沿岸地域における発電所の鋼構造物の防食スキームに関する簡単な分析

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。鋼構造は軽量な構造と優れた包括的な機械的特性という利点がありますが、環境にさらされた鋼はさまざまな形態の腐食にさらされ、腐食条件から保護または隔離されない場合、鋼構造は徐々に酸化され、最終的には機能を失います。沿岸地域に立地する発電所では、年間を通じて高湿・高温、大気中の塩分濃度が高い、飛灰、二酸化硫黄、水蒸気凝縮など発電所の局部的な腐食環境が特徴であるため、より適切な塗装防食計画を設計・採用するためには、さまざまな腐食要因を十分に考慮する必要があります。長期的な防食を実現するには、再塗装の回数を減らし、耐用年数を延ばします。

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

塗料防食を使用する設計思想は一般に、腐食環境や媒体に応じて異なり、表面処理条件は異なり、塗料コーティングのさまざまな成分を使用し、保護寿命の要件と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 -- 保護塗装システムによる鉄骨構造の防食」）、プロジェクトサイトの大気環境は C4 クラスに分類されます。塗料の耐久性に応じて、塗料の設計寿命には短期、中期、長期の 3 つの基準があります。現在、ほとんどの火力発電所の塗装の設計寿命は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す。鋼を一定の厚さの緻密な材料​​で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が分離され、防食の目的が達成されます。かつての塗料は乾性油または半乾性油と天然樹脂を主原料としていたため、一般的に「塗料」と呼ばれています。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、溶融亜鉛めっき、およびコールドスプレー亜鉛が含まれます。

2.2 溶融亜鉛めっき液

溶融亜鉛めっきは、緻密で厚い亜鉛保護層を得ることができ、優れた保護性能を備えています。しかし、溶融亜鉛めっきの施工工程は厳格です。実際の操作では、溶融亜鉛めっきの技術パラメータが適切に管理されていない場合、溶融亜鉛めっき部品の防食寿命に重大な影響が生じます。亜鉛めっきの体積は限られており、温度は400～500℃であるため、特に継目無鋼管やボックス構造部品などの鋼構造物は熱応力の変化やさらには熱変形を引き起こします。同時に、溶融亜鉛めっきはめっき溝のサイズや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、プロセス汚染が大きく、廃水と廃ガスの処理コストも高くなります。亜鉛層は約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ます。鉄骨構造物の耐用年数を保証する他の手段はありません。

上記の制限に基づいて、溶融亜鉛めっきは発電所のホームエスカレーターのスチールグリルにのみ広く使用されています。

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は優れた遮蔽機能を持っているため、多くのプロジェクトでは屋外の鉄骨構造物、補機、パイプライン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のプロセスは、一般に、ジンクリッチエポキシプライマー50〜75μm 1回、エポキシ鉄中塗り塗料2回、100〜200μm、ポリウレタントップペイント2回50〜75μm、総乾燥膜厚200〜350μmと考えられています。沿岸地域の発電所の腐食性の高い環境では、一般的なコーティングの保護期間は短いです。例えば、寧海国華発電所プロジェクトの第一期プロジェクトや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年後に大規模なさびが発生する。防食メンテナンスはプラントの耐用期間中に数回実行する必要があります。

2.4 冷間亜鉛溶射スキーム

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、単一成分製品の融合の特別な薬剤、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スプレーと比較して亜鉛は耐食性に優れています。

コールドスプレー亜鉛の酸化速度は、処理温度が低いため大幅に減少します。コールドスプレー構造により、熱膨張と冷間収縮の穴率も非常に低いため、コールドスプレー亜鉛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現場でも、ワークピースのサイズや形状に制限なく適用できます。コールドスプレー亜鉛製品には鉛や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、冷間亜鉛溶射プロセスは、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

上記 3 つの火力発電所で共通に使用されている防食方式の比較を表 1 に示します。 2 つの作業条件を例に、沿岸部の発電所の炉用鉄骨を例に、防食塗料メーカーに相談した結果、以下の結果が得られました。 亜鉛リッチ塗装方式（ハイホンエルダー塗料使用）を採用した場合、下塗り 65μm、上塗り 80μm、中塗り180μmを適用し、材料費は約700万元でした。コールドスプレー亜鉛を使用する場合、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ペイントを含む）、国産塗料の材料費は約800万元、輸入塗料のコストは約4000万元です。コールドスプレー亜鉛スキームが15年間無料で維持できることを考慮すると、ジンクリッチコーティングスキームは5〜7年ごとに再塗装および修理する必要があり、メンテナンスはより困難です。亜鉛コールドスプレー方式の 15 年間の経済的利益は、ジンクリッチコーティング方式よりも依然として大きいです。

上記の分析と比較から、冷間亜鉛溶射方式には長期防食効果、複数回のメンテナンスの回避、優れた腐食適応性、建設とメンテナンスの容易さ、ライフコストの低さ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冷間亜鉛溶射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、発電所エリアの屋外ボイラーの鉄骨および鉄骨構造物には冷亜鉛注入の防食方式を優先し、発電所プラットフォームのグリッドプレートには熱亜鉛浸漬方式を採用する必要があることが提案されています。オーナーは、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い、コストが手頃な場合はコールドスプレー亜鉛コーティングスキームを優先し、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ことをお勧めします。