海水淡化廠設(shè)施腐蝕與防護(hù)

王向會(huì)　董雪

摘 要：沿海地區(qū)的海水淡化廠建設(shè)，防腐蝕設(shè)計(jì)是十分重要的，針對(duì)海水淡化廠防腐蝕設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本文分析了對(duì)設(shè)備、構(gòu)筑物腐蝕的要素和腐蝕機(jī)理，并提出了防腐蝕的技術(shù)方法及措施，以保證海水淡化廠實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的運(yùn)營。

關(guān)鍵詞：海水淡化廠；構(gòu)建物；防腐蝕

中圖分類號(hào)：TQ016.5+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）08-093-02

海水淡化廠內(nèi)構(gòu)筑物內(nèi)表面、設(shè)備、工藝管道因海水腐蝕，短期內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)混凝土剝蝕、開裂、鋼筋銹蝕，設(shè)備殼體被破壞，管道內(nèi)部腐蝕等現(xiàn)象。有些時(shí)候，僅考慮了與海水接觸面的防腐措施，未考慮海水環(huán)境和近海土壤環(huán)境的腐蝕問題，包括壓力、溫度、光照、大氣鹽霧、介質(zhì)化學(xué)特性（pH、O2、CO2等）、介質(zhì)流速等因素的影響。投入的研究也很少，從而忽視了這些因素對(duì)廠內(nèi)設(shè)施的有害影響。所以，在很多情況下必須采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施，也就是說在設(shè)計(jì)、施工和設(shè)施使用過程中采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，否則，會(huì)產(chǎn)生對(duì)水廠設(shè)施的破壞，甚至喪失使用功能。

1 海水的水質(zhì)

1.1 腐蝕性離子（見表1）

2 海水對(duì)水廠設(shè)施的腐蝕機(jī)理

2.1 混凝土腐蝕

這類腐蝕，主要包括溶出性腐蝕和陽離子交換型腐蝕。溶出性腐蝕是由于海水與水泥相互作用，成分發(fā)生了劇烈變化，表層中的Mg2+和CO32-呈結(jié)合狀態(tài)，滲入混凝土的海水中含大量NaCl，這種成分就會(huì)溶解水泥的大多數(shù)組分，形成海水對(duì)混凝土的腐蝕。陽離子交換型腐蝕，主要是由于海水中MgCl和MgSO4與混凝土中的Ca2+產(chǎn)生陽離子交換作用，形成可溶性CaCl，隨擴(kuò)散而被帶出，導(dǎo)致混凝土孔隙率和滲透性提高，形成腐蝕。

2.2 金屬腐蝕

從腐蝕因素來講，包括化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。電化學(xué)腐蝕是金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。金屬在海水環(huán)境、海水和近海土壤中的腐蝕都屬于這一類型。物理腐蝕是由于海水的物理溶解作用而引起的破壞。

海水淡化廠設(shè)備和金屬管道主要受到金屬腐蝕的影響。

3 地下、半地下構(gòu)筑物及基樁的防腐蝕

3.1 防腐蝕設(shè)計(jì)

根據(jù)腐蝕性分區(qū)確定基樁所處地基環(huán)境的腐蝕性海水種類、土壤成分及作用程度、構(gòu)筑物的重要性及其特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性、施工的方便性等因素綜合考慮。

3.2 混凝土要求

3.2.1 改善混凝土組分

基礎(chǔ)混凝土的基本要求見表3。

3.2.2 提高混凝土質(zhì)量控制

鋼筋混凝土的裂縫控制：強(qiáng)腐蝕時(shí)為三級(jí)0.15mm；中至弱腐蝕時(shí)為三級(jí)0.20mm。

鋼筋保護(hù)層最小厚度為50mm?；A(chǔ)應(yīng)設(shè)墊層，墊層采用C20混凝土，厚度不小于100mm；中腐蝕及強(qiáng)腐蝕時(shí)，應(yīng)采用耐腐蝕材料墊層，如瀝青混凝土（厚100mm）、碎石灌瀝青（厚150mm）、聚合物水泥混凝土（厚100mm）等。當(dāng)采用摻入外加劑的混凝土，且其性能滿足防腐蝕要求時(shí)，墊層、基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁可以不做表面防護(hù)，外加劑選用防腐阻銹抗?jié)B劑，提高混凝土的密實(shí)度。

4 金屬腐蝕的控制

4.1 合理設(shè)計(jì)

整體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量考慮消除或減少腐蝕條件的出現(xiàn)。設(shè)備應(yīng)考慮能通暢地將物料完全標(biāo)準(zhǔn)排放、便于清洗和檢查以及減少縫隙等。泵閥等的配置應(yīng)做到不發(fā)生滴漏，應(yīng)能方便地進(jìn)行檢查和維修。金屬板間的連接應(yīng)盡量不采用疊接，避免鉚接。負(fù)載應(yīng)力或殘余應(yīng)力可能引起應(yīng)力腐蝕時(shí)，應(yīng)降低負(fù)載應(yīng)力或消除殘余應(yīng)力。不同金屬材料連接時(shí)，應(yīng)盡量采用電位相近的金屬。

4.2 改變腐蝕環(huán)境

防止空氣中氧的滲人或消除介質(zhì)中的溶解氧可以減輕碳鋼的腐蝕。在不引起相變（如冷凝）的前提下，降低溫度對(duì)控制腐蝕是有益的。就控制腐蝕而言，將pH調(diào)至中、堿性范圍比在酸性范圍更有利。向海水中添加緩蝕劑也是控制腐蝕的重要方法之一。一般來說，在密閉系統(tǒng)或循環(huán)系統(tǒng)中，若添加緩蝕劑的全年費(fèi)用較低，并且不引起其他副作用，是比較理想的做法。

4.3 耐腐蝕覆蓋層

使用具有耐腐蝕性能的金屬或非金屬材料覆蓋在基體金屬表面，使海水與金屬基體隔離，可以選擇金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層。金屬覆蓋層包括電鍍、噴鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍、熱擴(kuò)散滲鍍等，復(fù)合鋼板和金屬襯里也可以包括在內(nèi)。非金屬覆蓋層是采用耐蝕的非金屬材料涂覆或粘貼在基體金屬表面上。其防腐作用主要是靠隔離效應(yīng)。

4.4 電化學(xué)保護(hù)

在很多情況下，金屬的腐蝕是由于腐蝕電池的作用，即屬于電化學(xué)腐蝕。在一定條件下，極化作用可以降低金屬的腐蝕速率。可以通過強(qiáng)制電流或采用犧牲陽極兩種途徑實(shí)現(xiàn)陰極極化過程。從原理上講，一切金屬均可進(jìn)行陰極保護(hù)。陽極保護(hù)是迫使被保護(hù)金屬進(jìn)行陽極極化，從原理上講，陽極極化將加速金屬的溶解過程，因此，不是所有的金屬都能進(jìn)行陽極保護(hù)的。只有在陽極電流作用下，能建立鈍態(tài)并生成穩(wěn)定鈍化膜的金屬才有可能采用陽極保護(hù)法。

5 工藝管道和設(shè)備的腐蝕與防護(hù)

5.1 產(chǎn)生腐蝕的因素

海水本身的腐蝕性是導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備腐蝕的主要原因，而其他因素也不容輕視。包括原有防腐涂層體系的設(shè)計(jì)未考慮海洋大氣嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境；節(jié)點(diǎn)及腐蝕薄弱部位未做防腐加強(qiáng)設(shè)計(jì)；設(shè)備底漆和面漆不配套造成的局部面漆脫落，表面處理未達(dá)到涂料涂裝標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境濕度變化大，構(gòu)成干濕交替腐蝕環(huán)境，都會(huì)導(dǎo)致涂層體系的失效。另外，環(huán)境介質(zhì)中氯離子的存在，一方面，增強(qiáng)了電化學(xué)腐蝕的導(dǎo)電性，促進(jìn)腐蝕過程的發(fā)生；另一方面，由于氯離子具有較強(qiáng)的滲透性，并且與金屬離子形成絡(luò)合物，也加速了腐蝕過程。

5.2 涂料涂層防腐

5.2.1 涂層的防腐作用

隔離作用：當(dāng)物件表面涂有涂層時(shí)，涂層使物件與腐蝕介質(zhì)隔開，起到屏蔽作用；腐蝕介質(zhì)不能直接接觸被涂物件，起到防腐蝕作用。

緩蝕作用：某些涂料的底層含有一些阻蝕性顏料，如紅丹、鋅鉻黃等。

電化學(xué)保護(hù)作用：常用耐腐蝕涂料，如過氯乙烯漆、瀝青漆、酚醛漆、環(huán)氧漆、聚氨醋漆、氯化橡膠漆、、氯磺化聚乙烯漆及其配套底漆。

5.2.2 表面處理目的

大部分的涂層缺陷都是來自于不良的表面處理。任何涂料在處理不良的表面上都無法發(fā)揮其最佳性能。高等級(jí)的表面處理質(zhì)量將會(huì)延長涂料的壽命。表面的任何油污、油脂、水垢、沉淀物及其他雜質(zhì)或污染物均須采用水洗或噴砂法進(jìn)行清理。在涂抹任何防護(hù)涂層前，須停止水或外界雜質(zhì)的滲透，并且須給基底分配適當(dāng)?shù)臅r(shí)間使其完全干燥。表面處理包括結(jié)構(gòu)處理、表面清理和表面粗糙度改善。

5.2.3 涂層施工及保護(hù)

涂裝前應(yīng)先對(duì)金屬表面進(jìn)行外觀檢查，確保金屬的表面清潔度和表面粗糙度滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)所選用的涂料的物理性能、施工條件和被涂管道和設(shè)備的形狀選擇涂裝方法和涂刷工藝。表面預(yù)處理與涂裝之間的間隔時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，在一般現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境條件下，應(yīng)在4h內(nèi)涂裝完畢；車間作業(yè)或濕度較低的晴天，最長不應(yīng)超過12h。當(dāng)被涂刷鋼結(jié)構(gòu)表面的溫度低于露點(diǎn)以上3℃，或空氣相對(duì)濕度大于85%時(shí)，除非設(shè)計(jì)另有說明，否則應(yīng)停止現(xiàn)場施工作業(yè)。

6 結(jié)語

海水是淡化海水廠的主要介質(zhì)，其對(duì)構(gòu)筑物、設(shè)備和工藝管道的腐蝕是長期存在的，而且非常復(fù)雜。隨著海水淡化產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的不斷發(fā)展，耐久性觀念會(huì)逐步滲透到設(shè)計(jì)、施工、管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，防腐技術(shù)一定會(huì)發(fā)揮更大的作用。