談鍍鉻車間的設(shè)計(jì)方法

董 鑫

(山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030009)

談鍍鉻車間的設(shè)計(jì)方法

董 鑫

(山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030009)

針對鍍鉻車間的特殊性，探討了鍍鉻車間防腐設(shè)計(jì)的方法，介紹了該車間選址過程中的注意事項(xiàng)，著重對工程的材料要求、結(jié)構(gòu)選型、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等進(jìn)行了分析研究，為類似工程的設(shè)計(jì)與施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

鍍鉻車間，材料，防腐，結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土

0 引言

國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，“世界工廠”地位的建立，對我們國家的生態(tài)污染已到非常嚴(yán)重的時候，生產(chǎn)建設(shè)也要以綠色為前提。以下對電鍍行業(yè)的鍍鉻部分進(jìn)行研究，談?wù)勎业慕?jīng)驗(yàn)及想法，由于鍍鉻生產(chǎn)工藝必定要使用鉻元素，也會產(chǎn)生汽態(tài)、液態(tài)鉻酸，固態(tài)鉻化物，而Cr6+對建筑材料有極強(qiáng)的滲透性，建筑須做科學(xué)嚴(yán)格的防護(hù)。鉻元素對自然環(huán)境及人體有極大的傷害(致癌、突變、四肢麻木、精神異常)，而且傷害是長久性的。因此，鍍鉻車間的防腐是非常必要的。

1 選址

首先選址必須遠(yuǎn)離水源地及生態(tài)區(qū)，在遠(yuǎn)離城市及人口聚集地的下風(fēng)區(qū)，要在有規(guī)模的工業(yè)園區(qū)，最好是集中的電鍍工業(yè)區(qū)，提高投資利用率，園區(qū)必須有正規(guī)專業(yè)的污水、污物處理系統(tǒng)，否則不宜建設(shè)鍍鉻生產(chǎn)線。

2 鍍鉻工藝

由于鉻表面易于鈍化，有極強(qiáng)的耐蝕性，常用于裝飾電鍍外層，厚度0.5 μm～1 μm，另一個特點(diǎn)是具有極高的硬度，HV=750～1 000，經(jīng)常用于有耐磨要求的場合，通常稱之為硬鉻。在社會生活中有廣泛的應(yīng)用。

含鉻廢水中主要含有Cr6+，Cr3+等離子，Cr6+必須先還原(藥劑可選用焦亞硫酸鈉)為Cr3+，然后中和沉淀而從水中去除。其反應(yīng)機(jī)理為：

Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓

處理工藝流程見圖1。

在電鍍鉻過程中，首先要選擇先進(jìn)工藝設(shè)備，能自收集主要鉻酸氣、鉻酸、鉻化合物，能自循環(huán)利用鍍鉻廢水。鉻酸氣要有收集裝置，不得任意排放；鉻酸收集要循環(huán)利用；鉻化物集中可靠收集，統(tǒng)一送專業(yè)處理機(jī)構(gòu)。

3 鍍鉻車間工程材料及要求

1)要選擇各類材料對不同介質(zhì)的適應(yīng)性，電鍍車間要選擇普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥宜摻入礦物摻合料。

2)結(jié)構(gòu)類型，布置和構(gòu)造的選擇，要有利于自身結(jié)構(gòu)的抗腐蝕，能有效地避免腐蝕物質(zhì)在構(gòu)件表面的積聚或能夠及時排除，便于防護(hù)層的設(shè)置和維護(hù)。

3)由于防腐層的設(shè)計(jì)使用壽命少于主體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)使用年限，所以次要構(gòu)件設(shè)計(jì)要考慮便于更換。

4)計(jì)算方法，超靜室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分析方法不應(yīng)采用塑性內(nèi)力重分布的分析方法。

5)混凝土結(jié)構(gòu)，框架要求現(xiàn)澆，因?yàn)楝F(xiàn)澆整體性好，沒有裝配混凝土框架的拼接點(diǎn)，而且在工業(yè)與民用建筑中使用更為廣泛?？蚺偶芙Y(jié)構(gòu)中屋架、屋面梁及吊車梁宜使用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，框排架柱采用實(shí)腹式矩形柱，混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力混凝土(先張法)由于是統(tǒng)一制作，質(zhì)量易保證，但是先張法采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)時，不應(yīng)采用塊件拼裝式結(jié)構(gòu)，因拼裝接縫處防腐不易處理，造成安全隱患，要采用整體結(jié)構(gòu)。混凝土強(qiáng)度等級不小于C40。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土中的鋼筋和鋼絞線要求，鋼筋直徑要大于6 mm,鋼絞線直徑要大于4 mm。比較先進(jìn)的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中也得到廣泛應(yīng)用，在本類工程中也比較適用，因?yàn)槠浞雷o(hù)和施工均相對容易，可做到定時更換,但必須做專業(yè)的透水試驗(yàn)確保其質(zhì)量。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在本工程中優(yōu)勢不明顯不多做介紹。另外上述構(gòu)件防腐還取決于混凝土的抗?jié)B性能(也就是混凝土的密實(shí)度)，所以施工時對混凝土的水泥用量和水灰比有嚴(yán)格要求，水泥用量一般要大于320 kg/m3,水灰比要在0.45以內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土水灰比要在0.40以內(nèi)。鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不小于40 mm。

注意事項(xiàng)：

a.樓梁板上開孔或管道、設(shè)備留孔處，孔洞的邊梁與孔洞邊緣的距離不宜小于200 mm。

b.梁、柱等承重構(gòu)件的縱向受力鋼筋宜采用HRB400且直徑大于16 mm。

c.澆筑在混凝土外的吊鉤、支護(hù)架、連接件等鋼制預(yù)埋件，要與混凝土內(nèi)鋼筋隔離開。必要的時候，混凝土梁、板、柱內(nèi)要設(shè)置預(yù)埋耐腐蝕套管。

d.澆筑在混凝土結(jié)構(gòu)外的鋼制連接件及預(yù)埋件要用耐腐蝕金屬制作的防護(hù)。

6)鋼結(jié)構(gòu)。

a.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和桿件形式對防腐有非常重要的影響，也就是說同樣的受力桿件受腐蝕表面積越小越好，各受力桿件受腐蝕影響要小，不能太薄，所以結(jié)構(gòu)中受力桿件不采用格構(gòu)式和冷彎薄壁型。應(yīng)采用實(shí)腹式或閉口截面，如門式剛架中水平支撐用鋼管比角鋼要好得多；對相對較薄的構(gòu)件要熱鍍浸鋅，如門式剛架中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的檁條、墻梁等。

b.必須用組合的桿件時，彼此間的空隙寬度要能滿足防護(hù)層施工和維修的要求。

c.梁、柱等重要受力構(gòu)件的鋼板厚度不小于6 mm，鋼管壁厚不小于4 mm，角鋼的厚度不小于5 mm。

d.門式剛架梁、柱等重要受力構(gòu)件采用熱軋H型鋼比焊接工字鋼要好得多，因?yàn)楣S制作，整體性好，沒有焊縫砂眼，質(zhì)量易保證。

e.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中要采用管形截面、球型節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用焊接連接的空心球節(jié)點(diǎn)。

f.材質(zhì)不同金屬接觸要采取隔離措施。

g.鋼結(jié)構(gòu)焊接，梁、柱等重要受力構(gòu)件和閉口截面桿件的焊縫，應(yīng)采用連續(xù)焊縫。角焊縫的焊腳尺寸不應(yīng)小于8 mm；厚度小于8 mm桿件角焊縫焊腳尺寸不應(yīng)小于桿件厚度。

h.焊條、螺栓、栓釘、節(jié)點(diǎn)板等連接構(gòu)件的耐腐蝕性能，不低于主體材料。螺栓直徑不應(yīng)小于12 mm。墊圈不應(yīng)采用彈簧墊圈。螺栓、栓釘、螺母應(yīng)采用熱鍍浸鋅。

i.基礎(chǔ)頂面宜高出地面300 mm，鋼柱柱腳要在混凝土基礎(chǔ)上并用聚合物混凝土包腳，高度、厚度均不小于200。

7)承重砌體結(jié)構(gòu)的材料選擇。磚砌體采用燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚，磚砌體強(qiáng)度等級不低于MU15。采用混凝土小型空心砌塊時，砌塊砌體強(qiáng)度等級不宜低于MU10。砌筑砂漿采用聚合物水泥砂漿，強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M10。如受大量易溶固態(tài)介質(zhì)作用且干濕交替時，承重砌體結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用砌體結(jié)構(gòu)、獨(dú)立磚柱、多孔磚和混凝土空心砌塊。不應(yīng)采用配筋砌體構(gòu)件。

8)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土，混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30?；A(chǔ)的埋置深度不應(yīng)小于2 m?；A(chǔ)鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不小于50 mm。

9)儲槽、污水處理池、排水溝的鋼筋混凝土，抗?jié)B等級不應(yīng)低于S8。側(cè)壁和底板的厚度大于200 mm。鋼筋混凝土內(nèi)表面要采用聚合物水泥砂漿找平，底板要采用聚合物水泥砂漿并找坡。受力鋼筋宜采用HRB400且直徑大于12 mm，間距小于200 mm，鋼筋的混凝土側(cè)壁保護(hù)層厚度不小于40 mm。鋼筋的混凝土底板保護(hù)層厚度不小于50 mm。排水溝、儲槽、污水處理池與地基土接觸的表面，要設(shè)置防水層。管道出入口應(yīng)設(shè)置在儲槽、污水處理池、排水溝的頂部。必須在側(cè)壁設(shè)置時，應(yīng)設(shè)置預(yù)埋耐腐蝕的柔性套管及防滲漏設(shè)施；套管與管道間的縫隙應(yīng)采用耐腐蝕材料填封。儲槽、污水處理池、排水溝的頂蓋應(yīng)用裝配式或設(shè)置不少于兩個供施工通風(fēng)用的孔洞。

4 鍍鉻車間工程防護(hù)

在現(xiàn)行工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范及現(xiàn)有常規(guī)防腐材料要求下，建筑的防腐使用年限不超過15年，所以須10年～15年重新進(jìn)行防腐處理。以下是具體處理方法：

1)對鋼筋混凝土及砌體防護(hù)。

a.混凝土基礎(chǔ)柱腳，環(huán)氧樹脂自流平2厚，聚合物水泥砂漿20厚，20厚耐酸磚，環(huán)氧膠泥灌縫，縫寬8～15，C20瀝青混凝土包腳，離出地面300 mm。

b.地面，環(huán)氧樹脂自流平2，聚合物水泥砂漿20厚，40厚耐酸磚，環(huán)氧膠泥灌縫，縫寬8～15，10～15厚密實(shí)水玻璃砂漿結(jié)合層(在墻裙處垂直翻起150高)，20厚1∶2水泥砂漿找平，120厚C25混凝土墊層，0.2厚塑料薄膜，基土找坡夯實(shí)，夯實(shí)系數(shù)不小于0.95。

c.墻面，氯磺化聚乙烯面涂料(3遍共100 μm)，氯磺化聚乙烯底涂料(2遍共60 μm)，15～20厚1∶2.5水泥砂漿抹平。

d.樓面，環(huán)氧樹脂自流平2，聚合物水泥砂漿20厚，40厚耐酸磚，環(huán)氧膠泥灌縫，縫寬8～15，10～15厚密實(shí)水玻璃砂漿結(jié)合層(在墻裙處垂直翻起150高)，20厚1∶2水泥砂漿找平，混凝土樓板。

e.頂棚，氯磺化聚乙烯面涂料(3遍共100 μm)，氯磺化聚乙烯底涂料(2遍共60 μm)，15～20厚1∶2.5水泥砂漿抹平。

f.地溝，40厚耐酸磚，環(huán)氧膠泥灌縫，縫寬8～15，10～15厚密實(shí)水玻璃砂漿結(jié)合層，2厚環(huán)氧玻璃鋼，鋼筋混凝土側(cè)壁，20厚1∶3 水泥砂漿找平，兩層3厚SBS改性瀝青防水卷材，120厚C25混凝土墊層，夯實(shí)土。

g.水池，40厚耐酸磚，環(huán)氧膠泥灌縫，10～15厚密實(shí)水玻璃砂漿結(jié)合層，2厚環(huán)氧玻璃鋼，聚合物水泥砂漿找平，鋼筋混凝土板，20厚1∶3水泥砂漿找平，兩層3厚SBS改性瀝青防水卷材，120厚C20混凝土墊層，夯實(shí)土。

h.水池頂，3厚環(huán)氧玻璃鋼，聚合物水泥砂漿找平，鋼筋混凝土頂板。

2)鋼結(jié)構(gòu)。

a.梁柱，氯磺化聚乙烯面涂料(3遍共100 μm)，環(huán)氧云鐵中間涂料(1遍70 μm)，環(huán)氧鐵紅底涂料(2遍共70 μm)。

b.維護(hù)，氯磺化聚乙烯面涂料(3遍共100 μm)。

3)管道，采用PVC。

5 結(jié)語

由于鍍鉻車間使用性能及功能的特殊性，因此鍍鉻車間在選址及設(shè)計(jì)方面需按相關(guān)規(guī)范依據(jù)執(zhí)行。本文通過對鍍鉻車間設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，為鍍鉻車間的設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)，以通過先進(jìn)的工藝及高質(zhì)量的施工，讓人民群眾用上綠色的鍍鉻產(chǎn)品。

[1] GBJ 136-90,電鍍廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 21900-2008,電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 21900-2008,工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 專業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧自流地坪的公司實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[Z].

Discussion on the design method of chromium plating workshop

DONG Xin

(Shanxi Mechanical and Electrical Design Research Institute, Taiyuan 030009, China)

According to the particularity of chromium plating workshop, this paper discussed the anti-corrosion design method of chromium plating workshop, introduced the matters needing attention in the workshop address selection, emphatically analyzed and researched the engineering material requirements, structure type selection and foundation design etc., accumulated experience for the design and construction of similarengineering.

chromium plating workshop, material, anti-corrosion, structure, reinforced concrete

1009-6825(2014)36-0011-02

2014-10-11

董 鑫(1980- )，男，工程師

TU273.5

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