管子鍍鋅存在問題的解決措施

摘 要：鋼鐵熱浸鍍鋅是一種用以保護(hù)鋼件免受腐蝕的，且在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的技術(shù)。本文著重探討現(xiàn)階段影響管子鍍鋅質(zhì)量的原因以及相關(guān)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：鍍鋅 鋅層厚度 脫落 解決措施

中圖分類號(hào)：U66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0069-02

于現(xiàn)階段造船工藝要求越來越高，造船公司在管子鍍鋅質(zhì)量方面屢次遭到船東投訴，為了解決該問題，聯(lián)合與本公司有長(zhǎng)期業(yè)務(wù)來往的鍍鋅廠家，共同針對(duì)管子鍍鋅現(xiàn)階段存在問題進(jìn)行研究和解決。本文主要探討了現(xiàn)階段影響管子鍍鋅質(zhì)量的原因及相關(guān)的解決措施。

1 鋅層厚度不均勻，容易脫落問題解決措施

按管子鍍鋅執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，管子鋅層厚度應(yīng)為80～120μm，現(xiàn)階段對(duì)多個(gè)批次管子測(cè)得厚度為100～180μm甚至達(dá)到200μm以上的不均勻厚度，容易在厚度較大的部位發(fā)生鋅層剝落。經(jīng)過多次與廠家研究商討，應(yīng)該從管子生產(chǎn)及鍍鋅施工工藝兩個(gè)方面改進(jìn)。

（1）管子生產(chǎn)過程對(duì)鍍鋅前質(zhì)量的改進(jìn)措施。

鍍鋅廠采用最傳統(tǒng)的酸洗去除鍍鋅有害物工藝（打砂機(jī)械除銹成本較高），酸洗時(shí)間不夠及酸液濃度不夠等原因，導(dǎo)致在管子生產(chǎn)過程中造成的污染無法去除，造成鋅層容易脫落。我公司在管子制作過程產(chǎn)生的常見有害物有三種：管子油漆標(biāo)識(shí)污染、彎管潤(rùn)滑油污染及數(shù)控等離子切割渣污染。這三種有害物很難通過酸洗工藝去除，應(yīng)在管子生產(chǎn)過程中盡量減少鍍鋅有害物污染。

管子油漆標(biāo)識(shí)污染的改進(jìn)：管子生產(chǎn)過程標(biāo)識(shí)碼起到重要的分理作用，標(biāo)識(shí)碼跟著該管子走完整個(gè)生產(chǎn)流程，一般不可用容易脫落的粉筆代替。標(biāo)識(shí)碼可由白色油漆標(biāo)注改為白色粉性水彩粉加水調(diào)制后標(biāo)注，水彩粉可溶于水及酸液減少對(duì)鍍鋅層的影響。水彩粉附著性比粉筆高，不影響正常使用，成本方面也不會(huì)造成太大提升，可操作性強(qiáng)。

彎管潤(rùn)滑油污的解決：管子在彎曲加工時(shí)減少管子內(nèi)壁與機(jī)器塞芯之間的摩擦一般會(huì)在管子內(nèi)壁加注適量潤(rùn)滑油。改進(jìn)彎管工藝，塞芯選型在保障管子圓度的前提下選擇小一些，在塞芯伸出量上也盡量縮短，減少管壁摩擦盡量不使用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。對(duì)一些必須使用潤(rùn)滑由潤(rùn)滑的管子應(yīng)該單獨(dú)存放，避免管子內(nèi)壁潤(rùn)滑油流出污染其他管子，并且在鍍鋅前對(duì)該類管子進(jìn)行酸洗除油工藝或打砂機(jī)械除油處理。

數(shù)控等離子切割渣的解決：數(shù)控等離子切割是管子相貫線加工的重要工具，切割渣一般密集的粘附在管子切割口內(nèi)壁約30 mm的范圍內(nèi)，去除切割渣的最佳方法是在管段切割好后，在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)管段進(jìn)行敲擊除渣處理，切割渣附著物在高溫的情況下敲擊很容易去除，如果不能完全去除應(yīng)再進(jìn)行局部打磨處理直到完全去除為止。

在管子生產(chǎn)過程中，如果實(shí)在不能避免鍍鋅污染物的產(chǎn)生，必須對(duì)已受污染管子進(jìn)行分理，便于區(qū)分對(duì)污染管子采取更有效的去除有害物施工工藝，減少鍍鋅層脫落的幾率。

（2）影響鍍鋅層質(zhì)量的工藝流程及操作要點(diǎn)。

鍍鋅前質(zhì)量是影響鍍鋅層質(zhì)量的關(guān)鍵，必須嚴(yán)格按工藝要求執(zhí)行。必要時(shí)設(shè)立專人檢查管子在酸洗后鍍鋅前質(zhì)量，仔細(xì)檢查每根管子是否還存在鍍鋅有害物。如果有，要重新酸洗或采取機(jī)械除銹，不能讓管子帶著有害物進(jìn)入鋅池，留下鋅層脫落隱患。

在鍍鋅過程中，必須將管子掛放盡量保持一定空間，應(yīng)平穩(wěn)稍慢一高一低傾斜進(jìn)入鋅池；管子應(yīng)全部浸入鋅池內(nèi)，管子上表面浸入鋅液深度為100～400 mm，并應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行上下串動(dòng)；管子由鋅池引出時(shí)，速度緩慢平穩(wěn)保持在0.3 m/s左右，應(yīng)盡量保持傾斜或垂直位置，以便部件上多余鋅液順流脫落，并及時(shí)振動(dòng)，去除多余的鋅。

同時(shí)，如果鋅池溫度控制不好，會(huì)導(dǎo)致鋅層厚度不均勻，應(yīng)該控制在430°～450°左右。

再者鍍鋅時(shí)間控制不好，也會(huì)導(dǎo)致鋅層厚度不均勻。一般時(shí)間控制范圍為：厚度小于5 mm的管子浸鋅50～60 s；厚度在 5～8 mm的管子浸鋅60～80 s；厚度大于8 mm的管子浸鋅70～90 s。

鍍鋅過程操作工人必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，設(shè)立有責(zé)任心的現(xiàn)場(chǎng)工人或管理人員監(jiān)控，嚴(yán)格按工藝流程操作。

2 鍍鋅顏色容易變黑問題的解決辦法

管子鍍鋅回廠存放一段時(shí)間后，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，導(dǎo)致管子表面發(fā)黑現(xiàn)象，嚴(yán)重的地方甚至出現(xiàn)了銹斑，鍍鋅顏色變黑是鋅層氧化的表現(xiàn)，該現(xiàn)象在專業(yè)上稱為“白銹”現(xiàn)象。

經(jīng)過查證管子容易產(chǎn)生“白銹”主要存在兩個(gè)問題。

（1）鍍鋅鈍化工藝不成熟，鍍鋅后容易快速氧化導(dǎo)致發(fā)黑，需要對(duì)鈍化配方進(jìn)行調(diào)整。改用鉻酸鹽鈍化，配方為：Na2Cr2O7 80～100 g/L、硫酸3～4 ml/L。

（2）管子回廠后保管不當(dāng)，存放在車間外露天區(qū)域曝曬及淋雨導(dǎo)致加速“白銹”形成。

公司已在車間內(nèi)劃分一塊通風(fēng)、干燥區(qū)域存放鍍鋅成品管子，保證管子鍍鋅質(zhì)量不受影響。由于鍍鋅管子過多車間內(nèi)存放場(chǎng)地不足，相應(yīng)制作了一批專用托盤工裝，保證管子在露天存放過程中與地面有一定距離防止水浸，并且在托盤上方有便于捆扎彩條布裝置，防止管子長(zhǎng)時(shí)間暴露在日曬雨淋的環(huán)境中。

3 管子局部漏鍍鋅的解決措施

鍍鋅件漏鍍是鍍鋅加工中最大缺陷之一，除了以上提到由于管子附著嚴(yán)重有害物導(dǎo)致漏鍍外，由于船用管子彎曲多形狀復(fù)雜，局部漏鍍也是管子鍍鋅最常見的質(zhì)量問題之一。在此本文主要探討了管子漏鍍的幾種形式及解決措施。

（1）管子表面附著有害物導(dǎo)致無法生成鍍鋅層導(dǎo)致漏鍍，處理方法見以上第一點(diǎn)方式處理。

（2）管子彎曲多形狀復(fù)雜或管子長(zhǎng)度較長(zhǎng)等原因?qū)е落\液無法接觸管子表面導(dǎo)致漏鍍。該問題主要是操作不規(guī)范造成，在管子掛件時(shí)就應(yīng)該考慮到掛件的方式，要保證現(xiàn)狀復(fù)雜或者長(zhǎng)管子能夠全部浸入鋅池內(nèi)部，如果形狀非常特殊必要時(shí)采取單獨(dú)掛件方式鍍鋅。在鍍鋅過程中還要兩頭上下晃動(dòng)管子3次以上，確保鋅液在管子內(nèi)壁流動(dòng)到每一個(gè)地方。管子在DN40以下彎曲超過4個(gè)大角度彎頭，并且彎頭與彎頭之間超過1 m則不適應(yīng)進(jìn)行鍍鋅作業(yè)，盡量通過技術(shù)圖紙改進(jìn)分成兩根管子，減少?gòu)濐^或縮短長(zhǎng)度，以減少發(fā)生漏鍍的幾率。

（3）管子一頭封口形成密閉空間，鋅液無法到達(dá)管子內(nèi)壁造成漏鍍。這種管子不利于鋅液進(jìn)入管子內(nèi)部，如果管子同時(shí)滿足兩個(gè)條件：管徑較大達(dá)到DN100以上及長(zhǎng)度較短在0.5 m以下可以進(jìn)行鍍鋅作業(yè)，如果有一個(gè)條件不能滿足則需要對(duì)管子進(jìn)行技術(shù)修改，或者在管子密封部位開工藝孔，待鍍鋅工作完成后再進(jìn)行補(bǔ)孔和鍍鋅修補(bǔ)工作。

（4）由于管子焊接處理不到位造成鍍鋅漏鍍。常見的有管子焊接未敲渣，鍍鋅后焊渣脫落造成漏鍍，必須加強(qiáng)焊工責(zé)任心教育，做好焊后敲渣檢查焊縫工作，在鍍鋅前也要加強(qiáng)檢查，避免發(fā)生類似情況。

（5）管子表面裂痕、氣孔或焊接氣孔缺陷導(dǎo)致發(fā)生針眼狀漏鍍黑點(diǎn)。該種情況的形成原因是管子在鍍鋅前酸洗溶液進(jìn)入管子細(xì)小的缺陷內(nèi)，鍍鋅時(shí)鋅液無法進(jìn)入針眼、裂縫等密閉空間，管子鍍鋅一段時(shí)間后酸液從缺陷中流出，并迅速腐蝕缺陷周圍區(qū)域造成黑色點(diǎn)狀不斷擴(kuò)大漏鍍。該種情況必須在鍍鋅前認(rèn)真檢查管子及焊縫表面，及早排除細(xì)小缺陷，以免影響鍍鋅質(zhì)量。

4 影響管件外觀質(zhì)量及使用壽命的原因及解決措施

鋅灰、鋅渣不僅嚴(yán)重影響到浸鋅層質(zhì)量，造成鍍層粗糙，產(chǎn)生鋅瘤，而且使熱鍍鋅成本大大升高。通常每鍍1t工件耗鋅40～100 kg，如果鋅灰鋅渣嚴(yán)重，其耗鋅量會(huì)高達(dá)140～200 kg。

（1）控制鋅渣主要是控制好溫度，減少鋅液表面氧化而產(chǎn)生的浮渣，所以更要采用有除鐵功能和抗氧化功能的合金并且用熱傳導(dǎo)率小、熔點(diǎn)高、比重小、與鋅液不發(fā)生反應(yīng)，既可減少熱量失散又可防止氧化的陶瓷珠或玻璃球覆蓋，這種球狀物易被工件推開，又對(duì)工件無粘附作用。從鐵在鋅液中的溶解度曲線可以看出：不同的溫度及不同的保溫時(shí)間，其溶鐵量即鐵損量是不一樣的。在500 ℃附近時(shí)，鐵損量隨著加溫及保溫時(shí)間急劇增加，幾乎成直線關(guān)系。低于或高于480 ℃～510 ℃范圍，隨時(shí)間延長(zhǎng)鐵損提高緩慢。因此，人們將480 ℃～510 ℃稱為惡性溶解區(qū)。在此溫度范圍內(nèi)鋅液對(duì)工件及鋅鍋浸蝕最為嚴(yán)重，超過560 ℃鐵損又明顯增加，達(dá)到660 ℃以上鋅對(duì)鐵基體是破壞性浸蝕，鋅渣會(huì)急劇增加，施鍍無法進(jìn)行。因此，施鍍目前多在430 ℃～450 ℃域內(nèi)進(jìn)行。

（2）鋅鍋材料盡可能選用含碳、含硅量低的鋼板焊接。含碳量高，鋅液對(duì)鐵鍋浸蝕會(huì)加快，硅含量高也能促使鋅液對(duì)鐵的腐蝕。目前多采用08F/XG08/WKS優(yōu)質(zhì)鋼板，并含有能抑制鐵被浸蝕的元素鎳、鉻等。不可用普通碳素鋼，否則耗鋅量大，鋅鍋壽命短。也有人提出用碳化硅制作熔鋅槽，雖然可解決鐵損量，但造型工藝是一個(gè)難題，目前工業(yè)陶瓷所制作的鋅鍋僅能做成圓柱型且體積很小，雖然可以滿足小件鍍鋅的要求但無法保證大型工件的鍍鋅。

（3）要經(jīng)常撈渣、清渣。先將溫度升高至工藝溫度上限以便鋅渣與鋅液分離，使鋅渣沉于槽底后用撈鋅勺或?qū)Ｓ脫圃鼨C(jī)撈取，落入鋅液中鍍件更要及時(shí)打撈，以免在鋅池內(nèi)長(zhǎng)期反應(yīng)生成鋅渣。

（4）要防止助鍍劑中鐵隨工件帶入鋅槽，助鍍劑要進(jìn)行在線再生循環(huán)處理，嚴(yán)格控制亞鐵含量，不允許高于4 g/L，pH值始終保持在4.5～5。

（5）鍍液中鋁少于0.01%會(huì)加快沉渣的生成，適量鋁不僅提高鋅液的流動(dòng)性，增加鍍層亮度，而且有利于減少鋅渣、鋅灰。少量鋁浮在液面對(duì)減少氧化有益，過多影響鍍層質(zhì)量，產(chǎn)生缺斑現(xiàn)象。

（6）加熱、升溫要均勻，防止局部過熱產(chǎn)生鋅渣。

如果管子鍍鋅后不可避免的產(chǎn)生少量鋅渣或鋅灰，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)鍍鋅管子進(jìn)行修復(fù)工作。修復(fù)的總漏鍍面積不應(yīng)超過每個(gè)鍍件總表面積的0.5%，每個(gè)修復(fù)漏鍍面不應(yīng)超過1 cm2，若漏鍍面積較大，應(yīng)進(jìn)行返鍍。修復(fù)的方法可以采用熱噴涂鍍鋅或涂富鋅涂層進(jìn)行修補(bǔ)，修復(fù)層的厚度應(yīng)比鍍鋅層要求的最小厚度厚30 μm以上。

5 結(jié)論

經(jīng)過與廠家不斷的針對(duì)鍍鋅存在問題進(jìn)行分析和探討，不斷的在實(shí)踐中加以驗(yàn)證，已經(jīng)逐步達(dá)到管子鍍鋅要求，也得到了船東、船檢的認(rèn)可。在后續(xù)中還要不斷的改進(jìn)，使管子鍍鋅質(zhì)量有更大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文衛(wèi).熱鍍鋅工藝規(guī)程[M].江蘇翔宇電力裝備制造有限公司，2006，1.

[2] 朱立.鋼材熱鍍鋅[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006，3.

[3] 李九嶺.熱鍍鋅實(shí)用數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社，2012，4.