本次調(diào)研通過問卷調(diào)查、電話咨詢以及現(xiàn)場走訪等方式，對煤炭行業(yè)的腐蝕情況進行了調(diào)查。并對于鄂爾多斯某倆個洗選廠車間、山西某洗選廠洗選車間、陜西某洗選廠的腐蝕環(huán)境、腐蝕情況、防腐工程等進行了具體的分析。

    1.案例一：鄂爾多斯某洗選廠

    （Ⅰ）廠房鋼結(jié)構(gòu)

    該洗選廠自2007年2月投產(chǎn)，由于洗選車間的惡劣的腐蝕環(huán)境，其主洗車間發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，對于其正常生產(chǎn)運行造成了巨大影響。

    該洗選廠主洗車間廠房為模塊式鋼結(jié)構(gòu)廠房，廠房共六層為錯層布置，在生產(chǎn)運行過程中存在環(huán)境濕度高，沖洗用循環(huán)水氯離子含量高、設(shè)備振動等現(xiàn)象，面臨著嚴(yán)重的腐蝕問題。通過現(xiàn)場溫度濕度測量、洗選煤廠循環(huán)水質(zhì)分析、鋼結(jié)構(gòu)涂層厚度及表面電阻測試、腐蝕產(chǎn)物分析及鋼結(jié)構(gòu)振幅頻率分析，從服役環(huán)境、腐蝕狀態(tài)、水質(zhì)等方面分析其腐蝕的主要原因、確定了腐蝕評級，并分析了其防腐工程情況。

    1）主洗車間廠房鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況

    通過現(xiàn)場拍照調(diào)查，對該洗選廠主洗車間的腐蝕情況進行了調(diào)查，現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果如圖4.23所示，并根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果根據(jù)表4.11進行了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕程度分級。

    如圖4-23（a）所示，該洗選廠廠房鋼結(jié)構(gòu)整體腐蝕嚴(yán)重，已嚴(yán)重威脅生產(chǎn)；如圖4-23（b）所示，螺栓緊固件部位腐蝕非常嚴(yán)重，銹層呈黑色，腐蝕厚度約2mm,腐蝕等級程度分為非常嚴(yán)重；由于焊接過程的不均勻加熱和冷卻過程，造成了熱影響區(qū)組織的不均勻性，也正是這種不均勻性造成了焊接處鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，如圖4-23（c）所示，桁架鋼結(jié)構(gòu)焊縫腐蝕嚴(yán)重，銹層底層銹層呈黑色，表層銹層呈紅褐色，腐蝕程度等級分為嚴(yán)重；如圖4-23（d）所示，由于工字梁水平方向易積水等，造成了桁架鋼結(jié)構(gòu)支撐梁處發(fā)生腐蝕，銹層厚度達到3mm以上，腐蝕程度等級分為嚴(yán)重；如圖4-23（e）所示，桁架橫豎梁腐蝕主要表現(xiàn)在工字梁全面腐蝕，銹層厚度約3mm，銹層呈黑色，部分銹層已剝離，腐蝕程度為嚴(yán)重腐蝕；如圖4-23（f）所示，桁架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生全面腐蝕，表面涂層體系完全失效，被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，邊緣部分腐蝕產(chǎn)物層隆起，側(cè)面已有縫隙，表示腐蝕產(chǎn)物已經(jīng)分層，腐蝕層厚度約2mm，銹層呈黑色，桁架橫梁腐蝕程度分級為嚴(yán)重腐蝕。

    注：①腐蝕程度依腐蝕級別由大到小依次加重。

    ②結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和洗選廠具體腐蝕狀況，將腐蝕狀態(tài)分為五個級別

    該洗選車間為錯層布置的六層鋼結(jié)構(gòu)廠房，立柱、主梁、副梁采用焊接加螺栓的聯(lián)結(jié)方式連接，組成整個框架式模塊，在受到腐蝕性介質(zhì)、交變載荷等的作用下，主要發(fā)生了均勻腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕等形式。在現(xiàn)場勘察中，可以看出該選廠洗選車間鋼結(jié)構(gòu)普遍發(fā)生均勻腐蝕、縫隙腐蝕和腐蝕產(chǎn)物層下的垢下腐蝕，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，少數(shù)部分腐蝕非常嚴(yán)重絕大部分螺栓腐蝕非常嚴(yán)重，螺栓基本裸露，螺牙、螺母和墊片外表布滿較厚重腐蝕產(chǎn)物，其禁錮形成的縫隙內(nèi)部內(nèi)充滿腐蝕產(chǎn)物、存在明顯縫隙腐蝕；橫梁及鉸接結(jié)構(gòu)上的焊縫腐蝕非常嚴(yán)重，防腐層基本脫離，焊縫外表覆蓋厚重腐蝕產(chǎn)物；各種鉸接處的縫隙內(nèi)充滿腐蝕產(chǎn)物，存在嚴(yán)重縫隙腐蝕問題；大多數(shù)橫梁均腐蝕嚴(yán)重，防腐層基本剝離和脫離，腐蝕產(chǎn)物層厚重、且普遍存在剝離起翹，腐蝕產(chǎn)物層下存在黑色腐蝕產(chǎn)物，發(fā)生嚴(yán)重垢下腐蝕；豎梁表面腐蝕相對較輕。

    2）廠房內(nèi)腐蝕環(huán)境監(jiān)測及分析

    該洗選廠面臨著嚴(yán)重的腐蝕問題，已影響其正常生產(chǎn)。為了確定其腐蝕原因，此次調(diào)查從空氣溫度、濕度、水質(zhì)監(jiān)測及振動頻率、振幅等方面進行了檢測。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

    （1）該洗選廠車間的濕度基本保持在60%以上，而由于鋼表溫度低于空氣溫度，其鋼結(jié)構(gòu)表面會凝聚一層水膜，從而造成鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

    （2）在洗選廠停產(chǎn)檢修期間和工作尾期期間，均檢測到了SOx和NOX的存在，這些腐蝕性氣體溶于水中，將促進鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

    （3）在水質(zhì)監(jiān)測中分析可知，循環(huán)水、補加水、結(jié)露水的PH約為8.00、 7.55、 7.95，HCO3-、Cl－、SO42-離子含量嚴(yán)重超標(biāo)，均促進了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

    （4）由于洗選廠的洗選工序，其設(shè)施都面臨著一定的振動，其振動頻率主要在10Hz~90Hz之間，但是由于苛刻的腐蝕環(huán)境，其正常運行期間的振動將會引起材料的應(yīng)力腐蝕開裂。

    3） 廠房環(huán)境腐蝕等級確定

    該洗選廠廠房腐蝕環(huán)境屬于工業(yè)大氣環(huán)境，根據(jù)腐蝕性介質(zhì)對建筑材料破壞的程度，即外觀變化、重量變化、強度損失以及腐蝕速度等因素，綜合評定腐蝕性等級，可劃分為：強腐蝕、較強腐蝕、中等腐蝕、弱腐蝕、無腐蝕五個等級。該洗煤廠模塊鋼結(jié)構(gòu)長期處于高濕度的工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境，造成鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重腐蝕，根據(jù)表4-13國家標(biāo)準(zhǔn)GB /T15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》，結(jié)合洗選廠內(nèi)的腐蝕環(huán)境分析，可以判斷其腐蝕等級為Ⅵ級的強腐蝕等級。

    注：在特殊場合和額外腐蝕負(fù)荷作用下，應(yīng)將腐蝕類型提高等級，如：

    a）機械負(fù)荷；

    1）風(fēng)砂大的地區(qū)，因風(fēng)攜帶顆粒（沙子等）使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕的情況。

    2）鋼結(jié)構(gòu)上用于（人或車輛）通行或有機械重負(fù)載并定期移動的表面。

    b）經(jīng)常有吸潮性物質(zhì)沉積于鋼結(jié)構(gòu)表面的情況。

    4） 廠房鋼結(jié)構(gòu)防腐保護工程

    該洗選廠根據(jù)其面臨的腐蝕問題，進行了洗選車間廠房鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的的改造，設(shè)計選擇具有高防腐性能、防震性能以及具有陰極保護性能的涂料體系的選擇，并對于螺栓連接處、構(gòu)件連接處等易發(fā)生縫隙腐蝕部位，進行了縫隙密封防護增強防護處理等：

    對于易維護部位，選擇熱噴鋅和環(huán)氧封閉涂層作為防護底層、環(huán)氧玻璃鱗片作為防護中間層和聚氨酯涂層作為防護面層的涂層體系以達到防護效果，而螺栓、連接部位采用高滲透性能的涂料體進行修補和玻璃鱗片涂料進行密封增強處理。

    對于不易維護部位，選擇熱噴鋅和環(huán)氧封閉涂層作為防護底層、環(huán)氧云鐵中間漆作為防護中間層和聚氨酯涂層作為防護面層的涂層體系以達到防護效果，螺栓、連接部位采用高滲透性能的涂料體進行修補和玻璃鱗片涂料進行密封增強處理。

    由于洗選廠苛刻的腐蝕環(huán)境，該洗選廠廠房鋼結(jié)構(gòu)每隔五年就要進行一次防腐維護。針對該洗選廠此次鋼結(jié)構(gòu)防腐工程，該洗選廠廠房鋼結(jié)構(gòu)防腐工程費用預(yù)計大約650萬，其中用于防腐工程的主材設(shè)備費有大約226萬，用于涂料涂裝及材料更換等的費用大約267萬。

    2.案例二：鄂爾多斯某洗選廠

    （Ⅱ）廠房鋼結(jié)構(gòu)

    該洗選廠廠房于2007年建成，建成時進行過防腐涂層維護，但是短時間內(nèi)出現(xiàn)了大面積模塊鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，原有鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層已經(jīng)完全失效，大面積鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼鐵基體銹蝕。并通過廠方介紹，每年都要通過局部涂裝進行鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護。本次調(diào)查通過對于該洗選廠南區(qū)模塊鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場拍照、溫濕度、腐蝕性氣體以及水質(zhì)分析報告，分析其腐蝕發(fā)生原因以及確定其腐蝕分級，并對其防腐工程進行分析。

    1）廠房鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況

    通過對該洗選廠鋼結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重部位和需保護部位進行拍照取樣，其腐蝕狀況見圖4-24，并依據(jù)上表4-11進行了鋼結(jié)構(gòu)腐蝕程度的評級。

    由圖4-24（a）中所示，桁架鋼結(jié)構(gòu)非主承載部分腐蝕情況，整體腐蝕狀況較好，腐蝕主要集中在橫梁上下側(cè)、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點處，腐蝕程度分級為較嚴(yán)重；圖4-24（b）中所示，桁架結(jié)構(gòu)橫梁下側(cè)腐蝕情況，可以從圖中明顯看出涂料已基本失效，腐蝕產(chǎn)物布滿鋼結(jié)構(gòu)下側(cè)面，左側(cè)可以看到后補刷漆痕跡，基本上不會有防腐效果，腐蝕等級為中度；由圖4-24（c）中所示，桁架支撐梁長期水淋濕處，并且是焊縫部位腐蝕嚴(yán)重，腐蝕主要集中在工字梁邊角的已破損或破壞處，完整的防護體系一旦有一點出現(xiàn)破損，腐蝕產(chǎn)物會迅速堆積，繼續(xù)破壞防護層，使腐蝕逐漸向周圍擴展，部分銹層已剝離，腐蝕程度分級為嚴(yán)重；由圖4-24（d）所示，桁架鋼結(jié)構(gòu)焊縫腐蝕程度分級為較嚴(yán)重，腐蝕部位主要集中在焊縫上和焊縫周圍的應(yīng)力集中區(qū)域，表層銹層呈紅褐色；由圖4-24（e）所示，桁架鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點處縫隙腐蝕嚴(yán)重，腐蝕程度分級為較嚴(yán)重；由圖4-24（f）所示，螺栓緊固件處發(fā)生電偶腐蝕和縫隙腐蝕，腐蝕嚴(yán)重，腐蝕程度程度等級分為嚴(yán)重。

    該洗煤廠廠房采用全鋼結(jié)構(gòu)形式，立柱、主梁、副梁采用焊接加螺栓的聯(lián)結(jié)方式構(gòu)成連接，組成整個廠房框架式的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著整個廠房的結(jié)構(gòu)和設(shè)備負(fù)重，同時在設(shè)備工作時也承擔(dān)設(shè)備所產(chǎn)生的交變動載。在腐蝕性介質(zhì)和交變應(yīng)力作用下，主要發(fā)生了均勻腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕等形式。由現(xiàn)場勘查結(jié)果中可知，模塊鋼結(jié)構(gòu)大面積腐蝕，原有鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層已經(jīng)完全失效，大面積鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼鐵基體銹蝕，特別當(dāng)螺栓、焊接、連接處涂層失效后，存在嚴(yán)重的電偶腐蝕、縫隙腐蝕，帶來該部位普遍非常嚴(yán)重的腐蝕問題。

    2）廠房內(nèi)腐蝕環(huán)境監(jiān)測及分析

    為了確定其鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕原因，以鋼結(jié)構(gòu)一層為研究對象，從空氣溫度、濕度、水質(zhì)監(jiān)測等方面進行了監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

    （1）該廠區(qū)南區(qū)車間的濕度基本保持在60%以上，且該洗選廠南區(qū)模塊鋼結(jié)構(gòu)表面溫度低于空氣溫度，使空氣中水凝結(jié)在鋼體表面，造成腐蝕。

    （2）在腐蝕性氣體監(jiān)測中，監(jiān)測到了硫化物、氮化物、CO、CO2等，也有來自蕩起的煤粉塵以及其它固體顆粒，對金屬大氣腐蝕影響較大，但是監(jiān)測結(jié)果中幾乎沒有監(jiān)測到SO2的存在。

    （3）在水質(zhì)檢測中，檢測到了該洗選廠的水質(zhì)PH大約為7.5左右，并檢測到了大量氯離子的存在，這些均對鋼鐵的腐蝕影響較大，也是導(dǎo)致涂層發(fā)生過早失效的原因。

    3）廠房環(huán)境腐蝕等級確定

    該洗選廠廠房鋼結(jié)構(gòu)長期處于高濕度的工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境，原有防護涂層在短時間內(nèi)就失效，造成鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重腐蝕，根據(jù)表3-2國家標(biāo)準(zhǔn)GB /T15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》，結(jié)合洗選廠內(nèi)的環(huán)境分析，可以判斷其腐蝕等級為Ⅵ級的強腐蝕等級。

    4）廠房鋼結(jié)構(gòu)防腐保護工程

    該洗選廠根據(jù)以上腐蝕情況，進行了防腐工程。通過具體的生產(chǎn)環(huán)境，設(shè)計選擇具有高防腐性能、防震性能以及具有陰極保護性能的涂料的選擇，并對于螺栓連接處、構(gòu)件連接處等易發(fā)生縫隙腐蝕部位，進行了縫隙密封防護增強防護處理等：根據(jù)不同維護部位，采用熱噴鋅/環(huán)氧封閉涂層、玻璃鱗片涂料中間層和聚氨酯涂料防護面層作為涂層防護體系或以水性富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆和聚氨酯涂層防護面層為涂層體系，進行鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕。并于螺栓和連接處，采用滲透性良好的涂層和乙烯基玻璃鱗片涂層進行處理，以達到優(yōu)異的防腐效果。

    由于洗選廠苛刻的腐蝕環(huán)境，該洗選廠廠房鋼結(jié)構(gòu)每隔五年就要進行一次防腐維護。針對該洗選廠此次鋼結(jié)構(gòu)防腐工程，該洗選廠防腐工程預(yù)計共花費大約331萬元，用于防腐工程的主材設(shè)備費預(yù)計大約有110萬，用于涂料涂裝及材料更換等的費用預(yù)計大約有130萬。