沿海地区输变电工程防腐处理探研
江苏省电力设计院 刘兵 邮编：210024
[摘要] 沿海地区输变电工程如何防腐，一直是输变电工程设计和施工中存在的盲点之一，笔者主要从分析腐蚀的机理和如何阻隔腐蚀入手，探研防腐途径、提供一些有效的施工措施和具体工程案例、介绍一些防腐材料的发展动态，以及施工注意事项的建议。希望为沿海地区输变电工程的防腐处理提供有益的借鉴作用。
[关键词] 输变电工程、沿海地区，防腐途径、防腐材料、施工措施和建议
一、引言
沿海地区输变电工程的建筑物、构筑物以及设备工作环境恶劣，时刻遭受着海风、盐雾的多重侵蚀。建筑物、构筑物建成投运后常年受到海风、盐雾影响，加上潮湿的盐碱地使墙体表面和设备表面吸附了盐碱，在自然冷暖湿热交替和阴晴交替环境下，构件及墙体极易产生粉化、脱落，长期影响将危及建筑物、构筑物以及设备正常的运行，甚至危及结构的安全。分析其腐蚀机理主要由于沿海环境中的建筑物、构筑物，经常遭受大风、大雨和海雾的袭击，而海雨、海雾的特征是饱含较高盐份，风雨中夹带的盐霜被附着在建筑物、构筑物、设备表面，并逐渐沉积。盐份进入混凝土和砂浆表面以及设备材料表面的孔隙，在适宜的条件下将产生物理、化学反应。对混凝土和砂浆而言，由于沉积的盐份结晶时产生膨胀而导致表面材料发生疏松，这就是墙体粉化的主因。对设备材料和钢筋混凝土中钢筋是物理化学的共同作用下的腐蚀机理，以钢筋为例来说明。钢筋混凝土结构正常情况下是带缝工作的，盐份无孔不入，首先是物理作用：粉化，随着粉化加深导致钢筋直接接触到氯盐，在一定条件下产生化学腐蚀，随着腐蚀程度加深，终将危及结构的安全。
二、防腐途径和当今防腐材料发展动态
由上面的分析我们可得到合适的防腐途径。首先是从材料防腐入手，如何提高材料防腐性能，在沿海地区针对氯盐的防腐显得特别重要；其次是对腐蚀的过程的控制，让发生腐蚀的条件给阻断；再次则是如改造环境、更换工程地点等其他措施。本文重点介绍当今广泛应用的防腐材料和如何阻断盐份对设备、材料入侵腐蚀的具体方法及应用。这些方法最简单、最方便、最快捷，也最能适应沿海环境，投入的成本也较低。当今防腐材料中防腐涂料应用最为广泛。
当今广泛应用防腐材料有以下几个品种：丙烯酸酯共聚乳液改性的聚合物、交联固化型水性特种丙烯酸树脂、聚氨酯防腐涂料、环氧防腐涂料、高氯化聚乙烯防腐涂料、功能性防腐涂料、以及无毒（或低毒）、无污染、能耗低、经济高效的高固体分防腐涂料、粉末涂料和水性防腐涂料等环保型涂料将成为防腐涂料的发展方向。
1、丙乳砂浆。是南京水科院研制的。它是用丙烯酸酯共聚乳液（简称丙乳）改性而成的聚合物水泥砂浆，具有良好的物理力学性能，尤其是粘结﹑抗裂、防渗﹑防腐蚀性能方面更显示了它的优点，由于综合性能（物理﹑力学和耐久性）好及施工方便，作为修补﹑防腐蚀护面已成功应用在湛江港﹑连云港﹑北仑港等沿海地区钢筋混凝土结构的修补，取得良好的效果。此项成果曾获88年国家科技进步三等奖，并作为推荐材料列入《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046－95）中。
2、WT—Ⅲ 高强度混凝土界面粘结剂。该产品属交联固化型水性特种丙烯酸树脂，是混凝土高效早强外加剂和结构胶粘剂，它既有使混凝土早强的性能，又有胶粘结构的功能。专用于混凝土与混凝土之间、混凝土与水泥砂浆之间、水泥砂浆与水泥砂浆之间的界面粘结，显著提高界面粘结强度。由该界面粘结剂与水泥混合后可形成高性能水泥基聚合物复合材料，具有优异的物理力学性能及抗裂、抗冻、防水、防渗、防氯离子渗透、防腐耐磨、耐老化等性能，广泛适用于水利水电工程、港口码头工程、道路、隧道、桥梁及其它工业与民用建筑钢筋混凝土结构的修补与加固。是良好的防渗、防腐及耐磨护面材料。
3、聚氨酯防腐涂料。这类防腐涂料有聚氨酯耐油防腐涂料、聚氨酯煤气柜防腐涂料、聚氨酯防水防腐涂料、聚氨酯耐热防腐涂料等。聚氨酯涂料除含有氨基甲酸酯键外，还含有许多酯键或不饱和双键、异氰酸酯键、脲键等，其涂层不仅耐油、耐酸碱、耐工业废气，防腐蚀性能优异，而且坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨，物理机械性能优异。另外，聚氨酯树脂能与多种树脂拼用。因此，聚氨酯涂料不仅广泛用于普通防腐蚀领域，而且在重防腐蚀涂料中也占有一席之地。单组分潮气固化聚氨酯涂料可低温固化，适用于油罐车、地下油槽的内壁防腐。它与环氧树脂底漆配合使用，将成为重防腐涂料的重要配套体系。聚氨酯涂料除具有优良的防腐蚀性能外，还具有良好的耐候性和装饰性，可以在重防腐蚀体系中作为面漆。
4、环氧防腐涂料。环氧树脂涂料具有优良的耐水性和耐化学品性，且贮存稳定性和附着力特别好，适用于海上、海岸、工业区等严重腐蚀环境中钢构筑物的涂装，尤其适用于各种贮罐内表面的涂装。环氧树脂涂料虽然具有优异的防腐蚀性，但其户外耐候性差，涂膜易粉化、失光、丰满度不好。它作为传统的防腐涂料品种，通过与其他树脂拼用改性，以制备多品种、多功能防腐涂料。预计，环氧底面漆、环氧沥青漆、环氧煤沥青漆、环氧抗静电耐油防腐漆、环氧厚浆涂料、带锈涂料是目前重防腐涂料的主要品种，作为代表性的重防腐涂料体系有：无机富锌漆－环氧漆－聚氨酯涂料体系－无机富锌漆－环氧漆－聚氨酯漆－氟涂料体系，其应用前景好。特别是各种固化剂的研制成功，以及环氧粉末涂料和环氧水性涂料在重防腐涂料中的应用，为环氧防腐涂料的应用开辟了新领域。但价格很高。
5、高氯化聚乙烯防腐涂料。高氯化聚乙烯的含氯量超过60%，分子结构饱和，水蒸汽和氧气渗透性低，耐大气性、耐酸碱性和耐盐水性优异。另外，该涂料耐高低温性、贮存稳定性、附着力、阻燃性、防霉性等均优于其他涂料，是目前较好的重防腐涂料品种之一。它在重防腐涂料体系中多用作中涂漆和面漆，与多种涂料，如环氧、酚醛、富锌底漆等具有良好的配套性。
6、功能性防腐涂料，如太阳能屏蔽防腐涂料、阻尼防腐涂料、耐石油无机防腐涂料、防静电耐温防腐涂料、示温防腐涂料、绝缘防腐涂料等的应用也越来越广泛，限于篇幅不在此赘述。
随着人们环保意识的增强，无毒（或低毒）、无污染、省能源、经济高效的高固体分防腐涂料、粉末涂料和水性防腐涂料等环保型涂料将受到重视。目前这类涂料在我省刚开始研制，有的品种还是空白，预计今后将成为防腐涂料的发展方向。
三、输变电工程防腐应用及具体措施
1、输变电工程中的钢结构防腐蚀措施及各自特点，这些可独立也可相互配合使用。其中热镀锌在江苏省电力设施中的钢结构防腐处理应用的最为广泛。
（1） 耐候钢：耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢，一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好。标准为《焊接结构用耐候钢》。
（2） 热镀锌：热镀锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等，也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患，所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。 输变电工程中的铁塔和钢管塔已经应用非常广泛了。
（3） 热喷铝（锌）复合涂层：这是一种与热镀锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔－氧焰将不断送出的铝（锌）丝融化，并用压缩空气吹附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝（锌）喷涂层（厚度约80μm~100μm）。最后用环氧树脂或氯丁橡胶漆等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工，因而管状构件两端必须做气密性封闭，以使内壁不会腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。与热浸锌相比，这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，质量也易受操作者的情绪变化影响。
（4） 涂层法：涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法（但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年）。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低，但用于户外时维护成本较高。涂层法施工的第一步是除锈。优质的涂层依赖于彻底的除锈。所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈，露出金属的光泽，除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆（层）和面漆（层）之分。底漆含粉料多，基料少。成膜粗糙，与钢材粘附力强，与面漆结合性好。面漆则基料多，成膜有光泽，能保护底漆不受大气腐蚀，并能抗风化。不同的涂料之间有相容与否的问题，前后选用不同涂料时要注意它们的相容性。涂层的施工要有适当的温度（5℃~38℃之间）和湿度（相对湿度不大于85%）。涂层的施工环境粉尘要少，构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm，室内工程为125μm，允许偏差为25μm。在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中，干漆膜总厚度可加厚为200~220μm。
（5） 阴极保护法：在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。
2、输变电工程中的混凝土材料及砂浆防腐措施
本文以邻近盐城市大丰港口的新建变电所——滩涂变电所防腐工程为例，我们针对大丰供电局隶属的滩涂变电所所处的特殊环境，与南京水利科学研究院的有关防腐专家提出如下切实可行的防渗、防腐实施措施（不同的部位防腐要求不一样，保证经济、合理、有效）。
（1）主体部份
1）地梁及桩基：先清除表面灰尘及浮浆，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），再涂刷界面剂水泥净浆一道，待表面略干后（约15分钟），抹丙乳砂浆二道（每道厚度约1cm）。每道时间间隔以上一道表面初干或初凝以后为准。
有关材料配合比：
界面剂 甲组分/乙组分=2kg/20ml
界面剂水泥净浆 界面剂/水泥=2kg/3kg
丙乳砂浆 水泥/砂/丙乳/水=100kg/200kg/25kg/0∽10kg
2）地梁以上1米砖墙：砌筑砂浆采用丙乳砂浆，砖墙与柱结合面应先涂刷界面剂及界面剂水泥净浆，再用丙乳砂浆砌墙。
3）外墙表面：先清除表面灰尘及浮浆，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），严格控制好时间间隔，再涂刷界面剂水泥净浆一道（砖墙面漏涂处应补涂一道），待表面略干后（约15分钟），严格控制好时间间隔，抹丙乳砂浆二道（每道厚度约1cm）。
4）墙体砌筑： 地圈梁以上1m高度砖墙和所有门窗孔洞四周500mm范围采用丙乳砂浆砌筑砂浆，框架底的墙体500mm采用丙乳砂浆砌筑砂浆。
5）内墙表面1米以下（含隔墙、楼板）：先清除表面灰尘及浮浆，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），再涂刷界面剂水泥净浆一道（砖墙面漏涂处应补涂一道），待表面略干后（约15分钟），抹丙乳砂浆二道（每道厚度约1cm）。
6）内墙表面1米以上（含隔墙、楼板）：先抹普通水泥砂浆一道（厚度约1cm），表面初凝后，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），再涂刷界面剂水泥净浆一道，待表面略干后（约15分钟），抹丙乳砂浆一道（厚度约1cm）。
7）室内地坪：基础采用普通混凝土摊平，上面覆盖防水毛毡一层，再浇注钢筋混凝土层，地坪四周嵌填密封膏后，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，界面剂水泥净浆一道，丙乳砂浆二道（厚度约2cm）。找平再贴地砖。
8）电缆沟：界面剂一道，界面剂水泥净浆一道，丙乳砂浆二道（厚度约2cm），与底板接头处用。
（2）室外构支架基础部分
先清除表面灰尘及浮浆，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），再涂刷界面剂水泥净浆一道，待表面略干后（约15分钟），抹丙乳砂浆二道（每道厚度约1cm）。
（3）围墙
先清除表面灰尘及浮浆，再涂刷WT─Ⅲ混凝土专用界面剂一道，待表面略干后（约15分钟），再涂刷界面剂水泥净浆一道（砖墙面漏涂处应补涂一道），待表面略干后（约15分钟），抹丙乳砂浆二道（每道厚度约1cm）。
四、施工注意事项
1、防寒防冻：界面剂涂刷、界面剂水泥净浆涂刷、丙乳砂浆抹平均宜在5℃以上气温条件下施工及养护，如遇5℃以下气温应采取表面防寒防冻措施。可在上午9时至下午4时之间施工，以避开施工后低温受冻的时间，为了保证冬季施工质量，要求丙乳砂浆采用人工拌匀，以保证化学成分不被破坏。
2、施工时间间隔：界面剂涂刷、界面剂水泥净浆涂刷、丙乳砂浆抹平施工时间间隔应从严控制，每道间隔时间以15分钟为宜，不可大面积施工。每道时间间隔标准为上一层表面初干以后。
3、表面收光及养护：丙乳砂浆抹平后应及时二次受光，表面干燥后应每天喷雾水二次进行养护，养护七天后自然干燥。
4、除尘及界面剂涂刷：界面剂涂刷之前，基底应除尘干净，界面剂涂刷时不宜漏涂、漏刷，否则应补涂一道。
五、结语
防腐蚀在水利系统和港口防腐应用较为广泛，电力系统最近这几年也开始比较重视腐蚀问题。以上防腐材料已成功应用在湛江港﹑连云港﹑北仑港等沿海地区钢筋混凝土结构修补，效果良好。本工程经过防腐处理和几年后的工程回访，防腐效果非常理想，我们将继续跟踪。
工程项目建设是一个很系统化的工程，我们深切的体会到工程成败首先在设计，倘若设计深度不足，例如没有考虑防腐，防海风等具体环境因素，往往给工程遗留无穷的隐患，这不是能靠施工单位在施工中所能弥补的，所以建议首先要从设计入手，充分考虑环境因素，千万不能随意套改，其次业主单位对防腐的充分重视，这是经济来源的根本保证。施工过程中，需要施工单位严格计量，做好关键点的质检工作，这就要求施工单位素质过硬。素质差的施工队伍，再好的设计和良好的防腐方案也是无益！另外做好防腐处理现场离不开一个非常专业的专家或行家亲临指导。
