熱噴涂防腐涂層在大氣環(huán)境中的應(yīng)用

劉文超

摘 要：文章簡要概述了大氣腐蝕的環(huán)境因素、具體類別以及熱噴涂工藝原理，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，熱噴涂技術(shù)以及工藝必將不斷得以創(chuàng)新與完善，受到更多領(lǐng)域的推崇。然后在此基礎(chǔ)上，對大氣環(huán)境中防腐蝕方面熱噴涂工藝的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，希望可以為相關(guān)人員提供有效資料，提高我國大氣防腐蝕施工水平。

關(guān)鍵詞：熱噴涂 防腐涂層 大氣環(huán)境 應(yīng)用分析

中圖分類號：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0165-02

自20世紀(jì)初期開始，人們開始高度關(guān)注鋼大氣腐蝕問題，對大氣環(huán)境中腐蝕影響因素以及腐蝕規(guī)律的探究也越來越深入，與此同時，人們也普遍開始研究鋼結(jié)構(gòu)的長效防腐工藝以及具體方法，例如：陰極保護(hù)技術(shù)、防腐蝕涂料以及熱噴涂技術(shù)等。通過相關(guān)科研人員的長期實驗以及實踐驗證，其中屬于表面強(qiáng)化技術(shù)的熱噴涂技術(shù)不僅可以提高設(shè)施裝備的使用性能，還能延長其使用年限，因此，受到了大氣環(huán)境防腐蝕領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與大力推廣。

1 大氣腐蝕

1.1 大氣腐蝕的環(huán)境因素

大氣腐蝕屬于一種常見性的環(huán)境腐蝕現(xiàn)象，影響大氣腐蝕的環(huán)境因素非常多，就宏觀層面而言可以劃分為兩大種類：第一，氣象因素，主要涵蓋日照時數(shù)、風(fēng)向風(fēng)速、降水、氣溫以及濕度等；第二，污染物因素，主要涵蓋氯離子、二氧化氮、氨氣、硫化氫以及二氧化硫等。相關(guān)科研人員經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，其中對大氣腐蝕性影響效應(yīng)最強(qiáng)的因素有三方面：第一，鹽離子含量—污染物因素；第二，二氧化硫含量—污染物因素；第三，大氣溫度超過0 ℃時，濕度在80%以上的時期—氣象因素。

1.2 大氣腐蝕分類

根據(jù)電解質(zhì)薄膜狀態(tài)、存在形式以及金屬表面濕度程度的差異，大氣腐蝕可以被劃分為三個類別：第一，干大氣腐蝕；第二，潮大氣腐蝕；第三，濕大氣腐蝕。由于大氣相對濕度會直接影響金屬腐蝕速率，而且濕度之間存在臨界點，因此，大氣濕度越大，金屬表面越易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，導(dǎo)致金屬表面電解質(zhì)膜存在周期延長，進(jìn)而加大金屬表面的腐蝕速率。除此之外，大氣相對濕度如果超過臨界濕度，也會加快金屬表面的腐蝕速率。一般情況下，相關(guān)人員在研究大氣腐蝕過程中，會通過綜合考慮大氣腐蝕的污染物狀況以及環(huán)境因素，將其劃分為以下三個類別：第一，鄉(xiāng)村大氣。即大氣中不含有強(qiáng)烈化學(xué)污染物質(zhì)，但含有無機(jī)物塵埃以及大量有機(jī)物，該類型大氣的組分多為通常成分，例如：二氧化碳、氧氣以及水分等，并不具有較強(qiáng)的腐蝕性。第二，工業(yè)大氣。該類氣體中普遍含有氨氣、硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化碳以及二氧化硫等，雖然含油量較小，但也會給鋼鐵造成較為嚴(yán)重的腐蝕危害，其中腐蝕性最為顯著的便是二氧化硫。在工業(yè)大氣環(huán)境下，鋼鐵材料的腐蝕速率平均值相對而言較大，約為干燥大氣環(huán)境中的50倍。第三，海洋大氣。該種氣體具有較大的相對濕度，而且環(huán)境中所含有的海洋粒子量較大。海洋粒子表面上所存在的金屬腐蝕物以及鹽分均具有非常大的吸濕性，如果其發(fā)生沉降，被金屬表面吸附，與水膜相溶，便會產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，進(jìn)而腐蝕金屬表面。鹽顆粒與金屬表明接觸后，由于其具有較強(qiáng)的吸潮性，會促使金屬表面液膜更具導(dǎo)電性，加之氯離子具有非常大的侵蝕性，會加快金屬表面的腐蝕速率。一般情況而言，海洋結(jié)構(gòu)環(huán)境下，鋼鐵結(jié)構(gòu)的腐蝕速率要比工業(yè)大氣環(huán)境下的腐蝕率略高。如果工業(yè)大氣環(huán)境位于海濱地區(qū)，即海洋性工業(yè)大氣，此類氣體內(nèi)部不僅含有大量的化學(xué)污染物質(zhì)，還含有海洋粒子，會給鋼鐵結(jié)構(gòu)造成巨大的腐蝕危害。

2 熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)作為一種涂層技術(shù)，主要是借助熱源，例如：燃燒火焰等離子弧或是電弧等，加熱處理絲狀，或是粉末狀的非金屬材料或是金屬材料，使其呈現(xiàn)為半熔融，或是熔融狀態(tài)，然后按照特定速率將其噴射于基體的預(yù)處理表面。熱噴涂技術(shù)具有多方面優(yōu)勢，例如：工藝簡便、工件不限、涂層廣泛以及方法繁多等，現(xiàn)階段，受到了我國過個國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及大力推廣，例如：生物工程領(lǐng)域、輕工機(jī)械領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域、石油化工領(lǐng)域、國防領(lǐng)域、能源領(lǐng)域、冶金領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域等。

熱噴涂技術(shù)不僅可以在新品制造過程中充當(dāng)保護(hù)技術(shù)，還能在舊品修復(fù)中充當(dāng)維修技術(shù)。通過不同工藝方法應(yīng)用性能不同的涂層材料，可以促使設(shè)備實現(xiàn)多種涂層功能，例如：遠(yuǎn)紅外輻射、導(dǎo)電絕緣、電磁屏蔽吸收、催化功能、熱障功能、抗高溫氧化、耐腐蝕以及耐摩擦等。而耐腐蝕涂層便受到了大氣環(huán)境下鋼鐵工業(yè)的廣泛應(yīng)用。

3 大氣腐蝕中熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用

大氣環(huán)境中的防腐涂層主要有兩種類型：第一，金屬涂層，主要包含鋁鎂合金涂層、鋅鋁合金涂層、噴鋁涂層以及噴鋅涂層等；第二，金屬-非金屬涂層，該類型防腐涂層屬于組合型防護(hù)涂層體系，主要構(gòu)成部分有非金屬涂層、合金涂層、噴鋁涂層以及噴鋅涂層。其中噴鋁涂層以及噴鋅涂層均需要應(yīng)用熱噴涂工藝，例如：火焰噴涂、電弧噴涂等，具有非常高的噴涂效率。噴鋁涂層以及噴鋅涂層的防腐應(yīng)用對象多為常溫環(huán)境下的鋼鐵基體。就堿性介質(zhì)而言，噴鋅涂層的防腐蝕性相對比噴鋁涂層要更好，而就酸性介質(zhì)而言，卻遠(yuǎn)不如噴鋁涂層。對鋅鋁二者的特性進(jìn)行有效整合而形成的鋅鋁合金涂層，在綜合性能方面，要顯著優(yōu)于鋁涂層與鋅涂層。鋁鎂合金無論在多惡劣的環(huán)境下，均具有較高的適用性，耐腐蝕性能非常顯著。

而金屬-非金屬涂層體系，以金屬包裹鋼鐵基體，會形成一種陽極性涂層；然后以非金屬包裹金屬涂層，可以有效隔離大氣環(huán)境與金屬涂層。非金屬涂層的構(gòu)造組分主要有兩個，分別為耐蝕涂料面層、封孔涂料底層，其主要構(gòu)造物均為有機(jī)涂料，主要能效是對金屬涂層孔隙區(qū)域進(jìn)行有效封堵，以此提高金屬涂層的抗腐蝕性能。金屬-非金屬涂層體系的應(yīng)用，在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)金屬涂層的不足之處，促使防腐涂層更具耐蝕性，有利于延長鋼鐵基體的使用年限。由此可見，利用熱噴涂技術(shù)對港口碼頭、工業(yè)設(shè)施、電廠以及橋梁等長期處于海洋大氣以及工業(yè)大氣環(huán)境中的鋼鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，具有非常顯著的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)階段，我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域?qū)釃娡糠栏繉庸に嚨膽?yīng)用已經(jīng)趨于成熟，例如：鋼橋面防腐、鋼箱梁防腐以及斜拉橋斜拉索防腐等。除此之外，還有很多工程也廣泛應(yīng)用熱噴涂技術(shù)，且取得了非常良好的應(yīng)用效果。例如：我國某跨海大橋，其所處環(huán)境為海洋大氣環(huán)境，大氣中含有大量的鹽離子，鋼結(jié)構(gòu)極易受到嚴(yán)重腐蝕。施工人員為了保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擇取金屬表面熱噴涂以及重防腐組合體系措施，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，有效提高了鋼結(jié)構(gòu)的耐蝕性，在很大程度上提高了該工程的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。除此之外，熱噴涂防腐涂層工業(yè)也在輸電領(lǐng)域、港口領(lǐng)域、交通設(shè)施領(lǐng)域有著諸多成功應(yīng)用案例，例如：上海南橋500 000 kW變電站、寶鋼馬跡山港以及上海磁懸浮列車等，由此可見，熱噴涂防腐涂層在大氣環(huán)境防腐方面的應(yīng)用能效非常顯著，應(yīng)用前景十分廣闊。

4 結(jié)語

綜上可知，熱噴防腐涂層技術(shù)可以有效保護(hù)大氣環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，應(yīng)用價值非?？捎^。而隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，熱噴涂技術(shù)以及工藝必將不斷得以創(chuàng)新與完善，受到更多領(lǐng)域的推崇。

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