化工建筑物腐蚀破坏原因及对策

辽宁省化工学会 辽宁沈阳 110200

建筑物是现代化工企业的主要组成部分之一,除车间建筑外,还包括许多支撑化工设备和管道的框架,以及塔、储罐、设备的基础及凉水塔等。这些钢筋混凝土结构大都暴露在恶劣的操作环境当中,很容易受到各种化学腐蚀介质的侵蚀破坏,大大缩短了它们的使用寿命。在氯碱企业,这种现象更为严重。

混凝土在通常条件下可以安全使用30～50年,但在化工企业,尤其是在氯碱企业、盐化企业,往往达不到这个年限。混凝土受到侵蚀,即使进行补强,效果也不好,这样会使得工人和设备经常处于不安全的环境,最终这些建筑物被迫提前退役。混凝土建筑的拆除、清理、改造、重建都要花费很大的人力物力。分析总结化工建筑物的腐蚀原因,采取积极措施延长其寿命,对老企业技改或新建企业施工,都有着重要的意义。

1 化工建筑物侵蚀的气象因素

1.1 气温

一些混凝土密度不够,使得其表面水分经常处于饱和状态,在四季气温交替变化中,特别是在冬季,容易产生冰融破坏,使混凝土表皮脱落松动到开裂。四季气温变化大的地区,建筑物一旦由于其他原因受损,混凝土在冬季也会产生冰融破坏。

1.2 湿度

混凝土侵蚀程度与空气湿度大小有关,若空气潮湿,则侵蚀严重。即使是在干燥季节,凉水塔附近也是一个高湿度的小环境。湿度大,特别是在操作环境有酸雾、碱雾等存在时,侵蚀会加速。

2 介质影响

2.1 地下水及工业污水

地下水含有Na+、K+、NH4+等,工业污水还含有大量酸、碱、盐等腐蚀介质。这些介质或者直接与混凝土反应生成可溶性盐使基础空蚀,或者在混凝土内部发生反应生成含结晶的盐类,体积膨胀,使混凝土松动破坏。

2.2 酸

酸是侵蚀混凝土的主要物质。它们或者与水泥中的Ca(OH)2反应生成溶性盐如CaCl2,使混凝土产生空洞,继而腐蚀钢筋,致使建筑物受到破坏;或者与水泥中的水化铝酸钙生成三水硫型水化硫铝酸钙,因其含有结晶水,体积增大,从而使混凝土受到胀裂,继续腐蚀钢筋使建筑物最后遭到破坏。

2.3 碱

碱对混凝土的破坏有两种情况:当碱渗入多孔的混凝土时,与空隙空气中的CO2反应生成CaCO3,体积扩大,使混凝土受到破坏;另一种情况是,碱与混凝土里砂石中的碱活性部分反应而发生膨胀,使混凝土龟裂破坏。

2.4 盐

NaCl等有很强的渗透力和溶解性,其对混凝土的破环一定程度上超过酸的危害。它能渗入多孔的混凝土内部,在干湿交替变化条件下产生盐结晶,因体积增大,使混凝土受到破坏。

2.5 油

油对化工建筑物破坏不明显。但在长期受到油污染的部位,油可能逐渐渗入混凝土内部,使钢筋与混凝土粘结强度减小,导致局部发生破坏。

3 防护对策

各化工企业所处地理位置不一样,自然条件有差异,腐蚀介质也不同,但是防护对策还是有着共同点。

3.1 设计

(1)设计中要尽量减少混凝土建筑,工艺布置尽量合理、集中,以减少侵蚀范围和对象,从而缩小防护范围。

(2)厂房与工艺支撑分立,构筑物几何尺寸不可太复杂,从而减少死角,减少腐蚀介质残留的可能性。屋面、楼面要设计合理的排水坡度,排水要集中排放。

(3)要有合理的配筋率。若配筋率过大,筋蚀后会引起应力值升高,更容易使混凝土开裂;而配筋率过小,筋蚀后则易发生危险。

(4)注意通风干燥。

文章在以TDOA为主要思想的基础上,介绍了GCC-PHAT算法并针对其局限性进行了改进,设计了基于线性预测残差的广义互相关时延估计算法。该算法引用了端点检测技术、LPC算法和IIR平滑滤波,有效解决了GCC-PHAT无法应用于信噪比较低的环境下的问题。根据测试,声源定位的方位误差在100 mm范围内,方向角的误差在±5度范围,准确度较高,可以应用于现实环境中。

3.2 施工

(1)向施工单位交底,说明化工建筑物的施工特点及要求,在组织管理上落实质量保证。

(2)技改中要清除原腐蚀物,回填土要用新土。新施工要设法查明地质情况,降低地下水位。

(3)混凝土浇灌要保证一次成型,做到浇捣密实无空洞、无死角。

(4)施工中要保持钢筋不移位,保证混凝土达到预定的设计厚度。推荐化工混凝土水泥保护板厚度在25～30mm,梁为 35～55mm。

(5)对特殊部位施工要加倍小心防护,比如屋面、墙裙、基础、屋檐,这些部位都是可能最先发生腐蚀的地方。

(7)原有化工企业新建混凝土时,混凝土配料拌和水不得随意取用循环水,更不得使用工业下水。

3.3 外防护

外防护对化工混凝土构筑物特别重要。化工企业中腐蚀性介质有时虽然没有直接泄漏到建筑物上,但是各种烟尘、盐雾、酸雾、碱雾等都会与空气形成气溶胶,附着于构筑物表面,从而产生破坏作用,使混凝土疏松脱落,危及混凝土的工程安全性。尤其非浇捣性的水泥砂浆抹面因其疏松多孔,保护性能不足,此时选用各种合宜的防腐涂料就显得更为重要。

目前涂料种类繁多,化工企业可根据装置的实际情况选择使用过氯乙烯漆、有机硅树脂漆、氯磺化聚乙烯漆等。

对于最易受蚀部位,还可用玻璃丝布加树脂包裹。外加涂料施工时,混凝土要保持清洁干燥,否则会因保护层与混凝土结合不牢而失去保护意义。

3.4 工艺操作

生产车间进行工艺变动时,尽可能不要破坏混凝土。迫不得已必须在楼面开孔时,应对露筋和创面及时进行防腐和修补处理。

企业要保持良好的操作状态,日常生产中减少跑、冒、滴、漏,使生产岗位清洁干燥,这是延长混凝土建筑物寿命的重要措施。

总之,只要充分利用好以上各种措施,一定可以在化工建筑物的防腐工作中取得良好效果。