，涂层无红锈
GB1734
1000h
耐汽油性

GB1763
60℃,720h
耐碱性（5%NaOH）
漆膜完好，无剥落、无起皱、无裂纹、无气泡、无生锈、无变色等现象，失光率≤20%
GB1763
720h
耐酸性（5%H2SO4）

720h
4．铝与铝合金
铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性。因为铝属于自钝化金属，所以在中性和近中性的水中以及大气中有很高的稳定性。在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定。铝在浓硝酸中的耐蚀性比铬镍不锈钢还高。但铝在非氧化性酸，如盐酸、氢氟酸和氢硫酸中，因为氧化铝膜会被溶解而不稳定。·
铝对于破坏钝化膜的阴离子Cl、F、Br、I非常敏感，因而铝在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀。
铝在碱溶液中不稳定，这是由于铝上的膜溶解而形成可溶性的铝酸盐。
铝在大多数有机介质中有良好的耐蚀性能，如在无水醋酸中具有较高的稳定性。
铝对硫和硫化物有很好的耐蚀性。