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沿岸発電所における鋼構造物の防食スキームの解析

2022-10-13

大規模火力発電所では、屋外に多数の鋼構造物（ボイラー鉄骨、プラント鉄骨等）や機器、配管が設置されています。鋼構造物は構造が軽く、総合的な機械的性能が優れているという利点がありますが、環境にさらされた鋼材はさまざまな形の腐食にさらされ、保護または隔離された腐食条件がなければ、鋼構造物は徐々に酸化され、最終的には機能を失います。海辺の沿岸地域に位置する発電所の場合、大気中の高湿度、高温、高塩分濃度、発電所自体の飛灰、二酸化硫黄、水蒸気凝縮などの局部腐食環境の特性を備えているため、あらゆる種類の腐食要因を十分に考慮し、より適切な塗装防食スキームを設計し、長期腐食を達成し、再塗装の回数を減らし、目的の耐用年数を延長する必要があります。
本稿では、南東部沿岸地域に建設中の発電所（200万枚の超々臨界臨界炉鉄骨フレームを対象）を対象に、現在の相対的に成熟したジンクリッチコーティング、溶融亜鉛、コールドスプレー亜鉛の3種類の防食方式の保護原理を紹介し、適切な環境、計画構造、防食性能、センサーとアクチュエータ、フォローアップメンテナンスとライフサイクルコストを3種類の防食方式間の包括的な比較を行います。最適化提案スキームを提案します。
発電所用防食塗料の設計原理
塗装防食の設計思想は一般に、さまざまな腐食環境や媒体、表面処理条件、塗料コーティングのさまざまな成分の使用、保護寿命の要件および技術的および経済的な比較結果に従って、コーティングの厚さを決定します。「コーティングとワニス - 鉄骨構造の保護塗装システムの腐食防止」）、このエンジニアリングサイトの大気環境分類は C4 クラスに属します。塗装の耐久性によると、塗装の設計寿命は短期、中期、長期の3つの基準があり、現在の火力発電所の塗装の設計寿命のほとんどは10～15年です。
2. プロジェクトの防食計画の簡単な分析
2.1 防食方式の分類
コーティングまたはコーティングは最も一般的に使用される防食方法であり、一定の厚さの緻密な材料で鋼をコーティングすることにより、鋼と腐食媒体または腐食環境を分離して防食の目的を達成します。乾性油または半乾性油と天然樹脂を主原料とする塗装を俗に「塗料」と呼んでいます。現在、一般的に使用されている塗装防食方式には、主にジンクリッチコーティング、溶融亜鉛メッキ、コールドスプレー亜鉛の3種類が含まれます。
2.2 溶融亜鉛めっき液
溶融亜鉛めっき方式は、緻密で厚い亜鉛保護層を得ることができ、より優れた保護性能を実現します。しかし、溶融亜鉛めっきの施工工程は厳格です。実際の操作プロセスでは、溶融亜鉛めっきプロセスの技術パラメータの制御は良好ではなく、溶融亜鉛めっき部品の防食寿命に深刻な影響を及ぼします。亜鉛ドブめっきの体積は限られており、温度は 400 ～ 500 ℃であるため、鋼構造物、特に継目無鋼管、ボックス構造物などでは熱応力の変化や熱変形が発生します。同時に、溶融亜鉛めっきはめっきタンクのサイズと輸送によって制限され、多くの大型部品の構築が非常に不便になります。さらに、このプロセスは汚染が多く、排ガス処理コストも高くなります。亜鉛層が約 15 年で消耗すると、再亜鉛メッキはできず、酸化するしかなくなり、鋼構造物の耐用年数を確保する他の手段はありません。
上記の制限のため、溶融亜鉛めっきプロセスは発電所で広く使用されており、エスカレーターのプラットホームの鋼製格子にのみ使用されています。
2.3 ジンクリッチコーティング方式
ジンクリッチプライマーには優れたシールド機能があるため、多くのプロジェクトでは、屋外の鉄骨構造物、補助エンジン、パイプのプライマーとしてエポキシジンクリッチペイントが使用されています。ジンクリッチコーティングプロセスは一般に、1つのエポキシジンクリッチプライマー50〜75μm、2つのエポキシクラウドアイアン中間ペイント100〜200μm、2つのポリウレタントップペイント50〜75μmに従って、総乾燥膜厚200〜350μmを考慮します。沿岸地域の発電所の高腐食環境条件下では、通常のコーティングの保護期間は短いです。例えば、国華寧海発電所プロジェクトの第一期プロジェクトと広東省海門発電所プロジェクトの第一期プロジェクトでは、完成から2～3年後に広範囲に錆が発生した。防食メンテナンスは、発電所のライフサイクル中に何度も実行する必要があります。
2.4 コールドスプレー亜鉛溶液
コールドスプレー亜鉛は、噴霧抽出亜鉛粉末により純度99.995％以上であり、単一成分製品の融合の特別な薬剤であり、ドライフィルムコーティングは純亜鉛の96％以上を含み、溶融亜鉛メッキと溶射亜鉛（アルミニウム）およびジンクリッチコーティングの組み合わせ、溶融亜鉛メッキと同様の保護原理の利点、陰極保護とバリア保護による二重保護、従来の溶融亜鉛ホットと比較してスプレー亜鉛はより優れた耐食性を持っています。
処理温度が低いため、冷間射出亜鉛の酸化速度は大幅に減少します。冷間射出構造により、熱膨張と冷間収縮の穴率も非常に低いため、冷間射出亜鉛の保護性能が優れています。コールドスプレー亜鉛表面処理の要件は比較的低いです。コールドスプレー亜鉛は、ワークショップだけでなく、塗装工事の分野でも、ワークのサイズや形状の制限なしに塗装できます。コールドスプレー亜鉛製品には鉛、クロムなどの重金属成分が含まれておらず、溶剤にもベンゼン、トルエン、メチルエチルケトンなどの有機溶剤が含まれていないため、安全で衛生的に使用できます。上記の利点に基づいて、冷間注入亜鉛プロセスは、沿岸地域の発電所の屋外鋼構造物の防食プロセスに広く使用されています。
2.5 防食方式の比較
表 1 は、火力発電所で一般的に使用される上記 3 つの防食方式の比較を示しています。この沿岸地域の発電所で建設中の数百万型炉の鉄骨2基を例に挙げると、防食塗料メーカーと相談した結果は次のとおりです。ジンクリッチ塗装方式を採用した場合（「海虹老人」ブランドの塗料を使用）、下塗り65μm、上塗り80μm、中塗り180μmで、総材料費は約700万元です。コールドスプレー亜鉛方式を採用した場合、コールドスプレー亜鉛の厚さは180μm（シーリングペイントとトップコートを含む）、国産塗料材料の使用コストは約800万元、輸入塗料の使用コストは約4000万元である。コールドスプレー亜鉛計画が 15 年間無料で維持できること、ジンクリッチ塗装計画は 5 ～ 7 年ごとに再塗装と修理が必要であり、維持がより困難であることを考慮すると、コールドスプレー亜鉛計画の 15 年間の経済収入は依然としてジンクリッチ塗装計画より大きい。
上記の分析と比較から、コールドスプレー亜鉛方式には、長期的な腐食防止、複数回のメンテナンスの回避、良好な腐食適応性、便利な建設とメンテナンス、そして低い生涯コストという利点があることがわかります。ボイラー鉄骨などの大型鋼構造物に対してはコールドスプレー亜鉛防食方式を推奨した。
3 結論

沿岸地域の発電所の特殊な環境および気候条件を考慮すると、屋外ボイラー鉄骨およびプラント鋼構造物にはコールドスプレー亜鉛防食方式を、発電所プラットフォームのグリッドプレートには溶融亜鉛防食方式を優先することが推奨されます。所有者は、コールドスプレー亜鉛コーティングの価格動向に細心の注意を払うことをお勧めします。手頃なコストの場合は、コールドスプレー亜鉛スキームの使用を優先し、価格が初期投資の見積もりを大幅に超える場合にのみ、ジンクリッチコーティングスキームを検討する必要があります。

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