2024年一建机电实务4.5节：防腐工程

24年一建机电实务，包含防腐蚀措施和施工方法、设备及管道防腐蚀施工技术等知识点，解析不同材质（如金属、非金属及其复合材料）在不同腐蚀环境下的行为特征，进而介绍一系列创新的防腐蚀策略，如涂层保护、电化学保护、缓蚀剂应用及耐蚀合金材料的选用等。

4.5节：防腐工程

• 1. 防腐蚀措施和施工方法
  • 1.1. 材料腐蚀类型
    • 1）金属材料腐蚀：是指材料和周围环境发生化学或电化学作用，由元素状态转变为离子状态，导致金属性能和 本质变坏的过程。
    • 2）非金属材料腐蚀：是指非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理作用下，出现老化、龟裂、腐烂和破 坏的现象。
  • 1.2. 金属腐蚀的分类和特点
    • 1）按腐蚀的破坏形式分类和特点
      • 分为全面腐蚀、局部腐蚀。
      • （1）全面腐蚀是指腐蚀发生在金属材料整个表面，其结果是导致整个金属材料减薄。全面腐蚀又可分为 均匀腐蚀和不均匀腐蚀。全面腐蚀的特点如下：
        • ①金属材料各部位腐蚀速率接近。
        • ②金属表面比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形态差别。
        • ③金属表面允许均有一定程度的不均匀性。
      • （2）局部腐蚀是指腐蚀破坏集中发生在金属材料表面的特定局部位置，而其他大部分区域腐蚀十分轻微， 甚至未发生腐蚀。局部腐蚀又可分为点蚀（孔蚀）、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀。局部腐蚀的特点如下：
        • ①腐蚀发生在金属的某一特定部位。
        • ② 阳极区与阴极区可以截然分开。
        • ③次生产物可在阴阳极交界的第三点形成。
    • 2）按腐蚀的机理分类和特点
      • 分为化学腐蚀、 电化学腐蚀、物理腐蚀。
      • （1）化学腐蚀是指金属与环境介质直接发生化学反应而使金属性能降低、本质变坏的过程。如金属在热 处理过程中造成高温氧化腐蚀的现象，其特点是腐蚀过程中只是单纯的化学反应，无电流产生，腐蚀产物 直接覆盖在发生腐蚀的地方。
      • （2） 电化学腐蚀是指金属与环境介质发生电化学作用而引起的金属腐蚀，其特点是有电流产生。
      • （3）物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。在液态金属中可发生物理腐蚀。例如： 用来盛放熔融锌的钢容器， 由于铁被液态锌所溶解而损坏。
  • 1.3. 金属材料的防腐蚀方法
    • 防腐蚀的方法主要有：介质处理、覆盖层、 电化学保护、添加缓蚀剂。
  • 1.4. 防腐蚀施工方法
    • 1）表面处理
      • 表面处理的质量等级包括两个方面，即除锈等级及表面粗糙度。
      • （1）钢材表面锈蚀程度
        • 分 A/B/C/D四个锈蚀等级
        • ①A ——大面积覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面。
        • ② B — — 已发生锈蚀，并且氧化皮已开始剥落的钢材表面。
        • ③C ——氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且在正常视力观察下可见轻微点蚀的钢材表面。
        • ④ D ——氧化皮已因锈蚀而剥落，并且在正常视力观察下可见普遍发生点蚀的钢材表面。
      • （2）表面处理方法
        • ①化学处理包括：脱脂、化学脱脂、浸泡脱脂、喷淋脱脂、超声波脱脂、转化处理。
        • ②动力除锈包括手工和动力工具两种。手动工具包括钢丝刷、粗砂纸、铲刀、刮刀或类似的手工工具。动 力工具包括旋转钢丝刷、 电动砂轮或除锈机等。
        • ③喷（抛）射处理包括：干喷射、湿喷射、喷砂、喷丸、喷粒。
        • ④转化处理包括：磷化、铬酸盐钝化、钝化。
      • （5）清洗处理技术要点
        • ①清洗前需要对金属表面进行预处理：用刚性纤维刷或钢丝刷除掉金属表面的松散物，并刮掉附着在钢材 表面上较厚的油或油脂。
        • ②采用溶剂、乳剂或碱性清洗剂擦洗、喷洗、浸泡掉金属表面上可见的油、油脂、灰土、润滑剂和其他可 溶污物。最后一遍擦洗、喷洗、浸泡可采用干净的溶剂。
        • ③金属表面附着物较重时，也可采用去污剂或洗涤剂与蒸汽一同用作蒸汽清洗，之后再用蒸汽或淡水去除 钢材表面上的有害残留物。
      • （6）工具除锈技术要点
        • 工具除锈可分为手动和动力工具除锈两种。工具处理分为 St2 级、St3 级两个质量等级。
      • （7）喷射除锈技术要点
        • ①应根据金属的钢号、种类、原始锈蚀程度、涂料的类型、除锈方法以及涂装所要求的表面粗糙度选择磨 料。常用的磨料有铸钢丸、铸铁丸、铸钢砂、铸铁砂及钢丝段等。
        • ②敞开式干喷射是用压缩空气通过喷射清洁干燥的磨料进行除锈，所用的压缩空气应是无油、干燥的，且 金属表面的温度应高于露点以上 3℃。
        • ⑤湿喷射是采用压缩空气通过喷嘴喷射掺水的非金属磨料，喷射用水中应掺入足量的缓蚀剂，否则喷射后 应采用淡水冲洗，并做防锈处理。
        • ⑥ 喷射处理分为 Sa1 级、Sa2 级、Sa2.5 级、Sa3 级四个质量等级。
      • （8）酸洗除锈技术要点
        • ①酸洗处理前，金属表面采用工具或喷射除锈除掉表面上大部分氧化皮、锈和旧涂层，以缩短酸洗除锈时 间。
        • ②将金属表面浸入常温酸洗液中，直至氧化皮和锈全部除掉。酸洗液中应加入足够缓蚀剂，以减少对金属 的腐蚀。金属表面达到要求后，用淡水充分冲洗干净。然后分别浸入磷化液和钝化液进行磷化和钝化处理。 酸洗液中溶入铁的含量不超过 10%。
        • ③酸洗后的金属表面应用干净的高压空气吹干水分，且不应码垛堆放。 （备注：工业管道酸洗， 口诀：脂酸水钝水气）
    • 2）涂料涂层防腐施工方法
      • （1）刷涂法
        • 刷涂法是一种最简单的手工涂装方法。采用刷涂法施工的主要优点：漆膜渗透性强，可以深入到细孔、缝 隙中；工具简单，投资少，操作容易，适应性强；对工件形状要求不严，节省涂料等。缺点：该施工方法 劳动强度大，生产效率低，涂膜易产生刷痕，外观欠佳。因此，刷涂法常用于小面积涂装。
      • （2）滚涂法
        • 滚涂法是先将滚子（空心圆柱形，表层粘有纤维）在涂料中湿润，再将涂料滚涂到所需的表面。滚涂法适 用于较大面积工件的涂装，较刷涂法效率高。
      • （4）高压无气喷涂法
        • ②高压无气喷涂法优点：克服了一般空气喷涂时，发生涂料回弹和大量漆雾飞扬的现象，不仅节省了漆料， 而且减少了污染，改善了劳动条件；工作效率较一般空气喷涂提高了数倍至十几倍；涂膜质量较好，适宜 于大面积的物体涂装。
      • （3）空气喷涂法
        • ②空气喷涂法是应用最广泛的一种涂装方法，几乎可适用于一切涂料品种，该方法的最大优点：可获得厚 薄均匀、光滑平整的涂层。缺点：涂料利用率较低，对空气的污染也较严重。
    • 3）金属涂层防腐施工方法
      • （1）金属热喷涂类型
        • 根据热源的不同，一般将金属热喷涂分为燃烧法和电加热法两大类。
      • （2）金属热喷涂工艺
        • 金属热喷涂工艺包括基体表面预处理、热喷涂、后处理、精加工等过程。
      • （3）金属热喷涂用材
        • 金属热喷涂采用的金属材料多是锌、锌铝合金、铝和铝镁合金，分为金属丝和金属粉末两种形式。
      • （4）金属热喷涂设备
        • 但其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。
    • 4）衬里防腐施工方法
      • （1）块材衬里
        • 块材衬里施工采用胶泥衬砌法。常用胶泥主要有水玻璃胶泥和树脂胶泥。
      • （2）纤维增强塑料衬里
        • 纤维增强塑料衬里是指以树脂为胶粘剂、以纤维及其织物为增强材料铺贴或喷射而形成的设备、管道衬里层。①铺贴法。② 喷射法。
      • （3）橡胶衬里
        • 橡胶衬里施工是采用粘贴法，把加工好的整块橡胶板利用胶粘剂粘贴在金属表面上，接口以搭边方式粘合。 橡胶衬里包括加热硫化橡胶衬里、 自然硫化橡胶衬里和预硫化橡胶衬里，
      • （4）塑料衬里
        • 塑料衬里是采用塑料板材或管材，以焊接、粘贴等方法衬砌在设备或管道的内表面。常用塑料衬里工程包 括软聚氯乙烯板衬里设备、氟塑料衬里设备和塑料衬里管道。
      • （5）铅衬里
        • 铅衬里的方法分为衬铅与搪铅两种。铅衬里适用于常压或压力不高、温度较低和静载荷作用下工作的设备； 真空操作的设备、受振动和有冲击的设备不宜采用。例如：铅衬里常用在制作输送硫酸的泵、管道和阀等 设施的衬里上。
      • （6）氯丁乳胶水泥砂浆衬里
        • 氯丁乳胶水泥砂浆衬里采用整体面层涂覆的方式。输水钢管通过离心机或管道喷涂机在钢管内壁形成水泥 涂层，主要是延长给水管道的使用寿命，保护水质，提高管道输水能力。考虑到设备、管道内部空间狭窄， 只适用于内部结构简单的设备、管道。设备、管道内部结构复杂的，施工困难、质量难以保证的，不宜选 用水泥砂浆衬里。
    • 5）阴极保护施工方法
      • （1）强制电流阴极保护系统
        • ①强制电流阴极保护系统由4 部分组成：电源设备、辅助阳极、被保护管道与附属设施。常用辅助阳极材 料有高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极、导电聚合物阳极和金属氧化物阳极等。
        • ②阳极四周宜填充焦炭、石墨等填充料。被保护的设备、管道与电缆的连接宜采用铝热焊或铜焊。应在地 面安装测试桩以检测阴极保护技术参数。
      • （2）牺牲阳极阴极保护系统
        • ①牺牲阳极阴极保护系统由 3 部分组成：牺牲阳极、被保护管道与附属设施。常用牺牲阳极材料包括：镁 及镁合金阳极、锌及锌合金阳极、铝合金阳极和镁锌复合式阳极，其中铝合金阳极主要用于海洋环境中管 道或设备的牺牲阳极保护。
        • ②施工方法：为了降低牺牲阳极的消耗率，提高阳极的电流效率，需在牺牲阳极周围填充填包料。牺牲阳 极的填包料由石膏粉、膨润土、工业硫酸钠组成，其质量百分比为 75：20：5。
• 2. 设备及管道防腐蚀施工技术
  • 2.1. 防腐蚀施工的基本要求
    • （1）施工环境温度宜为 10～30℃ , 相对湿度不宜大于 85%，或被涂覆的基体表面温度应比露点温度高 3℃。
    • （3）基体表面处理等级符合要求。基体表面的凹凸不平、焊接波纹和非圆弧拐角处，应采用耐腐蚀树脂 配制的腻子进行修补。腻子干透后，应打磨平整，并应擦拭干净，再进行底涂层施工。
    • （6）氟涂料、富锌涂料宜采用喷涂法施工。
  • 2.2. 地上设备及管道涂层施工
    • （1）底漆宜在焊接施工前进行涂装，但应将全部焊道留出，焊道两侧各 50mm 宽，如图 4.5-1 所示。焊道 底漆应在焊接施工（包括热处理和焊道检验等）完毕、系统试验合格，并办理工序交接后进行。
    • （2）中间漆、面漆涂装宜在焊接施工（包括热处理和焊道检验等）完毕、系统试验合格并办理工序交接 后进行，也可在焊接施工前进行涂装，但应将全部焊道留出，待试验合格后按要求进行涂装。
    • （5）涂漆前应对标识、焊接坡口、螺纹等特殊部位加以保护。
    • （6）除产品技术文件规定外，前一道漆膜表干后，方可涂下一道漆。
    • （7）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。
    • （8）刷涂：主要以腕力进行操作刷漆，漆刷应蘸少许涂料，以刷毛浸入涂料的部分为 1/3～1/2 为宜，蘸 漆后将漆刷在料桶内边轻抹一下，去除多余的涂料，以防止产生流坠或滴落。刷涂轨迹应纵横交错，避免 漏涂或薄厚不均。
    • （9）滚涂：将涂料倒入装有辊涂板的容器中，将辊子的一半浸入涂料，然后提起，在辊涂板上来回滚几 次，使辊子全部均匀浸透涂料，并把多余的涂料滚压掉。把辊子按 W 形轻轻地滚动，将涂料大致地涂布在 被涂面上，接着把辊子作上下密集滚动，将涂料均匀分布开，最后使辊子按一定的方向滚动，滚平漆面。
    • （10）空气喷涂：喷嘴与被喷面应垂直，喷嘴与被喷面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 。喷幅搭接的宽度宜为有效喷幅宽度 的 1/4～1/3 ，并应保持一致。
    • （11）高压无气喷涂：喷嘴与被喷面应垂直，喷嘴与被喷面的距离宜为 300～500mm 。如果枪嘴距离被涂 表面太近，会引起涂料堆积，漆膜厚度过大甚至产生流挂；如果枪嘴距离被涂表面太远，又会产生干喷或 过喷，涂料不能有效地呈液态附着而形成连续有效的漆膜。喷幅搭接的宽度宜为有效喷幅宽度的 1/6～1/4，并应保持一致。
  • 2.3. 衬里
    • 1）块材衬里
      • （1）设备接管内部衬管的施工，应在设备本体衬砌前进行。衬后应对衬管进行固定，直至胶泥固化，衬 管不得出现偏心或位移。
      • （2）当采用树脂胶泥衬砌块材时，应先在设备、管道表面均匀涂刷树脂封底料一遍。
      • （3）块材衬砌前，宜先试排。衬砌时，顺序应由低到高。阴角处立面块材应压住平面块材，阳角处平面 块材应压住立面块材。
    • 2）纤维增强塑料衬里
      • （1）手工糊制：封底层和修补层自然固化时间不宜少于 24h。
      • （2）间断法：上一层固化 24h 后，应修整表面，再铺衬以下各层。
      • （3）连续法：平面和立面 1 次连续铺衬的层数或厚度，层数不宜超过 3 层，厚度以不产生滑移，固化后 不起壳或脱层进行确定。
      • （4）喷射法：将玻璃纤维无捻粗纱切成 25～30mm 长度，与树脂一起喷射到金属表面，喷射厚度及纤维 含量应符合规定。
    • 4）塑料衬里
      • （1）从事塑料衬里焊接作业的焊工，应经培训考试合格持证上岗。
      • （2）软聚氯乙烯板采用粘贴法施工，当胶粘剂不能满足耐腐蚀和强度要求时，应在接缝处采用焊条封焊。
      • （3）氟塑料板焊接成型可采用热风焊、挤出焊或热压焊。
    • 5）铅衬里
      • （1）衬铅法施工：塔、罐与槽等设备的人孔、进出料口的焊接、铅板搭接方向应与介质流向一致。铅板 与设备内壁应紧密贴合，不得凹凸不平。
      • （2）搪铅法施工：搪铅设备基体表面处理后应露出金属光泽；直接搪铅法搪铅不应少于 2 层。间接搪铅 法应先在被搪铅表面采用加热涂锡法进行挂锡，挂锡厚度符合要求。搪铅时，每层应进行中间检查。厚度 应均匀一致，不应有夹渣、裂纹、鼓泡、气孔、焊瘤等缺陷。
    • 6） 内衬水泥砂浆防腐钢管
      • （1）在水泥砂浆衬里施工前应完成清扫、组对、焊接、无损检测、强度试验、严密性试验、外防腐层补 口补伤并验收合格。焊缝和搭接部位应采用氯丁乳胶泥找平，氯丁胶乳水泥砂浆采用的水泥强度不应小于 32.5MPa。
      • （2）氯丁胶乳水泥砂浆边摊铺边压抹，宜一次抹平，不宜反复抹压。当有气泡时应刺破压紧，表面应密 实。在立面或仰面施工时，当压抹面层厚度大于 10mm 时，应分层施工，分层抹面厚度宜为 5～10mm 。 待前一层干至不粘手时，再进行下一层施工。
      • （3）水泥砂浆抹面后，表面干至不粘手时，即可进行喷雾或覆盖塑料薄膜等进行养护。塑料薄膜四周应 封严，并应潮湿养护 7d ，再 自然养护 21d 后方可使用。
      • （4）埋地管水泥衬里补口施工：
        • ①公称直径 DN1000 及以上的管道水泥砂浆衬里补口，可采用手工涂抹。
        • ②采用单根预制生产的管道水泥砂浆衬里补口，可采用内衬短节法，如图 4.5-2 所示。