Phân tích sơ đồ chống ăn mòn kết cấu thép nhà máy điện vùng ven biển

Các nhà máy nhiệt điện lớn có số lượng lớn kết cấu thép (như khung thép nồi hơi, kết cấu thép nhà máy…) và các thiết bị, đường ống bố trí ngoài trời. Kết cấu thép có ưu điểm là kết cấu nhẹ và tính chất cơ học toàn diện tốt, nhưng thép tiếp xúc với môi trường sẽ chịu nhiều dạng ăn mòn khác nhau, nếu không được bảo vệ hoặc cách ly khỏi các điều kiện ăn mòn thì kết cấu thép sẽ dần bị oxy hóa, cuối cùng là mất khả năng làm việc. Đối với các nhà máy điện nằm ở khu vực ven biển, do đặc điểm độ ẩm cao và nhiệt độ cao quanh năm, hàm lượng muối trong khí quyển cao và môi trường ăn mòn cục bộ của nhà máy điện như tro bay, sulfur dioxide và ngưng tụ hơi nước nên các yếu tố ăn mòn khác nhau phải được xem xét đầy đủ để thiết kế và áp dụng phương án chống ăn mòn sơn phù hợp hơn. Để đạt được khả năng chống ăn mòn lâu dài, giảm số lượng lớp sơn phủ lại, kéo dài mục đích sử dụng.

Trong bài báo này, một nhà máy điện đang được xây dựng ở khu vực ven biển phía đông nam có hai triệu khung thép lò loại siêu tới hạn làm đối tượng, giới thiệu minh họa các lớp phủ giàu kẽm tương đối hoàn thiện hiện nay, kẽm nhúng nóng, nguyên lý bảo vệ kẽm phun lạnh của ba loại sơ đồ chống ăn mòn và môi trường phù hợp, lập kế hoạch xây dựng, hiệu suất chống ăn mòn, cảm biến và bộ truyền động, chi phí bảo trì tiếp theo và chi phí vòng đời giúp so sánh toàn diện giữa ba loại sơ đồ chống ăn mòn, Cuối cùng đưa ra sơ đồ đề xuất tối ưu hóa.

Nguyên lý thiết kế sơn chống ăn mòn nhà máy điện

Ý tưởng thiết kế sử dụng sơn chống ăn mòn nói chung là tùy theo môi trường ăn mòn hoặc môi trường, điều kiện xử lý bề mặt khác nhau, sử dụng các thành phần khác nhau của lớp phủ sơn, và theo yêu cầu về tuổi thọ bảo vệ và kết quả so sánh kinh tế kỹ thuật để xác định độ dày lớp phủ của lớp phủ. “Sơn phủ và vecni – Bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép bằng hệ thống sơn bảo vệ”), môi trường khí quyển khu vực dự án được phân loại là cấp C4; Theo độ bền của sơn, tuổi thọ thiết kế của sơn có 3 tiêu chuẩn: ngắn hạn, trung hạn và dài hạn. Hiện nay, tuổi thọ thiết kế sơn của hầu hết các nhà máy nhiệt điện là 10~15 năm.

2. Phân tích tóm tắt phương án chống ăn mòn của dự án

2.1 Phân loại phương án chống ăn mòn

Lớp phủ hoặc lớp phủ là phương pháp chống ăn mòn được sử dụng phổ biến nhất. Bằng cách phủ thép với độ dày nhất định của vật liệu dày đặc, thép và môi trường ăn mòn hoặc môi trường ăn mòn được tách ra, để đạt được mục đích chống ăn mòn. Trước đây, sơn sử dụng dầu khô hoặc dầu bán khô và nhựa tự nhiên làm nguyên liệu chính nên thường được gọi là “sơn”. Các phương án sơn chống ăn mòn thông dụng hiện nay chủ yếu bao gồm sơn giàu kẽm, mạ kẽm nhúng nóng và phun kẽm lạnh.

2.2 Dung dịch mạ kẽm nhúng nóng

Mạ kẽm nhúng nóng có thể thu được lớp bảo vệ kẽm dày đặc và dày đặc, có hiệu quả bảo vệ tốt. Tuy nhiên, quy trình thi công mạ kẽm nhúng nóng rất nghiêm ngặt. Trong quá trình vận hành thực tế, nếu không kiểm soát tốt các thông số kỹ thuật mạ kẽm nhúng nóng thì tuổi thọ bảo vệ chống ăn mòn của các bộ phận mạ kẽm nhúng nóng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Do khối lượng hạn chế và nhiệt độ mạ kẽm nhúng 400 ~ 500 oC, kết cấu thép sẽ tạo ra sự thay đổi ứng suất nhiệt và thậm chí biến dạng nhiệt, đặc biệt đối với ống thép liền mạch, các bộ phận kết cấu hộp, v.v. Đồng thời, mạ kẽm nhúng nóng bị giới hạn bởi kích thước của rãnh mạ và vận chuyển, khiến cho việc thi công nhiều bộ phận lớn rất bất tiện; Ngoài ra, lượng ô nhiễm trong quá trình xử lý lớn, chi phí xử lý nước thải, khí thải cũng cao. Khi lớp kẽm được tiêu thụ trong khoảng 15 năm, nó không thể mạ lại mà chỉ có thể bị oxy hóa. Không có phương tiện nào khác để đảm bảo tuổi thọ của kết cấu thép.

Xuất phát từ những hạn chế nêu trên, mạ kẽm nhúng nóng chỉ được sử dụng rộng rãi ở các lưới thép của thang cuốn trong các nhà máy điện.

2.3 Sơ đồ phủ giàu kẽm

Do sơn lót giàu kẽm có chức năng che chắn tốt nên nhiều công trình sử dụng sơn epoxy giàu kẽm làm kết cấu thép ngoài trời, máy móc phụ trợ và sơn lót đường ống. Quá trình phủ giàu kẽm thường được coi là một lớp sơn lót epoxy giàu kẽm 50 ~ 75μm, hai lớp sơn trung gian sắt epoxy 100 ~ 200μm, hai lớp sơn phủ polyurethane trên cùng 50 ~ 75μm, với tổng độ dày màng khô là 200 ~ 350μm. Trong môi trường ăn mòn cao của các nhà máy điện ven biển, thời gian bảo vệ của các lớp phủ thông thường rất ngắn. Ví dụ, giai đoạn đầu của dự án Nhà máy điện Guohua Ninghai và giai đoạn đầu của dự án Nhà máy điện Haimen Quảng Đông, sau khi hoàn thành từ 2 đến 3 năm sẽ xuất hiện rỉ sét quy mô lớn. Việc bảo trì chống ăn mòn phải được thực hiện nhiều lần trong suốt vòng đời của nhà máy.

2.4 Sơ đồ phun kẽm lạnh

Kẽm phun lạnh có độ tinh khiết cao hơn 99,995% nhờ nguyên tử hóa chiết xuất bột kẽm, chất đặc biệt của phản ứng tổng hợp các sản phẩm đơn thành phần, lớp phủ màng khô chứa hơn 96% kẽm nguyên chất, sự kết hợp giữa mạ kẽm nhúng nóng và phun kẽm (nhôm) và lớp phủ giàu kẽm, ưu điểm của nguyên lý bảo vệ tương tự như mạ kẽm nhúng nóng, bảo vệ kép với bảo vệ catốt và bảo vệ hàng rào, So với kẽm phun nóng kẽm nhúng nóng truyền thống có khả năng chống ăn mòn tốt hơn.

Tốc độ oxy hóa của kẽm phun lạnh giảm đi đáng kể do nhiệt độ xử lý thấp. Cấu trúc phun lạnh làm cho tỷ lệ giãn nở nhiệt và co ngót lạnh cũng rất thấp, do đó hiệu suất bảo vệ kẽm phun lạnh tốt hơn. Yêu cầu xử lý bề mặt kẽm phun lạnh tương đối thấp. Kẽm phun lạnh không chỉ có thể được áp dụng trong xưởng mà còn có thể được áp dụng tại chỗ mà không bị giới hạn về kích thước và hình dạng phôi. Sản phẩm kẽm phun lạnh không chứa bất kỳ thành phần kim loại nặng nào như chì và crom, đồng thời dung môi không chứa benzen, toluene, methyl ethyl ketone và các dung môi hữu cơ khác nên rất an toàn và vệ sinh khi sử dụng. Dựa vào những ưu điểm trên, quy trình phun kẽm lạnh được ứng dụng rộng rãi trong quá trình bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép ngoài trời của các nhà máy điện vùng ven biển.

2.5 So sánh các phương án chống ăn mòn

Bảng 1 so sánh các phương án chống ăn mòn thường được sử dụng ở ba nhà máy nhiệt điện nêu trên. Lấy hai điều kiện làm việc, sau đó làm việc với chúng tôi, chẳng hạn như khung thép cho lò nung trong nhà máy điện ở vùng ven biển, kết quả thu được từ việc tham khảo ý kiến của nhà sản xuất lớp phủ chống ăn mòn như sau: nếu sử dụng sơ đồ lớp phủ giàu zn (sử dụng sơn "Haihong Elder"), lớp sơn lót 65μm, lớp phủ trên cùng 80μm và lớp phủ giữa 180μm được áp dụng, chi phí vật liệu được áp dụng là khoảng 7 triệu RMB. Nếu sử dụng kẽm phun lạnh, độ dày của kẽm phun lạnh là 180μm (bao gồm sơn chống thấm và sơn phủ), chi phí vật liệu sơn trong nước khoảng 8 triệu nhân dân tệ, chi phí sơn nhập khẩu khoảng 40 triệu nhân dân tệ. Xét rằng sơ đồ kẽm phun lạnh có thể được bảo trì miễn phí trong 15 năm, thì sơ đồ phủ giàu kẽm cần được sơn lại và sửa chữa sau mỗi 5 đến 7 năm, việc bảo trì khó khăn hơn. Lợi ích kinh tế trong 15 năm của phương án phun kẽm lạnh vẫn lớn hơn so với phương án phủ giàu kẽm.

Từ những phân tích và so sánh ở trên, có thể thấy rằng phương án phun kẽm lạnh có ưu điểm là chống ăn mòn lâu dài, tránh phải bảo trì nhiều lần, khả năng thích ứng ăn mòn tốt, thi công và bảo trì thuận tiện, chi phí tuổi thọ thấp. Đối với các kết cấu thép lớn như khung thép nồi hơi, bài báo này khuyến nghị phương án chống ăn mòn phun kẽm lạnh.

3 kết luận

Do điều kiện môi trường và khí hậu đặc biệt của các nhà máy điện ở khu vực ven biển, nên ưu tiên phương án chống ăn mòn phun kẽm lạnh cho khung thép của nồi hơi ngoài trời và kết cấu thép trong khu vực nhà máy, đồng thời nên áp dụng phương án ngâm kẽm nóng cho tấm lưới của bệ nhà máy điện. Đề nghị chủ đầu tư chú ý đến xu hướng giá cả của mạ kẽm phun nguội, ưu tiên phương án mạ kẽm phun lạnh nếu chi phí vừa túi tiền và chỉ xem xét phương án mạ kẽm phun nguội nếu giá vượt quá dự toán đầu tư ban đầu.