腐蝕環境對起重機金屬結構的影響及防護措施

方迎軍　郭萬里

【摘? 要】隨著時代的發展，我國的工業設備種類越來越多，在性能上也比以前有了很大的提升。盡管如此，腐蝕問題一直我國金屬設備正常運行的主要問題。基于此，本文首先介紹了腐蝕環境對臂架結構應力影響，接著分析了腐蝕檢測方法，最后介紹了起重機金屬結構腐蝕預防措施，希望能夠提供相關借鑒，切實保障起重機結構的承載性能。

【關鍵詞】腐蝕環境;起重機;金屬結構;影響及防護

引言

一般情況下，起重機都是在比較潮濕或者是露天的環境中的，這種情況使得起重機的表皮油漆很可能會受到損壞，從而導致起重機的性能大大下降。在導致起重機腐蝕的因素中主要包括了作業環境的酸堿性介質排布狀況、溫度以及濕度等，在這些因素中，影響最為明顯的就是濕度，作業環境的濕度如果超過了正常值，就會導致起重機的金屬結構腐蝕。據調查，全世界因為腐蝕問題而報廢的金屬設備大概有金屬產量的20%～40%。所以說，為了節約資源，就一定要采取相關的防護措施來解決起重機金屬結構的腐蝕問題。

1.起重機械金屬結構腐蝕機理

起重機金屬結構的腐蝕機理是比較簡單的，起重機在很多作業中都是在常溫大氣環境中進行的，這使得起重機很容易受到空氣中的水分以及其它污染物的電化學、化學的作用。另外，其中金屬結構表面有一層很薄的水膜，這種水膜是空氣中水分的直接沉降以及大氣溫度的突然變化而產生的凝露，能夠和大氣中的水、二氧化碳、二氧化硫以及塵土、鹽類等相融合.還需要注意的是，在起重機的正常生產、運輸、甚至是在使用過程中也會受到來自自然環境以及人為因素而導致的污染。這些因素使得起重機表面水膜的導電性大幅度增強，腐蝕的速度也就變得越來越快。通常情況下，部分均勻腐蝕以及局部腐蝕是起重機金屬結構腐蝕的兩種主要的腐蝕種類。其中部分均勻腐蝕指的是腐蝕的介質不能夠對保護膜材料表面進行保護，部分均勻腐蝕會使得起重機金屬結構的厚度變得越來越薄，導致金屬結構的韌性發生變化。局部腐蝕指的是能造成腐蝕的各種因素通過各種不同的形式對金屬結構的局部造成影響，從而產生腐蝕的問題。局部腐蝕包含的種類是很多的，其中最為常見的就是縫隙腐蝕、孔腐蝕、晶間腐蝕以及氫腐蝕等。縫隙腐蝕主要在起重機金屬結構焊接的焊縫處，在這個位置是很容易有一些腐蝕物質的，這些物質哎堆積到一定程度以后就會慢慢的擴大腐蝕面積;孔腐蝕在起重機金屬結構的保護膜和鈍化膜上較為常見，如果保護膜或者是鈍化膜被破壞的話，在破壞的部分會形成電化腐蝕;晶間腐蝕主要是從起重機金屬結構的表面從晶界慢慢的向里面深入，主要會對金屬的塑性以及強度造成影響;最后就是氫腐蝕了，氫腐蝕主要是在高溫以及高壓的情況下進行的，在高溫高壓條件下，氫氣會侵入金屬的表面，在和某種元素發生了反應以后就會造成金屬腐蝕。需要注意的是，部分均勻腐蝕和局部腐蝕都是起重機金屬結構腐蝕，它們兩種腐蝕類型發生的機理幾乎是一樣的。

2.腐蝕檢測方法研究

目前鋼結構腐蝕損傷的檢測技術有了很大的發展，檢測技術也在不斷提高。由于起重機金屬結構腐蝕存在局部性，金屬表面局部有腐蝕坑，且不均勻分布，采用常規的檢驗方法無法準確描述其表面特征，檢驗人員應根據起重機實際使用環境和檢驗條件采取有針對性的檢驗方法，一般可以選用的方法包括超聲波法、渦流法等。

2.1超聲波法

超聲波法是一種重要的腐蝕檢測方法之一，超聲波監測的原理就是超聲波在金屬的內部反射的響應關系，這種方法主要可以用來檢測監護的厚度以及裂紋缺陷。脈沖反射法是對起重機金屬結構進行超聲波檢測時最常用的一種方法。首先需要對待測的位置進行除銹打磨，接著再使用超聲波測厚儀對起重機進行測量，將測量出的數據和設計時候的數據進行比較，如果當時測量的主要受力結構件斷面腐蝕達設計厚度的10%并且沒有辦法進行修復的時候，就能夠判斷這個設備已經達到了報廢的標準。超聲波檢測方法有著靈敏度高、操作靈活以及缺陷可以直接定位的優點，到目前為止是一種較為常見的檢測方法。但是超聲波檢測方法有著一定的缺點，如果說所需要檢測的起重機長期一直在腐蝕性的環境中、表面腐蝕的情況較為嚴重、粗糙度較高的話，金屬接觸面就沒有辦法和超聲波探頭完全的貼合，回波信號就很可能收不到，示值的測量就無法保障準確性。

2.2渦流檢測

隨著科學技術的發展，越來越多的新型技術應用到了腐蝕檢測中。渦流檢測技術就是一種新型的無損檢測方法，起重機金屬結構出現腐蝕或者是缺陷的時候，渦流的強度和分布就會受到很大的影響，相應的檢測線圈的阻抗和電壓會因為渦流的變化而產生變化，通過這種方式就可以發現金屬結構內部的腐蝕情況。相較于超聲波檢測方法，渦流的檢測方法可以說是有著很大的優勢，這種方法不需要耦合介質，檢測的效率和準確性要高很多。然而，渦流檢測方法對檢面表面的要求是很高的，檢面的表面在進行檢測之前必須進行清潔，在檢測的過程中不能夠有粉塵等污染物。還需要注意的是，在探頭離開檢測表面的時候，檢測信號會受到很大的影響，所以需要有經驗的專業人員進行操作。

3.起重機金屬結構腐蝕預防措施

3.1選材

在當前市場中，起重機金屬結構主要使用的是型號為Q235B的鋼材料，這種鋼材料在大部分情況下是滿足標準的。但是在一些特殊的情況下，施工環境中的腐蝕性介質濃度是較高的，普通的鋼材料就沒辦法滿足需求，這時候就需要使用諸如16MnCu等的合金鋼，這種合金鋼不僅對金屬結構內部的晶體結構進行了優化，還保障了鋼材的化學穩定性，在一定程度上提高了耐腐蝕性。

3.2結構規劃

在對腐蝕性強或者是濕度高等施工環境中的起重機進行結構規劃過程中，首先需要注意的事情就是降低死角區域的產生率，這樣能夠對無法進行噴涂或者是積水的現象進行避免。其次就是對焊接方法和銜接的形式進行明確，這個過程一定要建立在縫隙等過渡性區域產生的影響效果被充分考慮基礎上才能進行。其中，為了對金屬結構的防腐性能進行強化，可以選擇面積較小的圓管或者是方管，并且密封處理截面封閉端口位置，避免二氧化硫等氣體或者是雨水等液體對金屬結構造成侵襲，保障其穩定性。

3.3表面涂裝

表面涂裝是一種較為直接的防腐措施，主要是使用相關的涂料在起重機金屬的表面進行涂抹，這樣金屬的表面就會出現一層薄膜，這層薄膜可以很好的對空氣中的水分或者是其它的污染物進行屏蔽，延遲了金屬的腐蝕速度。然而表面涂裝這種方法的屏蔽作用并沒有很強，在維護時長上有著很大的局限性，隨著時間的推移，涂膜層的完整性還是會受到腐蝕性氣體或者是液體的破壞，接著漆膜的表層也會遭到腐蝕，導致涂抹的油漆掉落。除此之外，由于油漆涂膜的特性，其很容易受到外界各種因素的影響，尤其是一些高濕度和高溫度的環境中，油漆涂膜老化的速度會比其它的情況要快許多，這時候其起到的作用也就大大降低。現如今，在起重機行業中，表面涂層以及噴涂是較為常見的方法，對于起重機金屬結構防護來說，是一種比較有目的性的防腐手段。為了達到防護的目的，主要使用鋼絲繩表層鍍鋅的措施來對市政、民生工程進行防護，使用鋼絲繩鍍鉻的方法來對長期處于高濕度、腐蝕介質濃度高等環境中的起重機金屬設備。在起重機構件中，最為重要的構件之一就是鑄鍛件。在對鑄鍛件進行防腐的時候使用最多的就是熱噴法，這種方法能夠在很大程度上提升起重機的防腐性能。比如說，可以將粉末噴涂在起重機加速器的表面，還可以另涂一層環氧漆來強化金屬結構的防腐性能。在起重機中，最為關鍵性的受力裝備就是主梁、小車架以及端梁等金屬結構，如果不好好對這些金屬結構進行防腐，起重機的整體質量和使用價值就會大打折扣，所以說一定要采取合適的措施來對這些金屬結構進行防腐。防腐措施可以采取以下步驟：（1）為了將構件上的銹跡給清除掉，可以使用酸洗除銹、人工除銹以及噴砂除銹的方法，保障清除以后的構件符合相關的精細度標準和涂裝工藝清潔度。（2）對涂料進行選擇。一般情況下，如果起重機是一直在酸性介質環境下工作的話，可以選擇一些耐酸性較好的酚醛樹脂漆來對金屬結構的表皮進行處理。相反，如果起重機是一直在堿性介質的環境中工作的話，在金屬結構表皮的處理中可以使用優良的環氧樹脂漆。（3）為了保證防腐到位，在施工之前一定要對施工的氣候、環境以及土壤的酸堿性等進行綜合的分析，保障萬無一失。

3.4優化車間布局

優化起重機設備制造單位的車間分布對預防起重機金屬結構的腐蝕是很重要的。比如說，可以使用隔絕處理的生產工藝清除車間生產過程中形成的酸堿性氣體，這樣能夠將空氣中飄散的腐蝕性介質的濃度進行大幅度的降低，保障金屬介質的穩定性。為了構建優質型的車間，在進行選址的時候可以對雨水季節積水流動的方向、風向等進行考慮。

4.結束語

總而言之，化學腐蝕和電化學腐蝕是造成起重機金屬結構腐蝕的兩大重要原因，所以說，為了保障起重機的正常運行一定要對腐蝕的機理進行仔細研究，并且采取相關的防護措施來進行防護。另外還要對起重機進行定期的檢查，對在檢查過程中發現的問題要給予足夠的重視，并且及時采取措施進行解決，提高起重機金屬結構的防腐工作質量。

參考文獻：

[1]張盾，王毅，王鵬，吳佳佳，戚鵬，陳士強，孫艷.海水環境生物腐蝕污損與防護 [J].裝備環境工程，2016.

[2]陳利紅.金屬鐵、銅表面綠色緩蝕劑緩蝕機理的研究 [D].上海大學，2015.

[3]陳金貴. 掌上型數字渦流探傷儀的研制[D]. 南昌航空大學，2007.

[4]張瑞軍.基于參數不確定性安全評估技術的穩健優化設計方法研究 [D].北京郵電大學，2015.

（作者單位：上海振華重工（集團）股份有限公司）