煤礦立井井筒裝備防腐蝕技術(shù)規(guī)范

1、煤礦立井井筒裝備防腐蝕技術(shù)規(guī)范1  總 則 一、煤炭是我國現(xiàn)階段的主要能源。煤炭生產(chǎn)建設(shè)中每年需要大量的鋼材。由于煤礦井下環(huán)境惡劣，金屬材料的腐蝕問題相當嚴重，不僅直接影響安全生產(chǎn)，而且造成重大的經(jīng)濟損失。而煤礦立井井筒則是關(guān)系全局的咽喉部位，因井筒裝備銹蝕更換停產(chǎn)所造成的經(jīng)濟損失相當嚴重，因此，立井井筒裝備的防腐蝕尤為重要。 二、1998年煤炭工業(yè)部頒發(fā)了煤礦井筒裝備防腐設(shè)計、施工及驗收規(guī)范（試行），對煤礦立井井筒裝備的防腐蝕具有指導、促進作用，本規(guī)范即是在試行稿的基礎(chǔ)上修改而成的。 三、自煤礦井筒裝備防腐設(shè)計、施工及驗收規(guī)范試行之后，礦山防腐蝕工作在煤炭行業(yè)普遍得到重視。設(shè)計、科

2、研院所、大專院校、各礦務局和施工單位在井筒裝備防腐蝕方面做了大量工作，采用了防腐新材料、新技術(shù)、新工藝、這些都在本規(guī)范中得到反映、體現(xiàn)。 本規(guī)范著重規(guī)定了新建、改建、擴建和老井延深及維護的立井井筒裝備、管道等鋼構(gòu)件的防腐蝕設(shè)計、施工及驗收的具體條款。斜井的有關(guān)裝備、立井井架、提升容器、井口、井底、裝卸載硐室，其腐蝕環(huán)境亦較為惡劣，所用的鋼構(gòu)件亦可參照本規(guī)范采取長效防護。 由于煤礦的工作環(huán)境大部分都在地下深處，環(huán)境潮濕是其主要特點之一。煤礦井下空氣的相對濕度常年都在90%以上，在井筒中，淋水大的礦井每小時的淋水量可達到10m3以上；煤礦井下風速大是其另一個特點，由于風速大，空氣隨時都能得到更新，

3、供氧充足。這樣，煤礦井下環(huán)境中充分具備了金屬發(fā)生電化學腐蝕的兩個基本因素_氧氣和水分。因而在煤礦環(huán)境中金屬材料的腐蝕是相當普遍而嚴重的。 根據(jù)煤炭部對部分礦井腐蝕情況的調(diào)查結(jié)果，鋼鐵在井下的單側(cè)年平均腐蝕深度為0.21.2mm，在腐蝕嚴重的礦井中，鋼鐵的腐蝕速度為海洋環(huán)境中的23倍，其井筒裝備的使用壽命不到十年。腐蝕除了造成金屬構(gòu)件損壞而產(chǎn)生的直接經(jīng)濟損失外，還會因停產(chǎn)維修造成更大的間接損失。例如，一個年產(chǎn)百萬噸的礦井更換一次井筒裝備需要幾百噸鋼材，除了造成幾百萬元的直接經(jīng)濟損失外，還要停產(chǎn)幾十天，少出幾十萬噸的煤炭，這將造成更大的間接損失。因此，本規(guī)范要求凡是采用碳鋼加工的裝備，不包括鋼軌罐

4、道及鋼絲繩罐道，必須采用防腐蝕措施。 2  設(shè) 計 施工工藝是指實現(xiàn)所選定的防腐蝕涂層而應采取的工藝條件和措施。 當前，大型鋼鐵構(gòu)件經(jīng)常采取的表面預處理方法有手工除銹，機械除銹、噴射除銹、酸洗除銹、火焰除銹等多種形式。井筒裝備的鋼構(gòu)件在地面進行防腐蝕處理時，宜采用噴砂除銹和酸洗除銹，不允許采用人工除銹和帶銹底漆等表面預處理方法。因為無論是人工除銹或是帶銹底漆，都不能有效地除去銹蝕，達到良好的防腐蝕效果。 帶銹底漆能直接涂刷在帶有一定銹蝕的鋼鐵表面上，由于使用方便，曾于80年代初期在煤炭行業(yè)的井筒裝備防腐蝕施工中得到推廣。但實踐證明：其防腐蝕效果不好。因為新鋼材表面的氧化皮屬惰性物質(zhì)，

5、不論采用哪種帶銹涂料，均不能將其穩(wěn)定或轉(zhuǎn)化，并且氧化皮的熱膨脹系數(shù)與漆膜和鋼鐵相差十幾倍，遇到溫度變化，漆膜將與之脫離。上海冶金研究所曾應用穆斯堡爾譜學對帶銹涂料與鐵銹反應生成物的分子結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明，目前的帶銹涂料都沒有完全達到預期的目的。 根據(jù)實驗室試驗的結(jié)果和長期應用的實踐證明，環(huán)氧瀝青類涂料較適合中、堿性淋水的礦井；而氯化橡膠類涂料更適合條件苛刻的酸性水礦井或含鹽量高的礦井；富鋅底漆具有電化學保護作用，作井筒裝備的第一道底漆，能更有效地發(fā)揮面漆的防護作用。 防腐涂料涂刷前必須對被涂表面進行嚴格的表面預處理，通常要求噴砂（丸）除銹或酸洗除銹、鈍化處理，表面預處理質(zhì)量達到瑞典標準Sa

6、2.5級以上。這也是達到長時期保護必不可少的第二個重要因素。 厚涂層是長效防腐蝕的第三個重要因素。防腐界有一個共識：長效防腐蝕涂料的涂刷厚度不應小于200m，并要求3遍以上的涂刷遍數(shù)，這樣才能達到有效防護的目的。但是，對于維護方便的其他礦用設(shè)備，其涂層厚度可根據(jù)實際情況而定，但涂刷遍數(shù)應達到3遍或以上，以保證防腐蝕質(zhì)量。 煤礦井筒裝備屬永久性工程，使用期間維護困難，選用長效防腐蝕涂料。認真進行表面預處理，并達到所要求的涂刷厚度及涂刷遍數(shù)，這些都是必須和應該做到的。 熱噴涂：是利用壓縮空氣將熔融的金屬霧化，高速噴至預先經(jīng)噴砂處理的鋼鐵構(gòu)件表面，形成具有較好結(jié)合力的金屬保護層，常用的熱源有電弧噴涂

7、和火焰噴涂兩大類。熱噴涂層孔隙率較高，需采用有機涂料封閉，以提高其耐腐蝕性能。 熱浸鍍：是將鋼鐵基體浸在熔融狀態(tài)的金屬液中，在鋼鐵表面形成一層金屬保護膜，目前常采用熱浸鍍鋅。熱浸鍍鋅涂層致密，與基體金屬結(jié)合力強，鍍層厚度只能達到100m以下。熱浸鍍鋅外加有機涂料的復合防護體系，在國內(nèi)外多個領(lǐng)域中廣泛采用。 金屬鍍層加有機涂層的復合涂層，是腐蝕控制的一個極為重要的進步，在使用得當?shù)沫h(huán)境中，能夠獲得最佳協(xié)同作用，為了不過多地增加工程造價，并獲得最佳的防護效果，本規(guī)范推薦的金屬鍍層加有機涂層的復合涂層，其總厚度不應小于250/m，有機涂層至少需經(jīng)3次涂刷完成。 進行生產(chǎn)礦井井筒裝備防腐蝕維護時，必須

8、搞好安全防護。以提升罐籠或箕斗的頂部作施工基地，搭設(shè)架板，掛安全網(wǎng)，施工人員戴安全帽，系安全帶。 3  施 工 a）檢查數(shù)量： 1）涂層厚度抽檢總件數(shù)的5%，但不得少于5件，每個工件均勻取10個點進行測試。 2）涂層附著力抽檢總件數(shù)的1%，但不得少于3件，每個工件測一個點。如抽檢結(jié)果不合格，此時再抽取總工件的10%進行檢查。 b）測試方法見本規(guī)范附錄E。 附錄A  推薦使用的耐蝕材料 A.1  推薦使用的耐蝕材料 名 稱用 途效 果玻璃鋼柵欄代替梯子間原金屬網(wǎng)防腐蝕效果好梯 子 間復合玻璃鋼梁代替梯子間的鋼梁玻璃鋼梯子、平臺板代替梯子間原金屬紋鋼板、水泥板和鋼結(jié)構(gòu)

9、梯子A.2 玻璃鋼制品的機械安全性能指標 項 目 單 位指標試驗 方法優(yōu) 良合 格機 械 性 能抗拉強度玻纖紗MPa140120GB3354玻纖布160130GB1447抗壓強度玻纖紗5035GB1448玻纖布6040GB1448彎曲強度玻纖紗9070GB33560玻纖布10080GB1449安 全 性 能表面電阻3×108MT113酒 精 噴 燈 火 焰 燃 燒 試 驗有焰燃燒 時 間s當酒精噴燈移走后，每組6 條試件的有焰燃燒時間總和不得超過18，其中任何試件的續(xù)燃時間不得超過10MT113試件置 于酒精噴燈火焰中燃 燒時間為30無焰燃燒 時 間當酒精噴燈移走后，每組6條試件的無

10、焰燃燒時間總和不得超 過120，其中任何一條試件的續(xù)燃時間不得超過60附錄B  金屬表面預處理等級 金屬表面預處理等級采用瑞典標準SIS055900除銹質(zhì)量等級標準，該標準共分六個除銹等級，其中手工機械除銹分為二個等級，噴射除銹分為四個等級。每個等級的質(zhì)量要求如下： St2級，手工機械除銹。要求除去鋼鐵表面松動的氧化皮，疏松的鐵銹和其他污物。 St3級，動力機械除銹。要求除去鋼鐵表面松動的氧化皮，疏松的鐵銹和其他污物，鋼鐵表面呈現(xiàn)明顯的金屬光澤。 Sa1級，輕度噴射除銹。應除去疏松的氧化皮、銹蝕及污物，在基底金屬上顯露大量均勻散布的金屬斑點。 Sa2級，工業(yè)噴射除銹。應除去幾乎所有的

11、氧化皮、銹蝕及污物，最后用干燥的壓縮空氣清理表面，表面稍呈灰色。 Sa2.5級，接近出白級噴射除銹。金屬表面清除到僅有輕微的點狀或條紋痕跡的程度，并用干燥的壓縮空氣或其他工具清理表面，表面呈銀灰色。 Sa3級，出白級噴射除銹。應完全除去金屬表面的氧化皮、銹蝕及污物。用于燥的壓縮空氣或其他工具清理表面，其外觀具有均勻一致的金屬光澤。 附錄C  推薦使用的礦山防腐蝕涂料 種類涂料名稱色澤防腐蝕 性能適用條件底漆環(huán)氧富鋅底漆銀灰優(yōu)良適用于中、堿性水質(zhì)的礦井，5以上的氣溫條件施工氯化橡膠富鋅底漆各種水質(zhì)的礦井，-20以上的氣溫條件施工無機富鋅底漆各種水質(zhì)的礦井，10以上的氣溫條件施工，須噴砂

12、除銹防 護 涂 料環(huán)氧瀝青厚漿型 防腐涂料 環(huán)氧玻璃鱗片防腐 涂 料黑 色 及 深 褐 色  優(yōu) 良中、堿性水質(zhì)的礦井中使用，5以上的氣溫條件施工低溫固化環(huán)氧 （瀝青）涂料適用于中、堿性水質(zhì)，-5以上的氣溫條件施工氯化橡膠系列 防腐涂料黑色、 深褐色及其他 顏色在各種淋水的礦井中均可使用，-20以上的氣溫條件下施工維護 修補 涂料干濕兩用系列 防腐涂料棕褐色及其他 顏色優(yōu) 良在潮濕、有水的現(xiàn)場使用表D 推薦使用的防腐蝕施工工藝 涂層名稱 表面 處理 方法底部涂層防護涂層涂層 總厚（m）涂裝時間間隔 （h）施工環(huán)境涂 層涂裝 方法涂裝遍數(shù)涂層 厚度（m）涂裝涂裝 方法涂裝 遍數(shù)涂層 厚

13、度（m）有機涂層酸洗除銹鈍化處理或噴砂除銹富 鋅 底漆 刷   涂123070氯化橡膠系列防腐涂料刷涂或噴涂34150180200>6-20以上的氣溫條件下施工環(huán)氧瀝青厚漿型防腐涂料31802202508245以上氣溫條件下施工低溫固化環(huán)氧瀝青涂料318022025024-5以上的氣溫條件下施工金屬鍍層噴砂除銹熱噴鍍鋅熱噴12100200氯化橡膠類涂料刷涂或噴涂2>6-20以上氣溫條件下施工環(huán)氧類涂料2>85以上氣溫條件下施工酸洗除銹熱浸鍍鋅熱浸160100復合涂層噴砂除銹熱噴鍍鋅熱噴12100200氯化橡膠類涂料刷涂或噴涂3150200250>6-20以上的

14、氣溫條件下施工環(huán)氧瀝青類涂料3150200250>85以上的氣溫條件下施工復合涂層酸洗除銹熱浸鍍鋅熱浸160100磷化底漆刷涂110202508245以上的氣溫條件下施工環(huán)氧瀝青涂料刷涂或噴涂23150200低溫固化環(huán)氧瀝青涂料2315020025024-5以上的氣溫條件下施工焊縫或漆膜損壞部位修補干濕兩用系列防腐涂料刷涂2>150>6淋水或干燥環(huán)境均可附錄E  涂層質(zhì)量測試方法 E.1  涂層厚度 涂層厚度是保證防腐蝕效果的一項重要質(zhì)量指標，在施工中必須嚴格控制涂層厚度的測定，一般采用涂層測厚儀。井筒裝備防腐蝕涂層測試宜用磁性測厚儀。測試時，具體操作方法

15、可參考產(chǎn)品使用說明書。 E.2  有機涂層附著力 附著力是考核漆膜性能的最重要指標之一。 有機涂層附著力，現(xiàn)場測試用劃格法。 劃格法規(guī)定，在已防腐蝕處理好的鋼構(gòu)件上，在離開邊沿20mm以上的立置，用單面刀片劃1mm×1mm小格100個以上，然后用手輕輕擦抹漆膜。若85%以上的漆膜不脫落為合格，95%以上不脫落為優(yōu)良。 E.3  金屬鍍層附著力 金屬鍍層附著力采用彎曲試驗法測定。用碳鋼制作試片，其厚度為a，寬度b=2a±2mm，且不得小于10mm，長度l=5a+150mm，按規(guī)定進行表面處理和涂裝金屬鍍層。然后在臺鉗、壓力機或彎曲試驗機上進行附著力的測試，

16、具體測試方法如下： 首先將試樣放在支撐輥上，兩輥距離等于d+2.1a，用彎曲輥（寬度為d）下壓，使試樣的彎曲角達到一定角度后，再用彎曲機或臺鉗使試樣彎曲到180°。 試樣彎曲到180°后，用肉眼檢查彎曲的外沿，若金屬層既無脫落，也沒出現(xiàn)B8顯的裂紋，則為優(yōu)良；若距試樣邊緣5mm以上的地方出現(xiàn)金屬鍍層脫落，或出現(xiàn)了露出鋼基體的大裂紋，則認為附著力不合格。 現(xiàn)場按劃格法試驗，劃格刀具刃口與涂層表面保持90°切割后，涂層基體須完全切斷，劃痕間距3mm，在格子狀涂層表面貼上粘膠帶，用500g負荷輥子或手指壓緊，以手持粘膠帶一端，按與涂層表面垂直方向，以迅速又突然方式將粘膠

17、帶拉開，涂層不剝落為合格。若要定量測涂層結(jié)合力，應按相應的國家標準執(zhí)行。 附錄F  防腐蝕質(zhì)量的評級標準 F.1  防腐蝕質(zhì)量的評級按防腐蝕涂層及金屬鍍層，工件防腐蝕和防腐蝕工程三部分進行。 F.2  防腐蝕涂層的質(zhì)量標準主要包括涂層厚度質(zhì)量標準和涂層附著力質(zhì)量標準。并應符合下列規(guī)定： a）涂層厚度的質(zhì)量標準應符合下列規(guī)定： 1）合格：80%以上測試點的涂層厚度的測試數(shù)據(jù)大于或等于規(guī)定厚度，且最小厚度不低于規(guī)定厚度的75%。 2）優(yōu)良：95%以上測試點的涂層厚度的測試數(shù)據(jù)大于或等于規(guī)定厚度，且最小厚度不低于規(guī)定厚度的90%。 3）20%及以上測試點的涂層厚度測試數(shù)

18、據(jù)低于規(guī)定厚度，或有10%以上測試點涂層厚度較規(guī)定厚度低25%以上，則評為不合格。 b）涂層附著力的質(zhì)量標準應符合下列規(guī)定： 1）合格：80%以上測試點用劃格法測試出的附著力數(shù)據(jù)大于95%，且沒有低于85%的測試數(shù)據(jù)。 2）優(yōu)良：所有測試點用劃格法測出的附著力數(shù)據(jù)均大于95%。 3）若出現(xiàn)低于85%的測試數(shù)據(jù)，則要求加倍復測，若仍有低于85%的數(shù)據(jù)，則定為不合格。 F.3  金屬鍍層的質(zhì)量標準 金屬鍍層的質(zhì)量標準主要包括鍍層厚度質(zhì)量標準和鍍層附著力質(zhì)量標準。其鍍層附著力測試在現(xiàn)場做試件，依照相應的測試方法進行。鍍層厚度和附著力質(zhì)量標準的評定依照F.2的規(guī)定進行。 F.4 

19、工件防腐蝕的質(zhì)量標準 工件防腐蝕質(zhì)量的等級按涂層厚度和附著力所評定等級的最低等級確定。 F.5  防腐蝕工程的質(zhì)量標準應符合下列規(guī)定： a）合格：所檢測各類工件的防腐蝕質(zhì)量全部合格。 b）優(yōu)良：所檢測各類工件的防腐蝕質(zhì)量全部合格，其中50%及其以上為優(yōu)良。 附錄G  名詞解釋        1.腐蝕：材料在周圍環(huán)境的作用下所引起的破壞或變質(zhì)稱為腐蝕。腐蝕對象包括各類材料，但習慣上往往只把金屬材料的破壞稱為腐蝕。對于非金屬材料則有另外的稱呼。例如：橡膠、塑料、玻璃鋼等稱為“老化”，磚石、混凝土稱為“風化”，木材等稱為

20、“腐爛”。 2.防腐蝕：人們采取許多不同的手段或方法來防止或減輕腐蝕的發(fā)生，稱防腐蝕。主要包括采用耐蝕金屬或合金材料，發(fā)展耐蝕非金屬材料，進行表面保護和電化學保護，進行介質(zhì)處理，改善和控制腐蝕環(huán)境等。 3.防腐涂料：是指一系列涂在金屬表面上能防止或延緩金屬腐蝕的涂料。 4.pH值：介質(zhì)酸堿度的表示方法。其值為溶液中H+濃度的負對數(shù)，-1gH+其大小為114，數(shù)值越小，酸性越強。 5.表面預處理：為提高防護涂層的質(zhì)量，在防腐涂裝前，需采取適當措施和工藝清除工件表面的銹蝕、氧化皮和各種污物，或轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的形式，稱表面預處理。 6.磷化處理：使鋼鐵工件表面獲得一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的表面處理工藝，

21、磷化膜厚約515m，與基體結(jié)合牢固，多孔，適于作涂料的底層。 7.噴砂（丸）除銹：利用壓縮空氣作動力，將砂石（金屬丸）等磨料噴向金屬表面，靠磨料的沖擊和摩擦作用，除去表面的銹層、氧化皮、舊漆膜及其他污物，可得到高質(zhì)量的金屬預處理表面。 8.酸洗除銹：利用酸溶液與金屬銹層發(fā)生化學反應而除去金屬表面銹蝕、氧化皮的表面預處理方法。 9.鈍化處理：酸洗后的鋼鐵構(gòu)件需立即放入含有氧化劑和成膜物質(zhì)的堿性溶液中，中和除去殘酸，并在鋼鐵表面生成一層具有保護作用的膜，可防止構(gòu)件發(fā)生二次銹蝕，稱為鈍化處理。 10.粗糙度：是指預處理后工件表面的粗糙程度，用RZ表示，有些被涂裝的表面既要求表面的清潔度，又要求表面的粗糙度，以提高涂層的附著力。 11.涂層附著力：是指保護涂層在被涂物體表面的粘結(jié)力，它直接關(guān)系到涂層的使用壽命和防護效果。 12.金屬鍍層：是指在容易銹蝕的金屬表面上覆鍍一層耐腐蝕的金屬保護膜，可保護內(nèi)部金屬不再生銹。常用的涂裝方法有電鍍、熱噴涂、熱浸鍍、化學鍍等。 13.玻璃鋼復合材料：煤炭系統(tǒng)講的玻璃鋼復合材料是指以