碳钢玻璃钢防腐在工程中的应用

摘要：对于工程中含有弱酸、弱碱的场合，无论过流介质是气体还是液体都涉及防腐的问题。防腐的办法多种多样，主要是选用不锈的材料：不锈钢，镀锌、镀镍钢，聚乙烯材料等；其次就是在常用材料上加防腐层，办法是喷涂防腐漆，防腐涂料。在工程中主要是应用环氧玻璃钢树脂进行防腐。

关键词：环氧玻璃钢树脂、锈蚀等级、喷砂除锈、碳迁移

中图分类号：J527文献标识码： A

引言：碳钢是在工业设备中应用最广泛，最多的工业材料；同时因为碳钢的锈蚀而造成的设备报废不计其数。这里探讨一种经济合理的碳钢防锈蚀的办法。腐蚀气体主要参考了污水厂的气体成分。

1．碳钢的玻璃钢防腐的技术分析

碳钢的力学特性，以常用的Q235为例，Q235的强度设计值根据钢材和厚度算取较大值其抗拉、抗压、抗弯强度为215N/mm2；抗剪强度为125 N/mm2；玻璃钢可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1E5）小10倍。层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以很低。单纯的以型材的角度分析，以两端固定中间受均匀压力的构件为典型。如下图：

fmax:最大挠度(m)E：弹性模量（Pa）

I：截面的惯性矩 l：杆件长度

q：均布载荷

由上式来看同等条件的话，玻璃钢的弹性模量是钢的1/10的话，同样的构件其变形量为钢构架的10倍，这在工程中作为型材来应用的话是不可接受的。所以对于有防腐要求的工程型材应采用碳钢的的防腐。从工程应用上来看在化工、工业中对含弱酸、弱碱需要接触水的地方一般采用玻璃钢防腐。

1.1介质成分对工程防腐的要求

现在污水厂的设备的设备为例：污水中的的成分从已有的检测来看主要的有：硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、氨、三甲胺苯乙烯等。

根据不同树脂基玻璃钢的耐腐蚀性能，对于上述污染成分都有防腐效果的是环氧基玻璃钢。

1.2碳钢玻璃钢防腐的经济性

对于污水厂这种腐蚀性成分复杂，但浓度又不高的情况下，如果应用不锈钢或其他合金材料作为设备基体造价会很高，以常用的不锈钢304为例的话，一吨原材料的费用大概2万元左右；而且不敢保证各种型材都能采购的到。但是如果碳钢加玻璃钢防腐的话就比较好办了，一吨的碳钢型材基本在5000元左右，再加上玻璃钢防腐一平米不到100元，以100X100X5的方钢为例，其单位重量为14.4Kg/m，则一吨的表面积为69*0.4=27.6m2，一吨的造价为27.6*100+5000=7760元。所以对于结构性的构建，除非薄板的情况下，采用碳钢加玻璃钢防腐的经济效益还是比较好的。

2.碳钢玻璃钢防腐的施工技术

碳钢的玻璃钢防腐现场施工主要涉及到碳钢材料的除锈和玻璃钢树脂的刷涂。碳钢材料的除锈小面积的话采用手工除锈，大面积或工作量较大的话采用喷砂除锈。玻璃钢树脂的施工根据防腐的要求有三油五布，九油七布等。施工过程为：底涂一遍待凝固后再刷一遍环氧，玻璃布一层，中涂一遍、玻璃布一层。。。再刷环氧一便封面即可。

2.1钢的除锈

现场施工的钢材都有一定的锈蚀，主要因为保存不当或现场存放时间太久。按腐蚀程度分为四级，分别用A、B、C、D表示。其文字叙述如下：A全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的刚才表面；B已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面；C氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀的刚才表面D氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀的钢材表面。

钢材表面的除锈方式有喷砂除锈、手动除锈和火焰除锈。喷砂除锈用Sa表示，按标准分为：Sa1轻度喷射或抛射除锈；Sa2彻底的喷射或抛射除锈；Sa2.5非常彻底的喷射或抛射除锈；Sa3使表观洁净的喷射或抛射除锈。

手动除锈用St表示分为：St2彻底的手工和动力除锈；St3非常彻底的手工和动力除锈

火焰除锈以字母“F1”要求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。

现场施工时为了保证玻璃钢防腐层的附着强度要严格按要求除锈，一般规定喷射或抛射除锈不低于Sa2.5，手工除锈不低于St2.

2.2璃钢防腐的现场施工注意事项

1．环境温度以5―25℃为宜，相对湿度不大于8%，玻璃钢施工前严格检查面是否平整，在施工面潮湿的情况下不能进行施工。

2．工所用原材料为易燃物品，所有进入现场的施工人员都不得吸烟，严禁烟火。

3．施工人员进入现场遵守各项规章制度，听从领班安排。

4．进行涂刷瓷釉时现场必须设有通风机进行送新风保持水池内空气新鲜，或佩戴防毒面具以便于更好的施工。

5．氧防腐施工完毕后表面色泽均匀无漏涂气泡等现象出现。

6．腐蚀层表面光滑平整，增强层的凹凸部分高差不得超过壁厚的20%。

2.3璃钢防腐对结构的要求

由于玻璃钢防腐层有一定的厚度而且现场的钢结构防腐又要手工刷涂，所以要求结构要留下人工操作的空间；同时要求结构尽量别留尖角，尽量设计为直角或钝角。因为锐角无论喷射除锈，还是刷涂玻璃钢防腐层都会留有死角，这样在湿度大的地方，玻璃钢防腐层很容易起包剥落。

3.玻璃钢防腐的施工验收

玻璃钢的施工验收主要是外观检查、取样测试和密封性试验。

外观检查要求：表面应无铁锈、无毛刺、无油污等其他污物；表面应平整、干燥、焊缝应焊透、圆滑、无焊瘤无要肉等缺陷；表面局部凸凹处深度不得大于3mm.棱角部分应修模成圆角，加工成半径不小于毫米的圆弧。其次是取样，就是在施工的玻璃钢防腐层数非关键部位取几块，然后测其厚度，强度和附着性。对有密封性要求的设备一般采用肥皂水观察其密封性。

施工验收由监理单位组织，施工单位配合。玻璃钢防腐层验收合格证做工程合格的一个重要依据。

结论

碳钢的玻璃钢防腐克服了碳钢在酸、碱环境下应用的局限性，又保证了足够的强度。特别是现在环保要求的日益严格，在石油、化工污水厂酸碱性气体的回收处得系统中，需要保证强度的非标设备制造场合，这种技术得到了广泛的发展和应用。因为是非标设备，大部分需要现场人工涂刷。造成了施工有死角，依靠工人的熟练程度，劳动强度大，施工自动化程度低。将来应该发展现场施工自动化刷图设备。

现在已经制造出玻璃钢外衬的型材，比如：角钢、工字钢、槽钢、圆管。在非标设备的制作场合，这种玻璃钢外衬的型材和防腐的碳钢相互交叉应用，既保证了强度，减少了碳钢玻璃钢防腐的工作量，又满足的特殊场合的应用。但现在玻璃钢外衬的型材比较单一，而且又不能焊接加工满足不了非标设备结构特殊性的要求。应该发展多样化结构型材，现场施工直接拼装或螺栓固定即可满足要求。像现在的结构铝型材上可以直接拼装成结构件直接使用。这样就会大大减低现场施工强度，减少现场焊接，加快现场施工的进程，减低施工成本。

参考文献：

1.《石油化工钢结构工程施工及验收规范》---SH/T3507-2005

2.《钢质储罐内衬环氧玻璃钢技术标准》------SY/T0326-2002

3.《钢结构计算规范》----GB50017-2003

4.《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定》----GB8923-2011

5.《手糊法玻璃钢设备设计技术条件》CD130A19-85

6.《机械设计手册》化学工业出版社 成大先等 2005

7.《玻璃钢原材料及选用》化学工业出版社 汪泽霖 2009

8.《玻璃钢制品手工成型工艺》化学工业出版社 邹宁宇 2006