熱鍍鋅鋼白銹產(chǎn)生原因分析及預(yù)防.doc

熱鍍鋅鋼白銹產(chǎn)生原因分析及預(yù)防熱鍍鋅鋼產(chǎn)品經(jīng)長時間運輸后,發(fā)現(xiàn)原本光亮平滑的產(chǎn)品表面上出現(xiàn)大量白色或灰色粉末, 產(chǎn)品發(fā)黑,嚴(yán)重的地方甚至出現(xiàn)了銹斑。實際上,新鍍好的熱鍍鋅件以密排堆放的方式在潮濕和通風(fēng)不好的環(huán)境中儲存和運輸時,在鍍層表面會形成白色或灰色的粉狀腐蝕產(chǎn)物,這種腐蝕產(chǎn)物就是通常所說的白銹。一般說來,當(dāng)鍍件表面白銹的量不多時,不會對鍍層的防腐性能造成影響,它會隨著鍍鋅件表面干燥而逐漸消失。但是如果運輸或儲存方式不當(dāng),白銹也可能變得很嚴(yán)重,不但影響產(chǎn)品的外觀,甚至?xí)档湾冧\件的使用壽命。熱鍍鋅層白銹的產(chǎn)生長期以來都是影響鍍鋅產(chǎn)品和工程質(zhì)量的難題,是產(chǎn)品和工程質(zhì)量驗收爭論的焦點,鍍鋅廠家和施工單位也經(jīng)常為此而困擾。本文通過對產(chǎn)生白銹的熱鍍鋅產(chǎn)品進(jìn)行分析,探討了熱鍍鋅鋼白銹的產(chǎn)生機(jī)理,并提出了預(yù)防及處理措施。1 白銹產(chǎn)生的原因分析1. 1 腐蝕產(chǎn)物分析觀察發(fā)生白銹的產(chǎn)品,在產(chǎn)品白銹較輕微的部位,用細(xì)砂紙輕輕磨去腐蝕產(chǎn)物,在磨平的表面用磁性測厚儀進(jìn)行測量,發(fā)現(xiàn)仍有足夠厚的熱鍍鋅層保護(hù)鋼基。但用上述方法對腐蝕嚴(yán)重的、出現(xiàn)紅銹的地方測量,發(fā)現(xiàn)鍍層幾乎消耗完全,熱鍍鋅層已無法對鋼鐵提供保護(hù)。對發(fā)生嚴(yán)重白銹的工件取樣進(jìn)行掃描電鏡微觀成分分析,在鍍鋅層表面形成的腐蝕產(chǎn)物較疏松,未能形成一層致密腐蝕產(chǎn)物膜來阻止腐蝕進(jìn)一步進(jìn)行。在發(fā)生白銹的熱鍍鋅層表面收集腐蝕產(chǎn)物粉末進(jìn)行X 射線衍射分析,結(jié)果表明,腐蝕產(chǎn)物由ZnCO3和ZnO 組成。1. 2 白銹形成的原因鋅是非?；顫姷慕饘?鋅的表面與周圍的潮濕空氣接觸,會首先與潮濕水氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一層多孔的、膠粘狀的Zn(OH)2 腐蝕產(chǎn)物。隨后,氫氧化鋅會進(jìn)一步與大氣中二氧化碳反應(yīng),生成一層薄的、致密的、有一定粘附性的堿式碳酸鋅ZnCO3腐蝕產(chǎn)物,可以阻止鍍層進(jìn)一步腐蝕。當(dāng)鍍鋅件緊密的堆積并置于潮濕的空氣中時,由于鍍件間的表面沒有自由流動的空氣,鍍層的局部表面將不能發(fā)生形成上述腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的化學(xué)反應(yīng),而是發(fā)生電化學(xué)腐蝕,形成白銹。白銹的形成機(jī)理實際上就是“氧濃差腐蝕電池”原理。在潮濕環(huán)境中鍍件密集堆放時發(fā)生的腐蝕反應(yīng)可以簡化成發(fā)生在兩鍍鋅層間被壓扁的水珠中的反應(yīng),這水珠僅有很小的表面暴露在空氣中,接近水珠中心的鋅表面和在水珠周邊的鋅表面的氧的供給量是不同的,這就導(dǎo)致兩處鋅的電位不同,從而形成氧濃差腐蝕電池。電化學(xué)腐蝕速度遠(yuǎn)高于化學(xué)反應(yīng)腐蝕的速度,陽極區(qū)的鋅會很快被腐蝕,腐蝕產(chǎn)物為沒有保護(hù)能力的、相對易溶的氫氧化鋅。由于空氣中的CO2 很難進(jìn)入陽極區(qū),這就阻止了氫氧化鋅向起保護(hù)性作用的碳酸鋅轉(zhuǎn)變,而在部分脫水后主要以Zn(OH) 2 和ZnO的混合物形式(又稱堿式氧化鋅) 存在。在這種情況下的腐蝕產(chǎn)物不能抑制反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。通常儲運情況下產(chǎn)生的白銹不會太嚴(yán)重。但由于金屬鋅轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\或氫氧化鋅時體積將增大35 倍,形成的白銹體積較大,使腐蝕程度看起來要比實際情況嚴(yán)重得多。由于熱鍍鋅鋼表面的鍍鋅層較厚,通常白銹對熱鍍鋅鋼的使用壽命沒有明顯影響。白銹的嚴(yán)重程度取決于鍍層間凝結(jié)水的成分和在所處環(huán)境中持續(xù)的時間。2 白銹的預(yù)防及處理2. 1 白銹的預(yù)防當(dāng)鍍件儲存及運輸時需要緊密堆放在一起時,應(yīng)該采取足夠的預(yù)防措施來防止白銹。在鍍件周圍保持低濕度的環(huán)境和在堆積的鍍件間保證足夠的通風(fēng),可使白銹減至最少。具體的預(yù)防措施有:(1) 熱鍍鋅件經(jīng)水冷后,即進(jìn)行表面處理。如鍍鋅管和中空的鍍件在鍍鋅后可涂一層清漆;線材、板材和網(wǎng)材這類產(chǎn)品可打蠟或涂油;熱鍍鋅結(jié)構(gòu)件可采用鉻酸鹽鈍化或無鉻鈍化。(2) 應(yīng)將鍍件置于干燥的、有良好的通風(fēng)環(huán)境中。(3) 如果鍍件不得不在戶外存放,鍍件不應(yīng)直接堆放在濕的土壤或腐爛的植被上,應(yīng)該從地面架高并用窄木條隔開,以使所有鍍件表面存在自由流動的空氣。鍍件應(yīng)該稍微傾斜放置以方便排水。(4) 當(dāng)鍍鋅鋼需海運時,由于鍍件表面可能存在冷凝水,故鍍件間使用木條隔離包裝較好。含松脂的木材不能用作隔離用的木條,因為松脂本身就有腐蝕性。在運輸和儲存鍍件時應(yīng)使用干燥的、未用防腐劑和防火劑處理過的木條,如楊樹、槐樹和杉木。存放在容器中的小鍍件在包裝前要徹底干燥。用包裝箱密封時,建議加入一些干燥劑。在海上特別是熱帶海洋濕度很大,這時給熱鍍鋅鋼提供干燥和良好的通風(fēng)環(huán)境就尤其重要。2. 2 出現(xiàn)白銹后的處理措施在大多數(shù)情況下,白銹并不表明鋅鍍層已嚴(yán)重破壞,也并不一定意味著鍍件的使用壽命會減少。發(fā)生白銹后,應(yīng)將原先密堆的鍍件擺開以使其表面迅速變干,并立即檢查。當(dāng)鍍件表面的白銹較輕微時,應(yīng)用干布擦去銹跡。因為在潮濕的環(huán)境下,鍍件表面非常輕微的白銹也可能妨礙堿式碳酸鋅腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的形成。中度到重度的白銹可用硬毛刷來清除,不能用鋼絲刷。在清除白銹后必須檢查產(chǎn)生白銹部位鍍層厚度,以確保留有足夠的鍍鋅層保護(hù)鋼基。在存放很久的有白銹的工件上,典型的白色和灰色的腐蝕產(chǎn)物可能會變黑。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時就說明大量的鍍鋅層已經(jīng)被腐蝕,使用壽命會降低。在極端的情況下,由于在惡劣的環(huán)境中長期存放,形成了嚴(yán)重的白色沉積物或紅銹,它已損害鍍件的使用壽命,就必須重鍍或按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法做局部修補(bǔ)。3 國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對白銹的評述國內(nèi)外的熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)中對鍍層出白銹的問題均有一定的評述,值得借鑒。現(xiàn)總結(jié)如下:GB/ T13912 - 2002 (國家標(biāo)準(zhǔn)金屬覆蓋層鋼鐵制件熱鍍鋅層技術(shù)要求及試驗方法) 6. 1 外觀:潮濕條件下儲存的鍍鋅工件,表面允許有白銹(以堿式氧化鋅為主的白色或灰色腐蝕產(chǎn)物) 存在。ISO1461 - 1999 ( ISO 標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵制件熱浸鍍鋅技術(shù)條件與試驗方法) :“潮濕條件下存儲產(chǎn)生的白銹(鍍鋅后在潮濕條件存儲形成的白色或灰色產(chǎn)物,主要是堿式氧化鋅) 也不應(yīng)視為報廢的原因。. . . 為了防止制件在潮濕環(huán)境中存放時產(chǎn)生白銹,不需要再涂漆的工件鍍鋅之后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚??！盜SO 1459 - 1973 ( E) (ISO標(biāo)準(zhǔn)金屬覆蓋層用熱鍍鋅保護(hù)防腐的指導(dǎo)原則) :“鍍層表面白色的痕跡(通常稱作儲存濕銹或白銹) 是影響外觀的,但通常對鍍層其它性能并無損害。如果希望熱鍍鋅制品保持剛鍍出時的光亮的外觀,需要有特別的儲存條件。熱鍍鋅后立即加以表面處理可避免或減少這些白銹的生成?！盝 IS H8641 - 1983日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)熱鍍鋅) :“白銹:鍍件存放時與雨水等接觸產(chǎn)生白銹。一旦脫離那個環(huán)境便會逐漸消失。另外,由于白銹對鋅層消耗很小,所以對耐蝕幾乎沒有影響?！盉S 729 : 1971 (英國標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵件的熱浸鍍鋅層) :“應(yīng)特別注意鍍鋅件的運輸及儲存條件,以避免出現(xiàn)儲存濕銹(即白銹) ,剛鍍過鋅的鍍件在潮濕及通風(fēng)不良的條件下進(jìn)行運輸或存放往往出現(xiàn)這些所謂的白銹。通過鍍后處理可以減少白銹的出現(xiàn)?！庇纱丝梢?白銹是熱鍍鋅層較常見的一種表面缺陷,應(yīng)積極采取措施避免其出現(xiàn),但一般也不能作為拒