鋼結(jié)構(gòu)件熱浸鋅處理后出現(xiàn)表面裂紋原因及防范分析

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)件熱浸鋅處理是對(duì)其表面的一種長(zhǎng)期有效的防腐處理過(guò)程，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的表面質(zhì)量的控制有著非常重要的作用。分批式溶劑法進(jìn)行的鋼結(jié)構(gòu)件熱浸鋅處理，其表面裂縫狀況等會(huì)受到熱鍍鋅工藝、構(gòu)件基本狀況等因素的影響。文中主要分析了鋼結(jié)構(gòu)件在熱浸鋅處理之后形成表面裂縫的原因，并對(duì)其防范措施作了相應(yīng)的分析。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)件 熱鍍鋅 表面裂紋 原因 防范措施

中圖分類號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0095-01

鋼結(jié)構(gòu)件利用熱浸鋅技術(shù)在其表面形成鍍鋅層，可以實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件表面的防腐蝕性能，增強(qiáng)其使用壽命，同時(shí)降低了其使用過(guò)程中的維護(hù)力度，逐漸有了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前，熱鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)件大量的使用在城市交通標(biāo)識(shí)桿、輸電鐵塔、廣播電視塔、礦井支架、鋼結(jié)構(gòu)橋架、高速公路護(hù)欄等。雖然鍍鋅層的重量決定了熱鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)件的使用壽面，但是鍍鋅層表面質(zhì)量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件使用價(jià)值的重要性是不可忽視的，鍍鋅層的表面質(zhì)量直接對(duì)客戶的選擇有一定的影響。通常鋼結(jié)構(gòu)件是以溶劑法的形式進(jìn)行鍍鋅，較多方面的因素都會(huì)影響其表面的質(zhì)量，而且這些因素不容易控制。因此，做好鋼結(jié)構(gòu)件表面鍍鋅層質(zhì)量的控制工作是提高鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量的重點(diǎn)。

1 構(gòu)件基體中影響其表面裂紋的原因和防范措施

1.1 化學(xué)成分及元素偏析

鋼結(jié)構(gòu)件基體的化學(xué)成分P、Si、C等元素能夠促建Zn-Fe反應(yīng)，增大合金層中的反應(yīng)速率，在鋅層表面形成厚而粗大的晶體粒，形成不均勻的粗糙的、甚至是出現(xiàn)裂紋的鍍鋅層。尤其是當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)件中含有Si時(shí)，Si可以加快鋼結(jié)構(gòu)件的的熱鍍鋅反應(yīng)速率，隨著Si含量的變化鋅層厚度會(huì)發(fā)生Sandelin效應(yīng)，這種效應(yīng)的Si含量是大于0.30%或者0.05%～0.10%。所以，要得到光滑的鍍鋅層，鋼結(jié)構(gòu)件中含Si量需避開(kāi)Sandelin效應(yīng)。

1.2 粗糙的表面

在軋制鋼結(jié)構(gòu)件的過(guò)程中，其表面的氧化皮有時(shí)候會(huì)進(jìn)入到鋼基體內(nèi)，出現(xiàn)這種狀況后，在進(jìn)行鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)件的酸洗時(shí)會(huì)形成不平滑的表面，直接導(dǎo)致了最終鍍鋅層面的粗糙，因此，制作鋼結(jié)構(gòu)件選用的鋼材必須具有良好的表面質(zhì)量。

1.3 銹蝕

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)件的儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，鋼件在酸洗之后會(huì)形成不平滑的表面，直接影響了鍍鋅層的外觀質(zhì)量，進(jìn)而可能導(dǎo)致其表面出現(xiàn)裂紋。因此，需要避免鋼件出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。若鋼結(jié)構(gòu)件表面形成了銹蝕，需在鍍鋅前進(jìn)行分類處理，在鍍鋅的過(guò)程中也要分批量的操作，利用調(diào)整工藝過(guò)程對(duì)其進(jìn)行相對(duì)的彌補(bǔ)。

2 構(gòu)件在鍍鋅工藝過(guò)程中影響其表面裂紋的原因和防范措施

2.1 酸洗和水洗

若對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行過(guò)度的酸洗，則其表面會(huì)出現(xiàn)較多的麻坑，導(dǎo)致游離碳的露出，進(jìn)而產(chǎn)生不均勻的鍍鋅反應(yīng)，導(dǎo)致鍍鋅層表面的粗糙或裂紋。因此，需要嚴(yán)格的控制其操作過(guò)程，對(duì)于不同表面銹蝕、不同批次等鋼件的酸洗時(shí)間靈活的掌握。酸洗之后的鋼結(jié)構(gòu)件表面殘留的鐵鹽和酸液需要用水清洗干凈，若利用硫酸進(jìn)行的酸洗，則需要再進(jìn)行一次鹽酸活化各工序。否則，會(huì)產(chǎn)生一系列不必要的不良后果。

2.2 溶劑處理和烘干

最常用的熱鍍鋅溶劑是NH4Cl和ZnCl2的混合水溶液。以其共晶點(diǎn)為依據(jù)，需用不同的濃度和配方，最常用的溶劑濃度為25%～35%，摩爾比是3∶1。在使用熱鍍鋅溶劑的過(guò)程中，會(huì)因?yàn)樗值膸雽?dǎo)致溶液的濃度降低，較低的溶液濃度，會(huì)導(dǎo)致鍍鋅過(guò)程中產(chǎn)生的氣體不能夠?qū)ぜ闹艿匿\灰進(jìn)行驅(qū)散，會(huì)對(duì)其外觀質(zhì)量造成一定的影響。除此之外，在使用溶劑的過(guò)程中，殘留酸和鐵鹽離子的帶入，會(huì)導(dǎo)致溶劑的酸性增大，鋼結(jié)構(gòu)件在受到侵蝕后也會(huì)有鐵離子的產(chǎn)生，這些鐵鹽離子會(huì)在鍍鋅的過(guò)程中和鋅液發(fā)生反應(yīng)，從而形成Zn-Fe合金渣，容易形成鋼結(jié)構(gòu)件表面的附著物，導(dǎo)致鍍鋅層表面的粗糙，甚至形成裂紋。因此，一定要將溶劑的PH值控制在5～6，濃度控制在25%～35%之間，鐵鹽的濃度不能大于5 g/L。

鋼結(jié)構(gòu)件在經(jīng)過(guò)溶劑處理后需要進(jìn)行烘干處理，使其表面形成一層均勻的溶劑干膜，否則會(huì)對(duì)鍍件的外觀質(zhì)量造成一定的影響。其原因如下：通常溶劑是具有一定的酸性，若不烘干則會(huì)形成工件表面的腐蝕，產(chǎn)生一層粘附的鐵鹽，在進(jìn)行鍍鋅的過(guò)程中容易形成工件表面的合金渣；在熱鍍鋅時(shí)溶劑帶水容易產(chǎn)生Zn（OH）2顆粒；鍍鋅過(guò)程中溶劑若帶水，則會(huì)形成爆炸，出現(xiàn)鋅液的飛濺，直接對(duì)操作過(guò)程產(chǎn)生了一定的影響，也對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量造成了相應(yīng)的影響。

2.3 鋅液成分和溫度

鋅液中的Fe、Pb以及其他的雜質(zhì)均會(huì)影響鍍鋅層的表面質(zhì)量。鋅液中含有過(guò)多的Pb，會(huì)使鋅的凝固溫度降低，容易導(dǎo)致鍍鋅層在冷卻時(shí)產(chǎn)生粗大的結(jié)晶，影響鍍鋅層的表面質(zhì)量或者形成裂紋。在一定溫度下，鋅液中Fe的飽和溶解度是固定的，當(dāng)其含量大于飽和值時(shí)，將和Zn反應(yīng)生成Zn-Fe合金渣。因?yàn)檫@種合金粒和和Zn的比重相差較小，這種合金渣懸浮在鋅液中，非常容易附著在鍍鋅工件的表面，影響鍍鋅層。因此，要確保鋅液溫度具有較小的波動(dòng)性，在低溫下進(jìn)行鍍鋅，鍍鋅工件在鋅液溫度平衡時(shí)應(yīng)當(dāng)提出。

此外，鍍鋅過(guò)程中的操作步驟也會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)件表面的質(zhì)量，因此，需要結(jié)合工件的重量、數(shù)量、形狀、尺寸等，結(jié)合該工藝特點(diǎn)選擇合適的操作步驟。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)件通常是以溶劑法、分批式的工藝形式完成其鍍鋅過(guò)程，這種工藝特點(diǎn)通常會(huì)出現(xiàn)較多的影響鋼結(jié)構(gòu)件表面的質(zhì)量的因素，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)部分偶發(fā)事故。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的熱鍍鋅處理過(guò)程需要進(jìn)行全面的嚴(yán)格控制。

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