鋼絲繩鋁壓套的腐蝕分析及防護(hù)

郭金寶 吳曉信 李小總

摘 要：鋼絲繩鋁壓套壓制索具由于其制作簡單，節(jié)省鋼絲繩材料，生產(chǎn)效率高，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但隨著其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，鋼絲繩鋁壓套索具的鋁壓套腐蝕開裂問題逐漸曝露出來，該文針對在工程中遇到的鋼絲繩鋁壓套索具腐蝕開裂情況進(jìn)行了深入的分析，并提出防護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩 鋁壓套 腐蝕分析 防護(hù)

中圖分類號：TG356.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

鋼絲繩鋁壓套壓制索具是選用優(yōu)質(zhì)鋼絲繩、防銹鋁鋁壓套，經(jīng)過鋼絲繩壓套機(jī)壓制而成，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩與其他結(jié)構(gòu)之間的輕松連接。其使用特點(diǎn)為節(jié)省材料、加工工藝簡單、使用方便、承載力大。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、船舶、橋梁工程、體育場館、漁業(yè)、鉆井、煤礦、港口、天線等行業(yè)。

鋼絲繩壓制索具用的鋁壓套為防銹鋁材料，具有較高的耐蝕性，它在戶外大氣環(huán)境中的平均年蝕率較低，基本不影響材料的使用壽命，這也是鋼絲繩鋁壓套壓制索具能夠得到廣泛應(yīng)用的原因。但我們在沿海（海洋性大氣環(huán)境）某工程中應(yīng)用時，卻出現(xiàn)了大量的鋁壓套開裂失效的情況，見圖1。造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。開始我們懷疑壓套材料出了問題，但通過材質(zhì)化驗(yàn)，排除了該情況發(fā)生，經(jīng)過深入的分析，最終確定是鋁壓套腐蝕導(dǎo)致的開裂，下面針對鋁壓套的腐蝕形式、開裂原因及索具腐蝕防護(hù)進(jìn)行分析探討。

1 鋼絲繩鋁壓套的腐蝕形式

鋼絲繩鋁壓套采用防銹鋁材質(zhì)，防銹鋁的腐蝕按照腐蝕破壞特征分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。如圖2，是鋁壓套在工程中應(yīng)用的一個例子，可以明顯看出，鋁壓套受到腐蝕。

1.1 全面腐蝕

鋁壓套在大氣中表面能形成一層氧化膜，提高它在大氣中的耐蝕性，在內(nèi)陸大氣環(huán)境下，防銹鋁材質(zhì)的鋁壓套耐蝕性能優(yōu)良，但在海洋性大氣中，Cl-對鋁壓套表面的氧化膜有很強(qiáng)的破壞作用，鋁壓套耐蝕性明顯下降。

1.2 局部腐蝕

局部腐蝕包括電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕等形式。

電偶腐蝕是指兩種或兩種以上具有不同電位的金屬接觸時造成的腐蝕。鋁壓套與鋼絲繩是不同的金屬，且電位又不相等，電偶腐蝕能夠發(fā)生。

縫隙腐蝕是在金屬表面縫隙中發(fā)生的局部腐蝕。鋼絲繩結(jié)構(gòu)為多股繞制，鋁壓套壓制后，鋁壓套與鋼絲繩接觸處存在縫隙，且易沉積灰塵、鹽類結(jié)晶等，在潮濕環(huán)境中縫隙腐蝕表現(xiàn)明顯。

點(diǎn)蝕是陽極反應(yīng)的一種形態(tài)，鋁壓套表面金屬氧化膜被持續(xù)破壞，腐蝕逐步加深，產(chǎn)生點(diǎn)蝕。鋁壓套本身耐蝕性能優(yōu)良，但在使用環(huán)境中若存在腐蝕介質(zhì)，鋁壓套表面的氧化膜容易局部破壞，點(diǎn)蝕則表現(xiàn)嚴(yán)重。

應(yīng)力腐蝕是金屬在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆斷。鋼絲繩鋁壓套索具在制作過程中，通過模具對鋁壓套的擠壓，使鋁壓套產(chǎn)生變形，緊緊包裹住鋼絲繩，從而制作成索具。在內(nèi)陸大氣環(huán)境中，鋁壓套應(yīng)力腐蝕并不明顯，也未收集到腐蝕嚴(yán)重的相關(guān)工程案例。

2 鋼絲繩鋁壓套腐蝕開裂的原因分析

鋁壓套索具雖然表現(xiàn)出多種腐蝕形式，但在工程應(yīng)用中腐蝕率很低，在索具應(yīng)用壽命期內(nèi)，鋁壓套能夠保持其應(yīng)有的強(qiáng)度。因此，鋁壓套也得到廣范應(yīng)用。

在我們的沿海某工程中，鋁壓套卻出現(xiàn)了腐蝕開裂失效情況。我們對工程應(yīng)用中失效的鋁壓套取樣進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物化驗(yàn)分析，鋁壓套外表面腐蝕產(chǎn)物由化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕共同產(chǎn)生，腐蝕形式主要為應(yīng)力腐蝕，表現(xiàn)形式為裂紋。鋁壓套內(nèi)表面腐蝕產(chǎn)物由電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生，鋁的腐蝕物較多，是加速腐蝕所至，腐蝕形式為縫隙腐蝕。通過化驗(yàn)分析，導(dǎo)致開裂失效最主要的腐蝕形式是應(yīng)力腐蝕。

從鋁壓套的腐蝕形式看，應(yīng)力腐蝕不容易發(fā)生，但在海洋性大氣這一特定環(huán)境中，鋁壓套極易產(chǎn)生晶界斷裂。這是由于沿晶界存在的連續(xù)分布的氧極區(qū)無沉淀帶，在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下將產(chǎn)生腐蝕坑，進(jìn)而發(fā)展成斷裂源，造成斷裂。

3 腐蝕防護(hù)

分析清除了鋁壓套的腐蝕形式及失效原因，為了提高鋁壓套索具的使用壽命，我們有必要對鋁壓套進(jìn)行腐蝕防護(hù)。

首先用于壓制索具的鋼絲繩最好選用優(yōu)質(zhì)鍍鋅浸油鋼絲繩，鍍鋅鋼絲繩與鋁壓套的接觸電偶等級為0～1級，再加上浸油防護(hù)，可以大大減緩（避免）電偶腐蝕的發(fā)生；其次，索具制成后在索具（鋁壓套）上涂油脂進(jìn)行防護(hù)，見圖3，鋁壓套表面涂覆油脂后，可以很好的避免全面腐蝕、縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕的發(fā)生，即使在海洋性大氣中，由于油脂將鋁壓套與Cl-隔離，破壞了應(yīng)力腐蝕的環(huán)境特效性，也能很好的避免應(yīng)力腐蝕發(fā)生。

4 結(jié)語

鋼絲繩鋁壓套索具雖然應(yīng)用較廣，但其腐蝕失效問題應(yīng)該引起重視，特別是在海洋性大氣環(huán)境中，腐蝕防護(hù)十分必要，該文所提防護(hù)措施簡單、成本低，但效果明顯。

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