王利軍（河南省防腐企業(yè)集團(tuán)有限，河南 新鄉(xiāng) 453000）

煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火設(shè)計

王利軍（河南省防腐企業(yè)集團(tuán)有限，河南 新鄉(xiāng) 453000）

鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，具有較高的剛度水平和穩(wěn)定性，同時能夠有效應(yīng)對復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下的干擾因素，為生產(chǎn)流程提供安全的保護(hù)。煤化工生產(chǎn)領(lǐng)域中的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物的腐蝕性能要求較高，同時執(zhí)行較高的防火性能標(biāo)準(zhǔn)，需要設(shè)計人員重點關(guān)注相應(yīng)要求，提出針對性的設(shè)計方案，確保構(gòu)筑物符合使用要求。本文探討分析了煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，旨在提供一定的參考與借鑒。

煤化工；鋼結(jié)構(gòu)；防腐蝕；防火

1 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火設(shè)計的基本要點

鋼材作為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域中最為重要的材料類型，其防腐防火性能的要求相對更高，需要采取更為有效的保護(hù)體系以維持其使用壽命與安全性。下圖1為現(xiàn)行國標(biāo)下鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火保護(hù)體系。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火保護(hù)體系

1.1 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計要點

煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計的要點主要包括以下內(nèi)容：(1)首先應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)與整體布局進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，對化工生產(chǎn)區(qū)域的各項防腐影響要素進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，在布置規(guī)劃過程匯總對這部分腐蝕介質(zhì)存在區(qū)域進(jìn)行有效的規(guī)避；(2)鋼結(jié)構(gòu)材料選擇應(yīng)重點考慮去耐腐蝕性能水平，優(yōu)選低合金鋼材，常用的含銅鋼材的耐腐蝕性能要比Q235鋼提高50%-70%；(3)鋼結(jié)構(gòu)體表面積應(yīng)控制在較小水平范圍內(nèi)，以降低結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境的接觸面積，限制腐蝕作用的發(fā)生區(qū)域；(4)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)盡可能簡單，避免過多的節(jié)點與連接件位置存在附著物或水分造成的電化學(xué)腐蝕作用；(5)防腐施工操作環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，對鋼材料構(gòu)件進(jìn)行有效的清理，刷涂防銹涂層，保證焊接過程的有效性，避免夾渣問題導(dǎo)致的腐蝕作用，焊接過程保證防腐漆膜的完整性，出現(xiàn)損壞時應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

1.2 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計要點

煤化工鋼結(jié)構(gòu)在外界火災(zāi)高溫作用條件下，會形成熱熔現(xiàn)象，需要采用相應(yīng)的隔熱材料對環(huán)境熱傳導(dǎo)進(jìn)行限制，常見的防火形式為耐火磚或其他耐火材料隔熱體系。煤化工鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計主要包括以下幾點內(nèi)容：(1)外包層法設(shè)計要點。對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行外包層防火設(shè)計時，可選擇防火板作為主要防火構(gòu)筑物，也可以通過結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆成型或噴涂材料的形式進(jìn)行防火外包；(2)防火涂料法設(shè)計要點。通過在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部涂刷防火涂料的形式也能獲得理想的防火效果，在設(shè)計過程中需要重點考慮涂料的防火性能參數(shù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的匹配性，平衡協(xié)調(diào)涂層厚度與鋼結(jié)構(gòu)體系的重量關(guān)系；(3)水冷卻法設(shè)計要點。通過在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部空間預(yù)注水并實現(xiàn)其內(nèi)循環(huán)是提升體系防火性能作為直接的方法，設(shè)計環(huán)節(jié)中需要考慮低溫條件下的液體凍脹作用，應(yīng)合理選擇防凍劑；(4)屏蔽法設(shè)計要點。屏蔽防火法的應(yīng)用較為悠久，通過耐火材料做成墻體以隔絕火災(zāi)對于鋼結(jié)構(gòu)的熱熔影響，在設(shè)計環(huán)節(jié)需要滴防火材料性能、厚度、重量等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計，以維持防火性能水平。

2 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火設(shè)計中的要點環(huán)節(jié)分析

2.1 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計中的要點環(huán)節(jié)分析

(1)侵蝕作用分類。在煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計過程中，應(yīng)首先對生產(chǎn)環(huán)境中存在的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕進(jìn)行分類，具體分類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行。其中，規(guī)范針對的結(jié)構(gòu)腐蝕性分級，應(yīng)按照標(biāo)定的五種主要腐蝕物的腐蝕作用效果而確定。根據(jù)相應(yīng)的腐蝕分級進(jìn)行的鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計要點如下：(1)在腐蝕分類標(biāo)定為強(qiáng)腐蝕、中等腐蝕的條件下，煤化工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)避免選擇格構(gòu)式體系；(2)在腐蝕分類標(biāo)定為中等腐蝕的條件下，應(yīng)避免選擇角鋼T形截面或槽鋼工形截面，上述兩類截面在腐蝕分類標(biāo)定為強(qiáng)腐蝕時則不可采用。

(2)除銹方法和等級。在根據(jù)腐蝕作用分類確定鋼結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案后，應(yīng)根據(jù)腐蝕作用特征選擇相應(yīng)的除銹方法與等級，同時結(jié)合防腐底漆材料的選擇進(jìn)行除銹處理。對于鋼結(jié)構(gòu)體系中的承重構(gòu)件，其更換維修存在較高難度，應(yīng)適當(dāng)提升其除銹等級要求。同在實際操作中，鋼結(jié)構(gòu)體系的噴射除銹等級不低于Sat1/2級。

(3)防銹涂料的選用。防銹涂料的選用按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》中的細(xì)則規(guī)范進(jìn)行，涂層厚度應(yīng)保證防腐性能的有效性，按照弱侵蝕≥120fpm、中等侵蝕≥≥150fpm以及較強(qiáng)侵蝕≥200fpm的基本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并結(jié)合結(jié)構(gòu)特點與環(huán)境特征進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。此外，在煤化工鋼結(jié)構(gòu)體系在防腐涂層外通常會設(shè)置防火涂層，因此防腐涂層的設(shè)置可按照底漆涂層設(shè)計操作，整體厚度不宜小于100fpm。墻、屋面擦條，采用熱浸鍍鋅薄板直接加工成型，不外加其他涂層。

2.2 煤化工鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計中的要點環(huán)節(jié)分析

(1)廠房(倉庫)火災(zāi)危險性分類和耐火等級。《煤炭工業(yè)煤化工設(shè)計規(guī)范》中基本上涵蓋了煤化工的生產(chǎn)或儲存物品類別和耐火等級，個別沒有列出的建筑，按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》進(jìn)行分類。

(2)構(gòu)件耐火極限。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限設(shè)計內(nèi)容具體如下：二級耐火建筑丁、戊類廠房：梁柱可采用無防火保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一條款可知，所有二級耐火建筑屋面結(jié)構(gòu)和輸送機(jī)棧橋的上部輕鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)均不需要防火保護(hù)。三級耐火等級建筑丙類廠房：具體來說就是煤化工木材加工房、器材庫、棚。三級耐火等級建筑丁、戊類廠房：具體來說就是內(nèi)燃機(jī)車庫、汽車庫、消防車庫、水源及水處理建筑物，這些建筑應(yīng)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的耐火極限。變電所以及廠房貼建或內(nèi)置的變配電室，情況比較特殊，如采用鋼結(jié)構(gòu)，其防火設(shè)計應(yīng)符合《火力發(fā)電廠和變電所設(shè)計防火規(guī)范》的要求。

(3)防火涂料。防火涂料的類型選擇與使用需要按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》中的細(xì)則標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。對于需要進(jìn)行防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)廠房，通?？蛇x擇超薄型防火涂料以維持體系的載荷穩(wěn)定性，處于露天條件下的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件則選擇薄型露天用防火涂料，完成涂料刷涂后對構(gòu)件進(jìn)行整體耐火性能檢驗，確保其耐火極限符合設(shè)計規(guī)范要求。對于部分耐火極限標(biāo)準(zhǔn)要求為1.5 h以下的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，可選擇膨脹型防火涂料，而對于耐火極限標(biāo)準(zhǔn)要求為1.5 h以上或室外鋼結(jié)構(gòu)，則不能選擇該類型防火涂料。煤化工鋼結(jié)構(gòu)中的鋼桁架棧橋可選用膨脹型防火涂料，而其他工業(yè)廠房則應(yīng)采用非膨脹型防火涂料。需作防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，防銹底漆不得與防火涂料有化學(xué)反應(yīng)，這點在設(shè)計說明里面應(yīng)該特別注明。

3 結(jié)語

綜上所述，煤化工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕與防火設(shè)計是一項科學(xué)而系統(tǒng)性的工作，其中需要考慮的客觀因素較多，行業(yè)工作們應(yīng)結(jié)合煤化工企業(yè)的生產(chǎn)實際情況，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物的所處環(huán)境進(jìn)行有效的分析，準(zhǔn)確把握其所處的防腐蝕與防火條件，從而針對性的設(shè)計相應(yīng)防腐與防火體系，全面提升鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全性，為企業(yè)的正常生產(chǎn)創(chuàng)造有力條件。

[1]胡倫基.《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》設(shè)計使用介紹[J].建筑結(jié)構(gòu),2012,(03)：144-151.

[2]楊重楠,樂嘉龍.煤化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計[J].工業(yè)建筑,2015,(12)：88-90.

[3]方強(qiáng).鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計和保護(hù)[J].鋼結(jié)構(gòu),2012,(04)：43-

45+56.

王利軍(1979-)，男，漢族，河南省長垣縣人，現(xiàn)供職于河南省防腐企業(yè)集團(tuán)有限公司，工程師、國家一級注冊建造師、注冊造價工程師。