煤矿钢结构防腐蚀方法评述

1、煤矿钢结构防腐蚀方法评述1、钢结构腐蚀及其危害 钢铁由于强度高、易加工、成本较低等优势广泛应用于国民经济 和人民生活的各个领域。但由于氧气水份和其它腐蚀介质的作用，钢 铁很容易发生腐蚀，最终被氧化成疏松的腐蚀产物而彻底失效，它给 人类带来了巨大的经济损失和危害。目前，世界钢铁的年产量约 7 亿 吨，其中每年约有 1.4 亿吨因腐蚀而消耗掉，同时由于钢铁腐蚀造成 的停产，效率降低、成本增高、产品污染和人身事故等间接损失更是 难以估算。煤矿钢结构是结构支护、提升重物等关键的承力部件，这些钢结 构受到大气、工业气体、烟雾、露水、雨水等介质的作用而产生腐 蚀。如果不对这些钢结构进行有效的防护，其服役奉

2、命将大大降低， 甚至提前报废，严重影响煤矿的安全生产，给国家造成巨大的经济损 失。2、钢结构的常用防腐蚀方法 钢结构的常用防腐蚀方法主要有玻璃防腐，热浸镀锌防腐，涂料 重防腐，火焰喷涂防腐，电弧喷涂防腐等。其中在煤矿钢结构上获得 广泛应用的主要是涂料重防腐和电弧喷涂防腐。2.1 玻璃钢防腐 玻璃钢防腐是用玻璃纤维与树脂叠层物的涂敷层进行防腐，其防 腐原因主要是机械屏蔽，即玻璃钢将钢铁与腐蚀介质相隔离，以阻止 和减缓腐介质对钢铁的侵蚀，保护钢铁不受腐蚀，由于玻璃涂层对钢 铁仅起简单的机械隔离作用，且与钢基体结合力差，损坏后修补难度 大，效果不好，因此涂层耐腐蚀寿命较短，一般仅为 10a 左右，桥

3、采用玻璃钢防腐仅使用4a,虽然玻璃钢涂层60儘好，但其下 部的钢铁腐蚀已十分严重。2.2 热浸镀锌防腐热浸镀锌防腐是经过酸洗除锈的钢构件浸入 480520C高温镀 熔 35min 使钢铁表面沾挂一层锌液,经冷却形成镀层。热浸镀锌镀 层能够对钢铁提供机械机械屏蔽盒电化学保护双重作用,涂层与钢铁 表面结合力较好，但镀锌涂层厚度一般仅为 80am左右，锌涂层被逐 渐腐蚀后局部露出钢铁基体,导致涂层最终失效,因此热浸镀锌防腐 耐磨腐蚀年限稍短,仅可提供钢铁中等年限的防腐保护,另外,热镀 锌生产工艺局限性较大,对钢井架,井筒装备等大构件应用十分困 难,而且对于形状复杂的钢构件,由于受高温影响,可能会导致

4、钢构 件的变形而影响最终作用。2.3 涂料重防腐 涂料重防腐是底漆,中间漆和面漆组成的油漆涂层体系进行防腐。其防腐原理主要是机械屏蔽,即油漆涂层将铜钢与腐蚀介质相隔 离,以阻止和减缓腐蚀介质对钢铁的侵蚀,保护钢铁不受腐蚀。由于油漆涂层无阴极保护作用,耐老化、抗紫外线性能差,与基 体结合力低,抗损伤能力差等原因,使得油漆涂层耐腐蚀奉命一般为 8-15a。涂料初次涂装后，需定期刷面漆进行维护，如进行彻底维护时 还需对钢结构件重新喷砂除锈再涂装油漆,无论是国外涂料还是国内 涂料都以无数的应用实例充分证明了这一点,涂料重防腐的初期投资 不高,但后期维护费用较高,而且废旧的漆皮,重新喷砂除锈会对环 境产

5、生严重的污染,如衮矿集团济宁二号井副井井架采用油漆涂装 2a 之后即出现腐蚀现象，现在需要不断维护，其维护费用不断增加。 2.4 火焰喷涂防腐火焰喷涂是以氧气、乙炔气混合燃烧为热源，将金属锌、铝丝加 热到熔融或高塑性状态，在压缩空气流或火焰流的泄引下，熔融或高 塑性的金属颗粒被雾化喷涂至工件表面形成涂层，加热丝村熔化温度 在2500C左右。由于受氧气、乙炔气源影响，火焰温度低，锌铝丝不能很好熔 化，无法与钢铁基体形成很好的机械镶嵌结合，导致涂层结合力差， 很难达到国家标准规定值，从而大大降低了其防腐效果，另外火焰喷 涂为单丝送进，生产效率低，无法应用于大面积钢结构防腐施工，仅 适用焊缝修补等少

6、量面积的防腐施工。2.5 电弧喷涂防腐通过具有平直特性的电弧喷涂电源，两根带正负电的金属（锌、 铝或其他合金）丝材连续被送到电弧喷枪端头，在端部短路接触产生 电弧熔化，溶融铝的高温液滴被压缩空气喷吹雾化，喷涂至工件表 面，与基体形成良好的电弧喷涂涂层。丝材被熔化温度达6000C。由于电弧喷涂丝材熔化温度高，丝材熔化均匀，无半熔化或高塑 性的喷涂颗粒，喷涂粒子携带较大的热能和动能撞击，涂层与基体具 有优良的涂层结合力，在弯曲、冲击或碰撞下也能确保防腐涂层不脱 落、不起皮、结合牢固，防腐长久有效，这一点是其他从任何表面防 腐涂层无法达到的。电弧喷涂层防腐原理为阴极保护和机械屏蔽相结合，在腐蚀环境

7、下，即使防腐涂层局部破损，它仍具有牺牲自己保护钢铁基体之效 果。涂层（阳极）与钢铁基体（阴极）的面积比大于等于 1。另外，电 弧喷涂层的厚度可根据设计进行施工，能够达到较厚的厚度，使得涂 层耐蚀寿命大大延长。电弧喷涂防腐涂层是由电弧喷涂层和有机封闭涂层组成，其耐腐 蚀寿命还是二者之和，而是二者之和的 15-2.3 倍，这是世界上公认的 最佳协同效应。经合理设计涂层厚度，其耐腐蚀寿命完全可以达到 30a 以上， 30a 以后的维护仅需在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无需重新喷 涂，实现一次防腐，长久不腐。通过以上技术分析可得出结论，电弧喷涂技术相对于其他防腐方 法具有生产效率高，涂层结合好，耐蚀寿命长

8、，经济效益显著等突出 特点，是煤矿钢结构的长效防腐发展趋势。3、煤矿钢结构的长效防腐发展趋势 国外发达国家关于热喷涂锌、铝涂层的大量腐蚀试验数据表明， 只有热喷涂锌、铝涂层加封闭的复合涂层体系才可提供 30a 以上的腐 蚀保护，挪威、英国、美国、法国等大量应用实例显示，热喷涂层已 成功实现对钢铁桥梁、码头钢结构、水工闸门、户外各类塔架等实现 30a以上的防腐保护。美国、英国、日本、欧洲各国热喷防腐标准规定 不同涂层体系及其腐蚀年限的对应关系，并且明确规定只有热喷涂层 才或提供 20a 以上的腐蚀保护。这些都为电弧喷涂防腐涂层提供了设 计依据和质量保证，也为热喷涂防腐在煤矿钢结构上应用提供了最有

9、 价值的应用实例旁证。在欧洲和北美地区钢结构件的防腐发展过程， 20世纪 40年代为 油漆防腐， 50-70 年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防 腐、电弧喷涂防腐并存。 80 年代后，电弧喷涂防腐技术得到广泛应 用。我国目前煤矿钢结构仍大量采用涂料重防腐，由于其防腐寿命较 短，且后期维护费用庞大，维护期间严重影响生产等，因此已越来越 显现出局限性。近年来，由于电弧喷涂防腐技术优点显著，在国内有识之士的倡 导和有关单位领导的大力支持下，电弧喷涂技术在我国煤矿钢结构防 腐领域得到推广应用，如中国矿业大学的大正公司自 1993 年起已把电 弧喷涂防腐技术成功应用于兖州矿业集团吉林济宁三号井副井，平煤 集团十三矿副井等多个煤矿钢结构长效防腐。近 10a 的实际使用证明，电弧喷涂防腐效果好，能有效延长煤矿 钢结构的使用寿命，大大地降低了钢结构的防腐维护费用，有力保证