淺談螺栓表面滲鋅防腐新技術(shù)試驗評價

羅長虹++丘麗華

文章編號：2095-6835（2017）04-0072-01

摘 要：現(xiàn)代工程項目中，由于鐵路橋梁緊固件銹蝕而導(dǎo)致后期無法拆卸狀況較多，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)、更換改造操作難度過高，對后期安全管理的負(fù)面影響較為嚴(yán)重。為此，加強(qiáng)螺栓表面滲鋅防腐處理具有重大意義。試驗分析表明，滲鋅處理后可保證螺栓的力學(xué)性能、防腐性能大幅度提升，可適應(yīng)較大范圍的操作條件。該項技術(shù)已經(jīng)在鐵路橋梁中得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：螺栓表面；滲鋅防腐；試驗評價；鍍鋅工藝

中圖分類號：TE985 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.072

1 鐵路橋梁螺栓防腐方法分類分析

現(xiàn)階段，鐵路橋梁的螺栓防腐處理方法包括鍍鎘、熱浸鍍鋅、特氟龍、達(dá)克羅等。鍍鉻、鍍鋅操作的優(yōu)點為加工方便、成本低、美觀度高，但是環(huán)境污染較為嚴(yán)重，鍍層厚度受環(huán)保法律約束；達(dá)克羅法涂層具有美觀、耐腐蝕強(qiáng)度高的優(yōu)勢，但是涂層柔軟、易損壞、金屬鉻的危害度較高；熱浸鍍鋅法的優(yōu)勢為成本低、產(chǎn)量高，但是施工中經(jīng)常發(fā)生脫層、鎖死等狀況；涂裝法具有美觀度高、耐腐蝕效果好的優(yōu)勢，但是涂層的附著作用差，易破損，長期防腐效果差。

常用的防腐方法一般是在螺栓現(xiàn)場已經(jīng)發(fā)生腐蝕、銹死后進(jìn)行處理，拆卸、改造操作中需要借助外力、除銹液等輔助，必要時還需要作砂輪打磨、氣割操作等進(jìn)行緊固件分割操作，維護(hù)成本過高，增加了后期勞動人員的工作量，安全隱患過于明顯。為此，加強(qiáng)螺栓表面防腐技術(shù)的試驗評價分析具有重大意義，滲鋅處理操作可提高螺栓力學(xué)、防腐蝕性能，滿足對應(yīng)的行業(yè)內(nèi)部規(guī)范、技術(shù)要求，應(yīng)用前景廣闊。

2 螺栓表面滲鋅防腐技術(shù)的試驗評價

2.1 試件制備參數(shù)分析

試件名稱：螺栓及其配套螺母；

試件規(guī)格：M16×110；

試件材質(zhì)：ASTM A193 Gr.B7 Stud Bolt、A194 Gr.2H HVY.HEX.S.FNuts；

滲鋅工藝：試件經(jīng)除油劑除油、噴砂除銹后置于滲鋅爐中，加熱至420 ℃滲鋅2 h，爐冷至300 ℃后空冷至常溫；

滲鋅厚度：40～45 μm。

2.2 力學(xué)性能試驗分析

防腐處理的基礎(chǔ)是保證螺栓的力學(xué)性能。為此，進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)械性能檢驗是必不可少的操作，主要進(jìn)行斷裂、硬度荷載試驗分析。斷裂載荷試驗設(shè)備為電子拉力試驗機(jī)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 228.1—2010《金屬材料拉伸試驗》；硬度試驗設(shè)備為洛氏硬度試驗機(jī)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 230.3—2002《金屬洛氏硬度試驗》。碳鋼螺栓滲鋅前后力學(xué)性能對比試驗結(jié)果見表1和表2.

從表1和表2可以看出，滲鋅操作對螺栓的抗斷裂、基本硬度性能影響可忽略。

2.3 鹽霧試驗分析

對螺栓進(jìn)行鍍鉻、特氟龍、滲鋅操作，借助中性鹽霧箱進(jìn)行試驗分析，采用日本JISK 5600-7-1標(biāo)準(zhǔn)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaCl、35 ℃環(huán)境下進(jìn)行鹽霧對比，試驗時間為800 h。結(jié)果表明，特氟龍?zhí)幚砗螅菟备g面積為一半，側(cè)面泡變明顯，局部發(fā)生漆膜脫落現(xiàn)象，面積為5%左右，螺帽最大腐蝕深度為0.5 mm；鍍鉻處理的螺栓螺母表面光澤度下降，大面積黑斑、鈍化現(xiàn)象明顯；而滲鋅處理的螺栓、螺母表面未發(fā)生明顯變化，表明該方法的耐腐蝕效果比前2種具有更為明顯的優(yōu)勢，工程實際應(yīng)用價值響度比較高。

2.4 海上試驗分析

為了進(jìn)一步確認(rèn)滲鋅工藝的合理性，在現(xiàn)場進(jìn)行了滲鋅、鍍鉻、特氟龍?zhí)幚矸绞降膶Ρ龋x取國內(nèi)某露天海上平臺進(jìn)行現(xiàn)場操作分析，試驗時間為1年。結(jié)果表明：滲鋅操作的螺栓表面未發(fā)生明顯改變，熱侵鍍鋅法螺栓表面光澤度下降，鍍鉻螺栓已經(jīng)出現(xiàn)銹跡斑點狀況，特氟龍螺栓在扳手位置處已經(jīng)發(fā)生明顯的表面破壞，銹蝕趨勢十分明顯。結(jié)果證明了鍍鋅工藝的合理性。

3 試驗結(jié)果分析探討

滲鋅層具有良好的耐腐蝕效果，在濕度高、鹽度高的海水環(huán)境中，滲鋅層可以實現(xiàn)對鋼鐵部件的保護(hù)處理。滲鋅層主要是由Zn-Fe合金δ1相組成。δ1相中Zn的含量達(dá) 90%左右，含F(xiàn)e 10%左右。經(jīng)過測試，滲鋅層的Zn-Fe合金相的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.65 V，純鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.762 V，鐵的電極電位為-0.439 V。可見，滲鋅層電位相對較低，可形成電機(jī)電位差，腐蝕電流相比于純鋅、鐵構(gòu)件明顯下降。借助表面滲鋅層的堿式碳酸鹽可起到防腐效果，作用明顯，對構(gòu)件的保護(hù)效果良好。

此外，滲鋅層的耐磨性相對較高，試驗表明滲鋅層硬度與合金中鐵元素的比例有關(guān)——涂層越厚，對應(yīng)硬度降低越明顯。滲鋅涂層可充分起到防腐處理控制操作的作用，對工件運輸、施工環(huán)節(jié)的保護(hù)作用明顯，同時良好涂層的防腐能力較高。

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〔編輯：劉曉芳〕

文章編號：2095-6835（2017）04-0073-02