氯碱工业厂房结构的防腐蚀设计

第３６卷第２３期　２　０　１　０年８月　山　西　建　筑　Ｓ］　ＩＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３６　ＮＯ．２３　Ａｕｇ．２０１０　・７３・　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）２３—００７３．０２　氯碱工业厂房结构的防腐蚀设计　詹小君　摘要：结合防腐规范中对化学腐蚀介质作用下工业建筑的设计要求，对氯碱工业厂房结构的防腐处理及结构构件的表　面防护等设计过程中的注意事项作了归纳，以确保氯碱工业厂房的使用寿命。　关键词：氯碱工业厂房，结构构件，防腐蚀设计，表面防护　中图分类号：ＴＵ３１８　文献标识码：Ａ　氯碱工业是基础化学工业中腐蚀最为严重的化工原料生产　氯碱厂房钢筋混凝土结构构件不但要承受各种荷载的作用，　部门之一。其生产过程中所处理的物料以及生产的中间产品或　还要承受化学腐蚀介质的腐蚀作用。结构构件的裂缝和混凝土　成品，比如食盐水、湿氯气、盐酸、熔融碱等都是腐蚀性极强的介　施工的缺陷以及混凝土本身的空隙都是腐蚀介质侵蚀的路径，混　质，这些强腐蚀性介质一般在特制设备、管道内运行，但生产过程　凝土及钢筋的腐蚀将使构件承载力下降。因此，在钢筋混凝土结　对钢筋混凝土构件的裂缝控制、构造措　中的“跑、冒、滴、漏”以及工厂排放的废水、废气、废渣中夹带排出　构厂房的防腐蚀设计中，的腐蚀性介质，对厂房结构构件有较强的腐蚀作用。　施、表面防护均应采取相应控制处理措施，并相应提高结构承载　表１　结构混凝土的基本要求　项目　强　笔者曾多次参与某氯碱化工企业对其生产装置及厂房的例　力的耐腐蚀储备，提升厂房结构自身的抗腐蚀能力。　行安全检查，发现部分厂房结构构件腐蚀严重而影响到企业的正　常生产。因此，如何防止和控制化学腐蚀性介质对化工厂房结构　的腐蚀，确保厂房的合理使用寿命，是我们设计人员在今后的工　作中需认真探索的课题，本文对此作一论述。　腐蚀性等级　由　弱　最低混凝土强度等级　最小水泥用量／ｋｇ・ｉＴＩ一　最大水灰比　Ｃ４０　３４０　０　４０　Ｃ３５　３２０　０．４５　Ｃ３０　３ｏｏ　０，５０　１　结构防腐蚀设计中的注意事项　１．１厂厉结构选型　最大氯离子含量（水泥用量的百分比）　０　Ｏ８　Ｏ．１０　０．１０　根据《防腐规范》３．１．４条腐蚀性介质对建筑材料的腐蚀等级　的不同，恰当的选择厂房结构形式，对确保厂房结构的合理使用　寿命十分关键。钢筋混凝土结构承载力高、易于施工、易于表面　注：１）预应力混凝土构件最低混凝土强度等级应比表中提高一个级别；最大氯　离子含量为水泥用量的０．０６％。２）当混凝土中掺人矿物掺合料时，“水泥　用量”为“胶凝材料用量”，“水灰比”为“水胶比”（下同）　腐蚀性介质对构件的腐蚀一般是由外表向内部逐步进行的。　防护等优点是工业建筑优先选用的结构形式之一，因而氯碱企业　混凝土的抗渗性能对腐蚀的速度起重要影响。混凝土的抗渗性　中常见的厂房结构多为现浇钢筋混凝土框架（或排架）结构；钢结　能主要决定于混凝土的密实度，而对混凝土密实度起控制作用的　构自重轻、施工周期短、造价低，但耐火及耐腐蚀性能极差，工程　是水灰比和水泥用量。因此，在腐蚀环境下，结构混凝土的基本　中较少采用，当一些次要构件业主要求采用轻钢结构时，设计中　要求不得低于表１的要求。　要有便于更换的处理措施。而砌体结构对化工生产装置厂房而　控制建筑物构件横向裂缝及裂缝宽度也是防腐蚀设计的要　致钢筋的锈蚀。故裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值不得大　于表２的要求。　建筑结构，１９９９（４）：４５—４９．　跃，高立人．阪神大地震后日本ＲＣ建筑抗震评估与加　言，因其抗水平推力差，抗爆炸冲击力以及抗震性能差等因素，一　点之一。构件裂缝宽度过大，在腐蚀性介质的直接作用下，将导　般极少选择用于厂房的承重结构。　１．２钢筋混凝土结构　此，只要刚度取得合理，地震作用虽然增加，但结构变形仍然减　小。实践证明，大多数结构增设剪力墙后，将使结构变形减小，这　［３］ＪＧＪ　１１６—２００９，建筑抗震加固技术规程［Ｓ］．　时，地震作用主要由剪力墙抵御，框架结构中的内力与变形大大　［４］王减小，从而达到抗震加固的目的。　参考文献：　固［Ｊ］．建筑结构，２００１，３１（７）：６０—６２．　［５］程绍革，任卫教．钢筋混凝土框架结构抗震加固方法综述　［Ｊ］．建筑科学，２００１，１７（３）：４－７．　［１］周柄章．我国建筑抗震技术的发展水平与成就［Ｊ］．建筑技　术，１９９７，２８（１２）：８３３—８４０．　［２］戴国莹，李德虎．建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题［Ｊ］．　［６］　韦承基，程绍革．抗震加固原理与方法［Ｊ］．建筑科学，２００１，　１７（３）：１—３９．　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ＣＨＥＮ　Ｚｉ・ｇａｎｇ　ＱＩＡＮ　Ｂｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｈｅｓｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｅｎｅｒ￣ｒｅｉｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｎｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｓ　ｏｆ　ｓｅｉｅｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．Ｉｔ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｃｏｍｍｏｎ　ｕｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｒａｔｉｏｎａｌｅｓ，ＳＯ　ａＳ　ｔｏ　ＳＯｌｖｅ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｓ　ｉｅｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｉｓｍｉｃ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｒａｔｉｏｎａｌｅ，ｍｅｔｈｏｄ　收稿日期：２０１０—０４—１９　作者简介：唐小君（１９６４一），男，工程师，二级注册建筑师，中盐湖南株洲化工集团设计院，湖南株洲４１２００４　・７４・７　．　　．２第３　０　６卷藿　智　１　０　８年　月　　・ｔ　Ｊ－４　西　建　筑且经常冲洗的楼面、地面，受强腐蚀性易溶盐作用且易溶盐会吸　ｌ　结构种类　ｌ　强腐蚀　ｌ　中腐蚀　ｌ　弱腐蚀　ｌ　湿潮解的地面均需设隔离层，隔离层的材料应根据具体情况决　定。采用块状材料面层时，面层与结合层的材料应有适当的搭　Ｉ钢筋混凝土结构ｌ　三级０．１５　ｒｎｒｎ　Ｉ　三级０　２０　ｉｒｆｎ　ｌ三级０．２０　ｍｒｎ　ｌ　ｌ预应力混凝土结构ｌ　一级　Ｉ　一级　　ｌ二级　ｌ　ｌ注：裂缝控制等级的划分应符合现行国家标准ＧＢ　５００１０混凝土结构设计规范ｌ　ｌ　的规定　ｌ　配。敞开式厂房地面及室外散水、明沟、腐液收集池的防腐要协调　一致。地面防护还应处理好垫层、排水、挡水、伸缩缝等有关问题。　在气态介质和固态粉尘介质作用下，混凝土结构、钢结构和　２．２结构及构件的表面防护　砌体结构的表面涂层选取常需根据介质的腐蚀性等级和防护层　使用年限以及涂层耐酸、耐碱、耐候、耐磨的特性等因素综合确　定。以电解厂房屋盖系统的预应力混凝土折线形屋架及屋架钢　支撑体系的表面防护为例，电解产生的湿氯气温度高，并伴有大　表３混凝土保护层最小厚度　量的水蒸气和盐雾的杂质，这些强腐蚀介质对厂房屋盖钢筋混凝　构件类别　强腐蚀　中、弱腐蚀　土结构和钢结构均为强腐蚀作用。依据《防腐规范》对防腐涂层　板墙等面形构件　３５　３０　粱柱等条形构件　４０　３５　设计要求以及《防腐规范》附录Ｃ“防腐蚀涂层配套”的规定，对预　基础　‘　５０　５０　应力钢筋混凝土折线形屋架、大型屋面板底面及屋架钢支撑进行　１．３钢结构　基层处理后选择表面涂层涂刷。混凝土构件的基层处理可采用　对于钢结构构件或杆件来说，受腐蚀后强度和刚度削弱明　稀释的环氧涂料刷１遍再用腻子找平。钢材基层要加强除锈处　显，太薄的杆件一旦腐蚀便很快丧失承载力。因此，氯碱化工企　理，钢材的锈蚀等级及除锈等级按现行国家标准ＧＢ／Ｔ　８９２３—１９８８　业在强腐蚀性介质作用下的建（构）筑物受力构件的选型应慎用　涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级的规定，钢材除锈等级还与　钢结构做主要的承重结构，并对钢构件的除锈和表面防护处理引　涂层的品种以及构件的重要性有关。由于防腐涂层价格较普通　起高度重视。腐蚀性等级为强、中时，桁架、柱、主梁等重要受力　装饰材料昂贵，涂层厚度及使用年限应综合项目投资的总体要求　构件不应采用格构式和冷弯薄壁型钢。钢结构杆件截面的厚度　而定。防腐涂层必须定期涂刷，以确保结构的耐久性。对于参考　应符合下列规定：１）钢板组合的杆件不小于６　ｉＴｌｎ２。２）闭口截面　使用年限一般以５年～１０年为宜。　杆件不小于４　Ｉｎｌｎ。３）角钢截面的厚度不小于５　ｉｎｌｎ。桁架、柱、　２．３浅基础与垫层的防护　主梁等重要钢构件和矩形闭口截面杆件的焊缝应采用连续焊缝。　厂房浅基础埋于地面以下，很难定期进行检查和维修，为了　角焊缝的厚度不应小于杆件厚度与８　ｒｎｌｎ之间的较小者。　确保厂房结构的安全，在强、中腐蚀介质作用下的基础及地基梁　１．４浅基础　要进行表面防护处理。基础与地基梁可按腐蚀性介质的性质和　基础的耐久性是结构安全使用的关键。氯碱工业产品中的　作用程度、基础的重要性分别进行防护。　烧碱以及氯气处理用的硫酸等酸碱强腐蚀性介质渗入土壤后，能　３结语　使地基土膨胀，造成上部结构的破坏。故基础材料的选择和基础　氯碱工业项Ｅ１各工序的主要腐蚀性介质各不相同，对建筑材　埋深应满足：１）基础应采用素混凝土、钢筋混凝土或毛石混凝土；　料的腐蚀各不相同，设计过程中要区别对待，认真总结。而控制　２）素混凝土和毛石混凝土的强度等级不应低于Ｃ２５；３）钢筋混凝　“腐蚀源”，加强厂房结构自身的抗腐蚀能力和加强结构构件表面　土的混凝土强度等级宜符合表１的要求；４）生产过程中，当有硫　防护是项目防腐设计的重点和难点，需要设计方各工种间通力协　酸、氢氧化钠、硫酸钠等介质泄漏作用能使地基土产生膨胀时，埋　作，认真分析腐蚀介质种类、浓度、温度、作用方式等对厂房的腐　深不应小于２　ｍ；５）生产过程中，当有腐蚀性介质泄漏作用时，埋　蚀特性，合理选择耐腐材料，精心指导施工，做好厂房定期维修管　深不应小于１．５　ｍ；６）基础附近有腐蚀性溶液的储槽或储罐的地　理工作，使工程项目既经济，又美观、安全，使用寿命合理。　坑时，基础的底面应低于储槽或地坑的底面不小于５００　ｒｎｌｒｌ。基　参考文献：　础回填土要采用未受腐蚀介质腐蚀的黏土回填，并分层夯实。　［１］ＧＢ　５００４６—２００８，＿ｒ－，＿ｌｋ建筑防腐蚀设计规范［ｓ］．　２建筑防护　’　［２］　ＧＢ／Ｔ　５０４７６．２００８，混凝土结构耐久性设计规范［ｓ］．　２．１楼地面　［３］国家标准管理组，中国工程建设标准化协会防腐蚀委员会，　化学＿ｘ－，３ｋ部建筑设计技术中心站．建筑防腐蚀材料设计与　厂房楼、地面面层材料的选择既要满足防腐要求，还要满足　施工手册［Ｍ１．北京：化学工业出版社，２０ｏ３．　设备和管道安装、维修的冲击要求以及耐磨、耐候性、耐温性的要　求。麻石及耐酸砖等材料是理想的防酸（氢氟酸除外）、碱介质的　［４】０８Ｊ３３３，建筑防腐蚀构造［Ｓ］．　［５］　胡奕弟，温留汉．钢筋锈蚀对混凝土构件的影响分析［Ｊ］．山　面层材料，工程上较为常用，其砌筑的胶结料及勾缝材料等防腐　材料的选择应根据腐蚀介质的不同慎重选取，承受腐蚀介质作用　西建筑，２００９，３５（８）：９０．９１．　Ｏｎ　ａｎｔｉ－－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｃｈｌｏｒ・－ａｌｋａｌｉ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ＴＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｊｕｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｎｔｉ・・ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａ・－　ｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ＳＵｌＴＩＳ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎａｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｏｃｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ＳＯ　ａＳ　ｔＯ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｌａ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ