煤化工钢结构防腐蚀与防火设计

1 煤化工钢结构防腐蚀与防火设计的基本要点

钢材作为当前建筑工程领域中最为重要的材料类型, 其防腐防火性能的要求相对更高, 需要采取更为有效的保护体系以维持其使用寿命与安全性。下图1为现行国标下钢结构防腐蚀与防火保护体系。

1.1 煤化工钢结构防腐蚀设计要点

煤化工钢结构防腐设计的要点主要包括以下内容: (1) 首先应对建筑结构与整体布局进行有效协调, 对化工生产区域的各项防腐影响要素进行准确的分析, 在布置规划过程汇总对这部分腐蚀介质存在区域进行有效的规避; (2) 钢结构材料选择应重点考虑去耐腐蚀性能水平, 优选低合金钢材, 常用的含铜钢材的耐腐蚀性能要比Q235钢提高50%-70%; (3) 钢结构体表面积应控制在较小水平范围内, 以降低结构与外界环境的接触面积, 限制腐蚀作用的发生区域; (4) 结构体系应尽可能简单, 避免过多的节点与连接件位置存在附着物或水分造成的电化学腐蚀作用; (5) 防腐施工操作环节应严格按照规范进行, 对钢材料构件进行有效的清理, 刷涂防锈涂层, 保证焊接过程的有效性, 避免夹渣问题导致的腐蚀作用, 焊接过程保证防腐漆膜的完整性, 出现损坏时应进行修补。

1.2 煤化工钢结构防火设计要点

煤化工钢结构在外界火灾高温作用条件下, 会形成热熔现象, 需要采用相应的隔热材料对环境热传导进行限制, 常见的防火形式为耐火砖或其他耐火材料隔热体系。煤化工钢结构防火设计主要包括以下几点内容: (1) 外包层法设计要点。对钢结构进行外包层防火设计时, 可选择防火板作为主要防火构筑物, 也可以通过结构现浇成型或喷涂材料的形式进行防火外包; (2) 防火涂料法设计要点。通过在钢结构构件外部涂刷防火涂料的形式也能获得理想的防火效果, 在设计过程中需要重点考虑涂料的防火性能参数与设计标准的匹配性, 平衡协调涂层厚度与钢结构体系的重量关系; (3) 水冷却法设计要点。通过在钢结构构件内部空间预注水并实现其内循环是提升体系防火性能作为直接的方法, 设计环节中需要考虑低温条件下的液体冻胀作用, 应合理选择防冻剂; (4) 屏蔽法设计要点。屏蔽防火法的应用较为悠久, 通过耐火材料做成墙体以隔绝火灾对于钢结构的热熔影响, 在设计环节需要滴防火材料性能、厚度、重量等参数进行合理设计, 以维持防火性能水平。

2 煤化工钢结构防腐蚀与防火设计中的要点环节分析

2.1 煤化工钢结构防腐蚀设计中的要点环节分析

(1) 侵蚀作用分类。在煤化工钢结构防腐设计过程中, 应首先对生产环境中存在的钢结构腐蚀进行分类, 具体分类标准应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》进行。其中, 规范针对的结构腐蚀性分级, 应按照标定的五种主要腐蚀物的腐蚀作用效果而确定。根据相应的腐蚀分级进行的钢结构防腐设计要点如下: (1) 在腐蚀分类标定为强腐蚀、中等腐蚀的条件下, 煤化工钢结构设计应避免选择格构式体系; (2) 在腐蚀分类标定为中等腐蚀的条件下, 应避免选择角钢T形截面或槽钢工形截面, 上述两类截面在腐蚀分类标定为强腐蚀时则不可采用。

(2) 除锈方法和等级。在根据腐蚀作用分类确定钢结构体系设计方案后, 应根据腐蚀作用特征选择相应的除锈方法与等级, 同时结合防腐底漆材料的选择进行除锈处理。对于钢结构体系中的承重构件, 其更换维修存在较高难度, 应适当提升其除锈等级要求。同在实际操作中, 钢结构体系的喷射除锈等级不低于Sat1/2级。

(3) 防锈涂料的选用。防锈涂料的选用按照《钢结构设计手册》中的细则规范进行, 涂层厚度应保证防腐性能的有效性, 按照弱侵蚀≥120fpm、中等侵蚀≥≥150fpm以及较强侵蚀≥200fpm的基本标准执行, 并结合结构特点与环境特征进行适当调整。此外, 在煤化工钢结构体系在防腐涂层外通常会设置防火涂层, 因此防腐涂层的设置可按照底漆涂层设计操作, 整体厚度不宜小于100fpm。墙、屋面擦条, 采用热浸镀锌薄板直接加工成型, 不外加其他涂层。

2.2 煤化工钢结构防火设计中的要点环节分析

(1) 厂房 (仓库) 火灾危险性分类和耐火等级。《煤炭工业煤化工设计规范》中基本上涵盖了煤化工的生产或储存物品类别和耐火等级, 个别没有列出的建筑, 按《建筑设计防火规范》进行分类。

(2) 构件耐火极限。钢结构构件耐火极限设计内容具体如下:二级耐火建筑丁、戊类厂房:梁柱可采用无防火保护的金属结构。根据这一条款可知, 所有二级耐火建筑屋面结构和输送机栈桥的上部轻钢围护结构均不需要防火保护。三级耐火等级建筑丙类厂房:具体来说就是煤化工木材加工房、器材库、棚。三级耐火等级建筑丁、戊类厂房:具体来说就是内燃机车库、汽车库、消防车库、水源及水处理建筑物, 这些建筑应达到规范规定的耐火极限。变电所以及厂房贴建或内置的变配电室, 情况比较特殊, 如采用钢结构, 其防火设计应符合《火力发电厂和变电所设计防火规范》的要求。

(3) 防火涂料。防火涂料的类型选择与使用需要按照《钢结构设计手册》中的细则标准进行。对于需要进行防火保护的钢结构厂房, 通常可选择超薄型防火涂料以维持体系的载荷稳定性, 处于露天条件下的钢结构构件则选择薄型露天用防火涂料, 完成涂料刷涂后对构件进行整体耐火性能检验, 确保其耐火极限符合设计规范要求。对于部分耐火极限标准要求为1.5h以下的钢结构构筑物, 可选择膨胀型防火涂料, 而对于耐火极限标准要求为1.5 h以上或室外钢结构, 则不能选择该类型防火涂料。煤化工钢结构中的钢桁架栈桥可选用膨胀型防火涂料, 而其他工业厂房则应采用非膨胀型防火涂料。需作防火保护的钢结构建筑, 防锈底漆不得与防火涂料有化学反应, 这点在设计说明里面应该特别注明。

3 结语

综上所述, 煤化工钢结构防腐蚀与防火设计是一项科学而系统性的工作, 其中需要考虑的客观因素较多, 行业工作们应结合煤化工企业的生产实际情况, 钢结构构筑物的所处环境进行有效的分析, 准确把握其所处的防腐蚀与防火条件, 从而针对性的设计相应防腐与防火体系, 全面提升钢结构的整体稳定性与安全性, 为企业的正常生产创造有力条件。

摘要：钢结构是当前工业生产领域中应用较为广泛的结构形式, 具有较高的刚度水平和稳定性, 同时能够有效应对复杂生产环境下的干扰因素, 为生产流程提供安全的保护。煤化工生产领域中的钢结构构筑物的腐蚀性能要求较高, 同时执行较高的防火性能标准, 需要设计人员重点关注相应要求, 提出针对性的设计方案, 确保构筑物符合使用要求。本文探讨分析了煤化工钢结构防腐蚀与防火设计的相关内容, 旨在提供一定的参考与借鉴。

关键词：煤化工,钢结构,防腐蚀,防火

参考文献

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[3] 方强.钢结构防火设计和保护[J].钢结构, 2012, (04) :43-45+56.