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热镀锌钢格板能够有效地提高耐腐蚀性能 ,因而广泛应用于电力 、交通、建筑、化工等行业中 。 在大多数使用环境下 ,热镀锌钢格板的抗腐蚀性能明显。 镀锌钢格板的使用环境包括室内外大气环境、淡水和海洋环境等。 热镀锌钢格板防腐已经应用多年 ,对在各种应用环境下热镀锌钢格板的耐蚀性能进行综合分析 ,对热镀锌钢格板的应用有较好的参考价值。
热镀锌钢格板耐腐蚀性能是热镀锌钢格板的最重要的性能。 钢格板的热镀锌层耐腐蚀机理主要有两个方面 :① 热镀锌层对钢铁基体起到物理屏障的保护作用 ,通过把钢件与腐蚀环境介质隔离开来达到防腐的目的 。 同时 ,热镀锌钢格板表面在腐蚀过程中所生成的腐蚀产物膜也能够阻止腐蚀的进一步进行 ; ② 热镀锌层对钢基可起到电化学保护作用 。 在常见的腐蚀介质中 ,锌对于钢铁是阳极 ,故对因划伤、碰撞而露出的钢基 ,热镀锌层可作牺牲阳极保护作用 。 热镀锌钢格板的耐蚀寿命主要取决于镀锌层的厚度 ,同种热镀锌钢格板在不同的使用环境条件下有很大的差别 。
一、大气腐蚀
热镀锌钢格板在干燥的空气中 ,锌层和氧气会发生化学反应生成氧化锌。 而随着空气相对湿度的升高 ,氧化锌又转化为氢氧化锌 ,氢氧化锌和氧化锌进一步与二氧化碳反应 ,生成碱式碳酸锌腐蚀产物膜 ,碱式碳酸锌不易溶解 ,牢固地附着在镀件表面 ,阻止锌的继续腐蚀。这是热镀锌钢格板在多数大气环境下腐蚀速率低且能够长期而较好地保护钢铁基体不受腐蚀的主要原因 。
通常热镀锌钢格板锌层的使用寿命定义为热镀锌钢格板表面出现 5%的红色氧化铁时的使用年限。 在这个使用年限内 ,镀锌钢格板不会因腐蚀而损坏。 图 1是热镀锌钢在不同大气环境条件下的使用寿命。镀锌层厚度越大 ,镀锌钢格板的耐腐蚀寿命越长 ; 通常86μm厚镀层的热镀锌钢格板在大气中的使用寿命不低于20年 ;相同镀层厚度下 ,热镀锌钢格板在工业大气及海洋环境中的使用寿命较城乡大气环境下更短。 这是由于在工业及海洋大气环境存在着 SO2或 Cl-离子 ,使热镀锌层在较低的大气相对湿度下即可发生电化学腐蚀 ,且不易形成难溶的、可抑制腐蚀进行的腐蚀产物膜。
热锌镀钢格板在大气中的腐蚀寿命还受大气环境中的多种因素影响 ,如环境温度、湿度、风向 、空气中污染烟气物的种类和密度、干湿循环周期等等。 实际所测得的镀锌层腐蚀速率有一个分布范围 ,但一般小于7. 5μm /年。 在室内环境下 ,镀锌钢格板的使用寿命是室外的 2~3倍。
二、液体腐蚀
锌是两性金属 ,它在 pH小于 6或大于 12. 5时溶解速度较快 ,而在 pH介于 6. 0~12. 5的溶液中腐蚀速度最低 ,这是因为当锌处于 pH为 6. 0~12. 5溶液中时 ,在锌的表面会形成一薄的腐蚀产物保护膜 ,从而使锌与腐蚀介质隔离 ,使锌的腐蚀速率大大降低。
三、水中腐蚀
镀锌钢格板在水中的腐蚀是一个复杂的过程（如污水钢格栅） ,主要受水中杂质成分的影响 ,即水中所含有氧、氮、二氧化碳等气体 ,溶解的钙盐、镁盐、其它盐类及悬浮微粒等物质 ,以及水的 pH、温度、流动情况等因素都会影响镀锌层表面腐蚀产物的成分和结构 ,影响镀锌层的腐蚀速率。
由于镀锌钢格板处于海水气候时 ,水的 pH一般均在 6. 0~12. 5之间 ,故 pH对该环境下锌层的腐蚀影响不大 ,起主要影响的因素是水中的杂质。 当水中含有钙盐或镁盐时 ,由于它们能与水中的 CO2反应生成碳酸盐与镀锌层的腐蚀产物碱式碳酸锌 ,一起生成难溶的腐蚀产物膜覆盖于锌层表面 ,使腐蚀难以进一步进行 ,因而有利于阻碍锌的腐蚀。 故硬水对锌的腐蚀性比软水小 ,这是因为硬水中含一定浓度的钙盐、镁盐等杂质. 而当水中含有 Cl-时 ,能与锌层反应生成 ZnCl2,而不生成难溶的碱式碳酸锌 ,从而使锌层腐蚀速率增大。 海水中氯化物的浓度很大 ,锌的腐蚀速率会很大。 但海水中的镁离子、钙对锌的腐蚀有强烈的抑制作用 。 故镀锌钢格板在海洋气候的腐蚀与采用氯化钠溶液模拟镀锌钢在海水中腐蚀存在较大差异。 镀锌钢在酸雨中的腐蚀很大程度上取决于酸雨的 pH蚀情况见表1 。
四、与其它金属接触时的腐蚀
镀锌层与其它金属相接触 ,会形成一个电偶电池 ,具有被腐蚀的趋势。 腐蚀的程度取决于该金属在金属活性序列中的位置。
1 与铜、黄铜接触如果设备的安装需要镀锌钢格板与铜在潮湿的环境中接触 ,将会导致镀锌钢格板锌层的迅速腐蚀。 如果无法避免铜和镀锌钢格板之间的接触 ,就必须采取措施防止两种金属间的直接接触 ,结合点要用非导电材料衬垫 。
2 与铝、不锈钢接触在中等潮湿到轻度潮湿的大气环境条件下 ,锌镀层与铝或不锈钢的接触不太可能加速腐蚀。 但是 ,在极端潮湿的条件下 ,镀锌钢格板表面在安装前需要通过涂漆或采用绝缘垫片等方法 ,才能与铝或不锈钢接触 ,以防止产生电化学腐蚀。
3 与未镀锌钢格板接触时 ,可在一定范围内对未镀锌钢形成牺牲阳极电化学保护。 但当镀锌层表面形成一层腐蚀产物后 ,就会延缓镀锌层的腐蚀 ,与此同时也限制了锌层对未镀锌钢格板发挥牺牲保护作用 。故只要镀锌钢格板的镀层有足够的厚度 ,能够维持到这层腐蚀物保护层形成 ,则镀锌钢格板与未镀锌钢格板接触基本无影响 。
热镀锌钢格板镀层的致密性、耐久性、免维护性、与基体的结合力以及对形状、尺寸的适应性、生产的高效性上都具有独特的 、无可比拟的优势 。通过热镀锌钢格板的应用研究可以看出 ,镀锌钢格板锌层的腐蚀过程是相当复杂的 ,受到环境中诸多因素变化的影响 。 要有效地防止钢铁腐蚀 ,最大限度地发挥热镀锌层的保护作用 ,必须根据实际应用情况 ,合理设计并使用热镀锌钢格板产品 。
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