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浅谈工业厂房的防腐设计
摘 要 针对化工行业的生产特点，就工业厂房的建筑防腐设计要点、材料选择乃至方案的确定进行粗浅的归纳、总结与探讨。
关键词 工业建筑 防腐

1．概述
在工业设计院中，许多人往往认为建筑专业是辅助专业，仅是配配门窗而已，没多少技术含量。。。而我认为：建筑专业虽然是辅助专业，但并不是没有多少技术含量，在工业建筑设计中，尤其是化工行业的建筑设计中，有着两大最为突出的特点，一个是防火防爆，另一个就是防腐。若防腐设计不当，就会直接影响建、构筑物的使用和耐久性，会给企业造成巨大的经济损失。所以，工业建筑的防腐设计尤为重要。要做好防腐设计，就必须有较宽的知识面、较高的专业技术水平和认真钻研的科学态度。
现就工业建筑的防腐设计作一浅析：
1。基本概念
1．1腐蚀：在工业生产中，由于酸、碱、盐及溶剂、粉尘等介质的作用，使建筑材料发生物理或化学破坏的现象。
1．2易溶介质：温度在20℃时，在水中≥2g/l的碱、盐类介质。
1．3难溶介质：温度在20℃时，在水中<2g/l的碱、盐类介质。
1．4易吸湿介质：温度在20℃时，相对平衡湿度≥60%的碱、盐类介质。
1。5难吸湿介质：温度在20℃时，相对平衡湿度<60%的碱、盐类介质。
2．腐蚀性分类
2．1酸性腐蚀：受到酸的作用而产生的腐蚀。其腐蚀性主要取决于酸的强度。
2．2碱性腐蚀：受到碱的作用而产生的腐蚀。
2．3盐的腐蚀：在化学性质上，盐分为⑴中性
盐，即强酸和强碱生成的盐，这种盐呈中性，不具有腐蚀性；⑵酸性盐，即强酸和弱碱生成的盐，这种盐呈酸性，具有腐蚀性；⑶碱性盐，即弱酸和强碱生成的盐，这种盐呈碱性，也具有腐蚀性。在物理性质上，大多数的盐在干湿交替和存在温差的条件下，都会出现结晶膨胀，因而会对混凝土、粘土砖和木材等建筑材料产生物理破坏作用。
3． 建筑防腐设计的要点
3． 1了解、熟悉生产工艺
在每个工程的设计中，生产的产品、所用的原料以及在整个工艺流程中所涉及到的添加剂和中间产品等，由于其中的某种介质可能会对建、构筑物产生腐蚀，所以，首先应当对工艺流程有足够的了解，应当清楚整个流程由哪些装置组成、每个装置的作用以及哪些装置中的介质具有腐蚀性，其腐蚀性介质的强度和浓度，以及腐蚀性介质的作用机理。以便有针对性的选择经济适用的材料，采用合理的防护构造，防止由于腐蚀性介质的作用而影响建筑物和构筑物的使用和耐久性。
3．2熟悉设计规范，做好主要部位的防腐
3．2．1地面的防腐
地面，在有腐蚀性介质存在的建筑物中，它是基础的第一道防线，倘若地面的防腐做不好，那么基础的安全性将受到严重的威胁，同时，所有支撑在地面上的建、构筑物支柱、设备支架、管架支座等都将直接受到破坏，由此可见，地面的防腐至关重要。
在化工厂的建筑设计中，往往厂房的面积很大，而大多数情况是需要防腐的部位仅限于局部，若整个地面都做防腐，势必会使工程造价增加很多。要想做到经济合理，就需要我们积极配合工艺专业，共同研究制定一个合理的布局，尽量将腐蚀性区域集中布置，并用围堰将其与非防腐区域分隔开,以便做到局部设防，节省投资。
比如：在云南南磷氯碱树脂项目 “氢气处理、氯化氢合成及盐酸” 的防腐设计中，在6.500平面的右下方集中布置了氯化氢合成炉和取样冷却器等设备，其中腐蚀性介质之一是浓度为31%的盐酸。按照上述原则首先划分了防腐区域，如下图所示：

并针对浓盐酸这种介质，选择了可以耐各种浓度酸的花岗岩板作面层、耐≤31%盐酸的环氧胶泥作结合层和嵌缝材料。
由于装置区内存在的腐蚀性介质、以及因设备跑、冒、滴、漏所致的土壤中常有腐蚀性介质存在，对地面的基础垫层构成了一定程度的威胁。针对基础垫层，《工业建筑防腐蚀设计规范》第5.1.7.2条做出了明确的规定：“地面垫层不得采用三合土、四合土、灰土等材料”。而对于其上的混凝土垫层的选择，《工业建筑防腐蚀设计规范》第5.1.7.1条也做出了较为详细的规定：“室内地面垫层的混凝土强度等级不宜低于C15，厚度不宜小于120mm, 室外地面垫层的混凝土强度等级不宜低于C20，厚度不宜小于150mm。室外地面、面积较大的地面、树脂类整体地面或地基有可能产生不均匀变形时，垫层内宜配置钢筋。”（起到加强整体性，防止面层开裂的作用）。在腐蚀较重的烧碱厂的设计中，我们大多采用了配筋的混凝土垫层。至于地面面层的防腐，就相对比较复杂一些了。由于这层是直接与腐蚀性介质相接触的材料，是防腐的关键部位，把面层处理好是至关重要的。那么，首先是面层材料的确定：根据腐蚀性介质的性质、浓度和酸碱性强弱以及工作环境等，具体情况需要具体分析。一般情况下，腐蚀性介质的浓度越高，腐蚀性越强。但也有些特殊情况需要引起注意，例如：≥70%的浓硫酸，不但具有强腐蚀性，还具有强氧化性，因此，许多防腐材料已不能适用，选择范围十分有限。作为首选，我认为若是常温下使用，花岗岩最为合适，（但并非所有的花岗岩都耐腐蚀，设计中需注意核查！）它具有化学稳定性强，适用范围广，硬度大、抗重力冲击等特点，被广泛地应用于防腐地面的面层，但地面上的地沟和地坑的面层，就宜选择耐酸砖了，它的特点是适用范围广、规格小、便于铺砌。因此，更适合用于面积小、操作空间有限的地沟、地坑及小型设备基础的面层防腐。
在青海环氧丙烷工程中“环氧丙烷”工段的防腐地面就是这样处理的，具体做法如下图：

并且在地沟的防腐设计中，遇到防腐部分与非防腐部分相接（防腐部分位于下游）处，应使防腐部分沟底低于非防腐部分，以避免沟内残留的腐蚀性液体漫延到非防腐部分，造成破坏。如下图所示：

另外，地沟和地坑的盖板以及地漏的选材也不容忽视。由于浓硫酸的强氧化性能使铸铁表面生成一层保护性钝化膜而不再继续腐蚀，因此，在浓硫酸作用下的金属配件宜选用铸铁材料制作。无独有偶，抵御浓硝酸作用的金属材料宜选用铝也是出于同样的道理。
另外，对于呋喃类树脂、乙烯基类树脂和不饱和聚脂类中的双酚A型、二甲苯型树脂来说，浓的烧碱却比稀的烧碱腐蚀性小；而对于水玻璃类材料来说，耐浓酸性能就要比耐稀酸性能好。
3．2．2构件表面的防腐
构件表面的腐蚀往往是由气态和固态（粉尘）腐蚀性介质造成的。气态腐蚀性介质的腐蚀作用是由于它部分的溶解于空气中的水分，形成腐蚀性溶液而产生的。固态腐蚀性介质的腐蚀作用是由于它吸收了空气中的水分，形成饱和的腐蚀性溶液而产生的。那么，气态腐蚀性介质的腐蚀性强弱就取决于它是难溶介质还是易溶介质，若是难溶介质，就几乎不具有腐蚀性，只有易溶介质才具有腐蚀性。同样道理，固态腐蚀性介质的腐蚀性强弱取决与它是难吸湿介质还是易吸湿介质。对于易溶介质和易吸湿介质，环境的相对湿度都会对其腐蚀性强弱产生重大影响。因此，对于构件表面的防腐，要特别注意厂区的气候条件，先弄清楚当地的平均相对湿度后，才能决定对气态和固态腐蚀性介质是否需要设防。大体上说，我国西北地区多风、少雨，昼夜温差较大，所以平均相对湿度就小。而我国江南及华南地区高温、多雨，昼夜温差较小，所以平均相对湿度就大。当相同的气态和固态腐蚀性介质作用在这两种截然不同的地域时，前者就可能不需要设防，而后者就必须妥善地进行防腐处理。例如：“云南南磷氯碱树脂项目”地处云南，当地的年平均相对湿度为72%，该项目中的许多工段均有氯气存在，根据防腐规范的规定，当相对湿度为60%~75%、空气中氯气的含量为0.1~1mg/m3时，对钢的腐蚀性等级为中，对钢筋混凝土、混凝土及砖砌体的腐蚀性等级为弱和无。所以，对钢结构我们采用了室内外均适用的、可防酸性腐蚀的氯磺化聚乙烯涂料：底漆中间漆和面漆各二道，并按其施工要点确定了除锈等级Sa2 级。
在确定构件表面的防腐方案时，除了严格遵守国家规范、正确选材之外，还应当注意一些细部的处理，如混凝土构件中经常结露的部位，受干湿交替的作用，会导致局部腐蚀加重。另外楼板上洞口边缘及底面处，常会因介质流淌而加重腐蚀。对于上述这些部位，应根据腐蚀性等级采用玻璃钢或涂料加强防护，如下图：

还有一个不容忽视的问题，就是地面埋件的防腐处理。地面埋件是用以固定那些支撑在地面的钢构件的重要部分，由于种种原因地面常会积存一些腐蚀性液体，若地面埋件不加以防护，会很快被腐蚀掉，进而导致这些钢构件失去支撑。所以，《工业建筑防腐蚀设计规范》第5.1.15条是这样规定的：“支撑在地面的钢构件，应设置耐腐蚀的底座，钢柱、钢支架的底座高度不宜小于250mm；。。。。。。”。有关部门根据述规范条款，编制出了具体的构造做法：将埋件埋在地面上凸起的、高度不小于250mm混凝土墩上。但在大量的工程实践中，我们发现这种做法非常不便于地面埋件的改动（这种改动常会发生）。于是在标准图的基础上，将构造做法加以改进：先将埋件埋在地面上，待钢柱、钢支架等安装完再做防护。如下图所示：

上述改进受到了业主和施工单位的好评。
钢构件表面的防腐一般都以刷涂料为主。我们除了根据当地的气候特点、腐蚀性介质的性质、状态以及需要防护的部位和材料等因素，正确地选择涂料的品种及涂刷厚度和方法之外，还应注意到除锈的问题，因为刷涂料的防腐效果是与基层的除锈密切相关的，因此，除锈是一个不容忽视的环节，应在防腐设计中，综合考虑当地的施工条件和业主的经济实力，在符合《工业建筑防腐蚀设计规范》表5..4.7的规定的条件下，制定出合理的除锈标准。
3．2．3围护结构的防腐
3．2．3．1墙体的防腐：除了遇到强腐蚀性等级，需在水泥砂浆表面再刷厚度≥100µm的涂料或聚合物水泥浆两遍之外，其余的腐蚀性等级抹水泥砂浆面层即可。
3．2．3．2门窗的防腐：一般情况下，应首选塑料窗，并且塑料窗的配件应采用不锈钢和工程塑料，工厂大门宜选用平开钢木大门，并刷防腐涂料，而不宜选用金属推拉门、卷帘门等。遇氯、氯化氢等气体和氢氧化钠粉尘时，按《工业建筑防腐蚀设计规范》第5. 5. 2.3条规定：“不得采用铝合金窗”。
3．2．3．3屋面的防腐：为了防止含有腐蚀性介质的雨水漫流而腐蚀墙面，屋面宜采用有组织排水，且排水构件也应选用玻璃钢或硬聚氯乙烯制作。为了防止具有腐蚀性的粉尘大量堆积在屋面而加重腐蚀，《工业建筑防腐蚀设计规范》第5。6。2。2条规定：不应采用刚性防水和压形钢板、水泥、混凝土瓦屋面。且不宜设女儿墙。
4． 防腐设计中的材料选择
在防腐设计中最重要的一个环节就是材料的选择。我们常会发现，能防御同一种腐蚀性介质的材料有很多种，要想从中选出最为合适的材料，就需要了解各种材料的特点，并结合工程的具体情况，从以下几个方面进行分析比较：
首先要考虑的是适用对象。它涉及到腐蚀性介质的物理性质和化学性质，以及其存在的状态和浓度（对液态而言）。
第二要考虑的是适用条件。与此相关的是：当地的气候特点，若属于严寒地区，就应选择耐低温的材料，若属于炎热地区，就应选择耐较高温度的材料。除此之外，还要考虑需防腐的部位是否受压力、震动、撞击和磨擦等。
第三要考虑的是经济条件。对于工程投资较紧张的业主，应该以经济观念为重，在各个环节上精打细算，在防腐设计，尤其是选材方面，在不违反规范的条件下，为业主节省每一分钱。
第四要考虑的是施工条件。有些防腐材料对施工过程中的原料配比、操作方法及养护等各个步骤的要求都比较严格，而有些防腐材料是因施工方法比较复杂。这就要看施工单位的能力、水平和经验是否能胜任来决定所采用的防腐材料。否则，虽选择了最佳的防腐材料，但收效却要大打折扣、甚至为零了。
以上是我在多年的工业建筑设计中不断学习、探索、积累、提升出来的一些认识、体会和经验。与此同时，我对防腐设计的认知也在不断的加深，防腐设计涉及的知识面非常广泛，并且知识更新的速度也很快，这就要求我们要不断学习新东西、接受新事物，要不停顿地紧跟历史发展的步伐，力求为工业建筑做好每一项防腐设计，为建设节约型社会尽自己一份微薄之力。

参考文献
《建筑设计资料集》8（二版） 中国建筑工业出版社
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046-95 中国计划出版社
《建筑防腐蚀材料设计与施工手册》 《工业建筑防腐蚀设计规范》国家标准管理组
中国工程建设标准化协会防腐蚀委员会 编
化学工业部建筑设计技术中心站
《建筑防腐蚀设构造》J331-1～2 中国建筑标准设计研究所出版