去酸洗车间转一圈,返修的部位几乎固定:酸槽旁边的地坪先鼓包开裂,缝里渗出来的液体顺着排水沟把沟壁泡酥;钢梁柱脚一圈圈掉渣,越靠近地面烂得越快;设备基础顶面皴得像老树皮;地漏和水池周围经常直接烂穿。
最想不通的是不锈钢。用 304 做的地漏、栏杆、泵体,往往比旁边的碳钢件烂得还快,表面一个个针孔,手指一戳就透。多数人的第一反应是买到假不锈钢了。
方向错了。GB/T 50046-2018《工业建筑防腐蚀设计标准》第 7.4.4 条写得很干脆:不锈钢不得用于含氯离子介质作用的部位。盐酸、盐酸雾、氯化物粉尘全是含氯环境,而氯离子专门破坏不锈钢表面的钝化膜,还专门诱发点蚀和缝隙腐蚀。牌号没选错,是选材方向从一开始就反了。
第一步不是选材料,是给介质定级
GB/T 50046 把介质对建筑材料的腐蚀性分成强腐蚀、中腐蚀、弱腐蚀、微腐蚀四级(第 2.0.1 条),而且按形态分表查:气态介质看表 3.1.4,液态介质看表 3.1.5,固态介质和气溶胶看表 3.1.6。
冷轧、酸洗车间用得上的几行,直接抄下来。
液态介质表里有一整类:硫酸、盐酸、硝酸、铬酸、磷酸、各种酸洗液、电镀液、电解液以及酸性水,pH 值小于 4.0 时,对钢筋混凝土和预应力混凝土是强腐蚀,对水泥砂浆和素混凝土是强腐蚀,对烧结砖砌体也是强腐蚀。氢氟酸浓度大于等于 2% 时同样是三个"强"。也就是说,标准把"各种酸洗液"四个字直接写进了强腐蚀那一行。
气态介质表里,氯化氢浓度 1.0~10.0 mg/m³、环境相对湿度大于 75% 时,对混凝土中的钢筋是强腐蚀,对钢材是强腐蚀;浓度降到 0.05~1.00 mg/m³、湿度仍大于 75% 时,对钢材仍是强腐蚀,对混凝土中的钢筋降为中腐蚀。硫酸酸雾"经常作用"且湿度大于 75% 时,混凝土、砂浆、钢材三项都是强腐蚀。
还有三条容易被漏掉的规则:同一部位几种介质同时作用,取腐蚀性等级最高的那个;同一介质用不同方法判出来等级不同,也取最高的(第 3.1.2 条)。经常潮湿或不可避免结露的部位,环境相对湿度一律按大于 75% 取值(第 3.1.3 条)。酸洗车间的湿度条件,基本就锁在这一档上。
材料选择里有好几条"反着来"的规矩
除了不锈钢不能用,第 7 章还有几条会让人当场愣住的条款。
锌、铝及其合金,以及喷锌、镀锌、浸锌的钢材,不应用于三类场合:碳酸钠粉尘、碱或呈碱性反应的盐类介质;氯、氯化氢、氟化氢等气体;铜、汞、锡、镍、铅等金属的化合物(第 7.4.3 条)。盐酸车间里热镀锌的钢梯、格栅,恰恰踩在第二条上。
聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯塑料,不得用于高浓度氧化性酸作用的部位,也不得用于有明火作用或受机械冲击作用的部位(第 7.5.1、7.5.2 条)。塑料板材铺在叉车会压过去的通道上,等于白铺。
木材可用于醋酸酸雾、氟化氢、氯、二氧化硫等气态介质作用的部位,但不得用于硝酸、铬酸、硫酸、氢氧化钠等液态介质(第 7.6.1 条)。耐酸砖不得用于含氟酸、熔融碱作用的部位(第 7.3.1 条);耐酸石材不得用于含氟酸、熔融碱和骤冷骤热的部位(第 7.3.3 条);含氟酸环境可以选浸渍石墨砖(第 7.3.5 条)。原因不复杂:耐酸砖、花岗石、石英石都含二氧化硅,氢氟酸腐蚀的正是硅质材料。所以氢氟酸车间配防护材料时,不能用石英石、花岗石做填料或骨料,要换成重晶石或石墨类材料(第 5.1.1 条注)。
反过来,常温下铸铁和碳素钢可用于氢氧化钠或硫化钠溶液作用的部位(第 7.4.1 条);铝和铝合金可用于有机酸、浓硝酸、硝酸铵、尿素等介质(第 7.4.2 条)。同一份标准里,"什么材质碰什么酸"没有通吃的答案,只能一条条对。
地面:先看作用强度,再选面层和厚度
地面面层按表 5.1.1 选,标准给的定性描述很实用:树脂类材料耐中等浓度的酸、耐碱、抗渗性好、强度高,但不耐浓的氧化性酸、不耐高温;水玻璃混凝土耐酸性好、机械强度较高,可耐较高温度,但不耐氢氟酸、不耐碱性介质,抗渗性较差;水玻璃还分钾水玻璃和钠水玻璃,钾水玻璃性能好价格高,钠水玻璃便宜但性能差,两者一般不允许混用。耐酸瓷砖强度高、耐磨抗污、颜色浅,缺点是易脆、地面积水易滑、耐较高温度介质的能力差些;耐酸缸砖强度高、抗冲击耐磨防滑,但孔隙较大、抗渗结晶性腐蚀的能力差些。
厚度不是越厚越好,是按作用强度分档:有大型设备、检修频繁、有冲击磨损作用的地面,应采用厚度不小于 60mm 的块材面层,或者树脂细石混凝土、密实混凝土、水玻璃混凝土、树脂砂浆等整体面层;设备较小、只用小型运输工具的地面,可采用厚度不小于 20mm 的块材面层或树脂砂浆、聚合物水泥砂浆等整体面层;没有运输工具的地面,可以用树脂自流平涂料或防腐蚀耐磨涂料(第 5.1.1 条)。树脂砂浆、树脂细石混凝土、水玻璃混凝土和涂料等整体面层不宜用于室外,树脂砂浆、树脂细石混凝土和涂料不得用于有明火作用的部位。操作平台可以考虑纤维增强塑料格栅。
隔离层什么时候必须做,标准列了四种:受腐蚀性介质作用且经常冲洗的地面;受大量易溶盐类介质作用且腐蚀性等级为强、中时的地面;强、中腐蚀环境下受氯离子介质作用的楼层地面和受苛性碱作用的底层地面;水玻璃混凝土地面以及用水玻璃胶泥、砂浆砌筑的块材地面(第 5.1.4 条)。树脂砂浆、树脂细石混凝土、树脂自流平涂料等整体地面和用树脂胶泥或砂浆砌筑的块材地面,隔离层应采用厚度不小于 1mm 的树脂纤维增强塑料,含胶量不小于 45%(第 5.1.5 条)。面层厚度小于 30mm 且结合层是刚性材料时,隔离层不能选柔性材料,否则重物一砸就先把灰缝震裂。
垫层也有一套数:室内地面混凝土垫层强度等级不低于 C20、厚度不宜小于 120mm;室外不低于 C25、厚度不宜小于 150mm;树脂整体地面的垫层不宜低于 C30、厚度不宜小于 200mm。找平层用强度等级不低于 C30 的细石混凝土。树脂整体地面的垫层下应设防潮层,地下水位高时还要设防水层(第 5.1.6、5.1.7 条)。酸性地基的加强层,不得用三合土、四合土、灰土和矿渣。
混凝土和基础:强度、水胶比、保护层三件套
设计使用年限 50 年的结构混凝土,耐久性基本要求按腐蚀性等级走(表 4.2.3):强腐蚀最低强度等级 C40、最小胶凝材料用量 340 kg/m³、最大水胶比 0.40、胶凝材料中最大氯离子质量比 0.08%、最大碱含量 3.0 kg/m³;中腐蚀对应 C35、320、0.45、0.10%、3.0;弱腐蚀对应 C30、300、0.50、0.10%、3.5。预应力构件的最低强度等级还要在表中基础上提高一个等级,最大氯离子含量压到胶凝材料用量的 0.06%。
保护层厚度按构件类型和等级取(表 4.2.5):板、墙等面形构件,强腐蚀 35mm、中弱腐蚀 30mm;梁、柱等条形构件,强腐蚀 40mm、中弱腐蚀 35mm;基础和与腐蚀性介质直接接触的地下室外墙及底板表面,一律 50mm。裂缝也是硬指标,中等腐蚀环境结构表面裂缝宽度限制在 0.20mm,强腐蚀环境 0.15mm。这两条结合起来看就明白了:酸洗车间里"混凝土看着没烂、钢筋却先胀裂"的情况,多半是保护层薄了或者裂缝没控住。
基础这一侧,GB/T 50046 给了一个能省钱的口子:当地面下面设置隔离层时,生产过程中泄漏的介质对基础、基础梁的腐蚀性等级,可以按表 3.1.5 降低一级确定(第 4.8.1 条)。但这个口子有前提——污染土、地下水和泄漏介质共同作用时,仍按腐蚀性等级高的那个定。基础埋深也有要求:生产过程中有硫酸、氢氧化钠、硫酸钠等介质泄漏、能使地基土产生膨胀时,埋置深度不应小于 2m;有腐蚀性液态介质泄漏时不应小于 1.5m。基础附近有腐蚀性溶液的储槽或储罐地坑时,基础的底面应低于储槽或地坑底面不小于 500mm(第 4.8.3、4.8.4 条)。另外,如果基础的混凝土里掺了抗硫酸盐外加剂、钢筋阻锈剂、矿物掺合料且性能满足防腐蚀要求,垫层、基础、基础梁可以不做表面防护(第 4.8.6 条)。
钢结构:涂层厚度可以按年限倒着算
钢结构这边,先卡构造,再谈涂层。
强腐蚀环境下,桁架、柱、主梁等重要受力构件不宜采用格构式,不应采用冷弯薄壁型钢(第 4.3.1 条);重要构件和难以维修的构件,不应采用表面原始锈蚀等级为 D 级的钢材(第 4.3.2 条)。杆件截面厚度:钢板组合的杆件不宜小于 6mm,闭口截面杆件不宜小于 4mm,角钢截面不宜小于 5mm(第 4.3.4 条)。焊缝要用连续焊缝,角焊缝焊脚尺寸不宜小于 8mm,杆件厚度小于 8mm 时不应小于杆件厚度,加劲肋要切角(第 4.3.8 条)。螺栓直径不应小于 12mm,垫圈不应采用弹簧垫圈,螺栓、螺母和垫圈采用热镀锌或热浸锌防护,安装后再做与主体结构相同的防腐处理(第 4.3.9 条)。不同金属材料接触的部位宜采取隔离措施(第 4.3.7 条)。
涂层厚度按防护层使用年限查表 5.2.3:要 15 年以上,强腐蚀 320μm、中腐蚀 280μm、弱腐蚀 240μm;要 11~15 年,对应 280/240/200μm;6~10 年对应 240/200/160μm;2~5 年对应 200/160/120μm。年限越短厚度越低,但也越低越要勤补——这笔账到后面算更清楚。
柱脚是最容易先烂的部位,标准专门写了一条:钢柱柱脚应置于混凝土基础上;经常用水清理冲洗地面的场地,基础顶面宜高出地面不小于 300mm;强腐蚀环境下,钢柱柱脚及钢柱宜采用 C25 细石混凝土包裹,混凝土厚度不小于 60mm、包裹高度不小于 800mm、顶面做 30° 外坡(第 4.3.11 条)。
最省钱也最容易省掉的,是那些细部尺寸
面层材料选对了还漏,跑冒滴漏就都在细节上。标准把尺寸一条条写死了。
受液态介质作用的地面要设朝向排水沟或地漏的坡面,底层地面坡度不宜小于 2%,楼层地面不宜小于 1%,排液坡面长度不宜大于 9m;排水沟内壁与墙边、柱边的距离不应小于 300mm;地漏中心与墙、柱、梁等结构边缘的距离不应小于 400mm,地漏上口直径不宜小于 150mm,且地漏要用耐腐蚀材料制作(第 5.1.9 条)。
地面与墙、柱交接处要设耐腐蚀踢脚板,高度不宜小于 250mm(第 5.1.11 条)。支承在地面上的钢构件要设耐腐蚀底座,钢支架底座高度不宜小于 300mm,钢梯、钢栏杆底座高度不应小于 100mm(第 5.1.12 条)。设备基础顶面高出地面面层不应小于 100mm;基础顶面与所在地面高差小于 300mm 时,防护面层宜与地面一致;振动设备基础宜采用整体或大块石材等耐冲击、抗振动的面层材料;地脚螺栓孔的灌浆材料上部要采用耐腐蚀材料,深度不宜小于 50mm(第 5.1.14 条)。
地沟和地坑另有几条硬规定:建筑物的墙、柱、基础不得兼作地沟和地坑的底板和侧壁;管沟不应兼作排水沟;地沟底面纵向坡度宜为 0.5%~1%,地坑底面坡度不宜小于 2%;排水沟和集水坑要设隔离层并与地面隔离层连成整体,地面没有隔离层时,排水沟的隔离层伸入地面面层下的宽度不应小于 300mm;排水沟宜采用明沟,沟宽超过 300mm 要设耐腐蚀箅子板或沟盖板;地沟穿越厂房基础时基础要预留洞孔,沟盖板与洞顶、沟侧壁与洞边均留不小于 50mm 净空;地沟的变形缝不得设置在穿越厂房基础的部位,离开基础的距离不宜小于 1m(第 5.1.15 条)。
总图上还有两条跟车间布局有关:储罐、储槽周围宜设围堤,酸储罐周围应设围堤;控制室和配电室不得直接布置在有腐蚀性液态介质作用的楼层下,出入口也不应直接通向产生腐蚀性介质的场所(第 3.2.2、3.2.4 条)。输送强腐蚀介质的地下管道应设置在管沟内,管沟与厂房或重要设备基础的水平净距离不宜小于 1m(第 3.2.7 条)。
设备与管道另有一套规矩:GB/T 50726
上面那套是建筑与构筑物。酸洗槽、储罐、管道本体属于另一本——《工业设备及管道防腐蚀工程技术标准》GB/T 50726-2023,2023 年 9 月 1 日实施,全部代替原来的 GB 50726-2011 和 GB 50727-2011,管的是以钢、铸铁为基体的工业设备及管道防腐蚀衬里和外表面涂层。
它把防护手段拆成十来类:块材衬里、纤维增强塑料衬里、橡胶衬里、塑料衬里、玻璃鳞片衬里、铅衬里、喷涂聚脲衬里、氯丁胶乳水泥砂浆衬里、涂料涂层、金属热喷涂层。选哪一类,先看介质,再看基体表面处理能不能做到位——衬里工程干不干得住,基体表面处理占了大头,除锈等级不到,胶层就等着空鼓脱层。橡胶衬里这类还有搭接尺寸的硬要求:胶板厚 2mm 时搭接宽度 20~25mm,厚 3mm 时 25~30mm,厚 4mm 及以上时 35mm,设备转角处的接缝搭接宽度 50mm,多层衬里时相邻胶层的接缝要错开,错开距离不得小于 100mm。
年限分级:钱该花在哪一段
GB/T 50046 把防护层的设计使用年限分成四档:低使用年限 2~5 年,中使用年限 6~10 年,长使用年限 11~15 年,超长使用年限 15 年以上(第 3.3.3 条)。年限本身不是"质保期",而是给你排维修计划用的。
真正决定花钱效率的是这句话:防护层设计使用年限要根据腐蚀性等级、工作环境和维修养护条件综合确定(第 3.3.1 条)。翻译成车间语言——维修方便的次要构件可以选短年限,换起来便宜;地下部位、地沟、集水坑、储槽内壁这些一旦返修就要停产甚至开挖的地方,直接上长年限或超长年限。地坪坡度多做一个百分点、地漏挪开墙柱 400mm、柱脚多包 60mm 厚的一层细石混凝土,这些钱比返工时停产一天便宜得多。
常见问题(FAQ)
问:酸洗车间的地坪用环氧树脂地坪行不行?
答:能用在轻腐蚀、无明火、无大型运输工具的部位。要有几条边界意识:树脂砂浆、树脂细石混凝土和涂料这类整体面层不宜用于室外,也不得用于有明火作用的部位;树脂类材料耐中等浓度的酸、抗渗性好、强度高,但不耐浓的氧化性酸、不耐高温(GB/T 50046-2018 第 5.1.1 条)。酸槽旁边那种有大型设备、检修频繁、有冲击磨损的地面,标准要求用厚度不小于 60mm 的块材面层,或者树脂细石混凝土、密实混凝土、水玻璃混凝土、树脂砂浆等整体面层。
问:花岗石、耐酸砖不是最耐酸吗,为什么氢氟酸车间不能用?
答:耐酸砖不得用于含氟酸、熔融碱作用的部位(第 7.3.1 条);耐酸石材不得用于含氟酸、熔融碱和骤冷骤热介质作用的部位(第 7.3.3 条)。原因是耐酸砖、花岗石、石英石的主要成分都含二氧化硅,而氢氟酸腐蚀的正是硅质材料。含氟酸环境可以选用浸渍石墨砖(第 7.3.5 条);配制防护材料时也不应采用石英石和花岗石等含硅质材料的填料或骨料,可以改用重晶石或石墨类材料(第 5.1.1 条注)。
问:车间地面到底要不要做隔离层?
答:标准列了必须做的四种情况:受腐蚀性介质作用且经常冲洗的地面;受大量易溶盐类介质作用且腐蚀性等级为强、中时的地面;强、中腐蚀环境下受氯离子介质作用的楼层地面和受苛性碱作用的底层地面;水玻璃混凝土地面以及用水玻璃胶泥、砂浆砌筑的块材地面(第 5.1.4 条)。树脂砂浆、树脂细石混凝土、树脂自流平涂料等整体地面和用树脂胶泥或砂浆砌筑的块材地面,隔离层应采用厚度不小于 1mm 的树脂纤维增强塑料,含胶量不小于 45%(第 5.1.5 条)。
问:钢结构的防腐涂层刷多厚才算够?
答:按防护层使用年限查表 5.2.3 的防腐蚀涂层最小厚度:15 年以上,强腐蚀 320μm、中腐蚀 280μm、弱腐蚀 240μm;11~15 年对应 280/240/200μm;6~10 年对应 240/200/160μm;2~5 年对应 200/160/120μm。另外,重要构件和难以维修的构件不应采用表面原始锈蚀等级为 D 级的钢材,宜采用长使用年限以上的防护涂层(第 4.3.2 条)。
问:设备基础和地脚螺栓孔要怎么处理?
答:设备基础顶面高出地面面层不应小于 100mm;基础顶面与所在地面的高差小于 300mm 时,基础的防护面层宜与地面一致;振动设备基础宜采用整体或大块石材等耐冲击、抗振动的面层材料;液态介质作用较多的设备基础,顶面及四周地面宜采取集液、排液措施;地脚螺栓孔的灌浆材料,上部应采用耐腐蚀材料,其深度不宜小于 50mm(第 5.1.14 条)。
问:柱脚、钢梯、栏杆这些钢件,除了刷漆还能做什么?
答:支承在地面上的钢构件应设置耐腐蚀的底座,钢支架底座高度不宜小于 300mm,钢梯、钢栏杆底座高度不应小于 100mm(第 5.1.12 条)。钢柱柱脚应置于混凝土基础上;经常用水清理冲洗地面的场地,基础顶面宜高出地面不小于 300mm;强腐蚀环境下,钢柱柱脚及钢柱宜采用 C25 细石混凝土包裹,混凝土厚度不小于 60mm、包裹高度不小于 800mm、顶面做 30° 外坡(第 4.3.11 条)。
问:不锈钢为什么不能用在酸洗车间?
答:GB/T 50046-2018 第 7.4.4 条明确:不锈钢不得用于含氯离子介质作用的部位。不锈钢靠表面钝化膜抗腐蚀,氯离子会破坏这层钝化膜,并优先诱发点蚀和缝隙腐蚀,所以在盐酸、盐酸雾、氯化物粉尘环境里,304、316 反而可能比碳钢烂得更快。选材时要按介质的腐蚀性等级和形态重新对,不能因为"不锈钢"三个字就默认它耐一切酸。
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