水箱防銹防腐處理

趙麗瓊

[摘 要] 針對(duì)水箱的防銹、防腐問題進(jìn)行了分析與研究，找出了影響水箱的防銹、防腐問題主要因素并做出相應(yīng)改善。

[關(guān) 鍵 詞] 電弧噴鋅；噴漆；試驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] TH14 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）27-0161-01

水箱長期處于半干半濕狀態(tài)，氧氣、水含量充足。根據(jù)電化學(xué)腐蝕情況分析，發(fā)生的腐蝕反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+，F(xiàn)e2+被進(jìn)一步氧化成Fe3+，溶解于水中。一方面使水箱水質(zhì)變成黃褐色，影響產(chǎn)品的形象；另一方面腐蝕使水箱鋼板厚度減薄，影響使用壽命。

一、試驗(yàn)分析

（一）漆膜加速耐水試驗(yàn)

針對(duì)水箱過早銹蝕的情況，首先考慮涂料的性能是否滿足防腐蝕要求，制定漆膜加速耐水試驗(yàn)辦法，采用五種油漆制作樣板，進(jìn)行了漆膜耐水試驗(yàn)。加速耐水試驗(yàn)流程為：試板前處理—噴涂—自干—封邊—自干—水浴試驗(yàn)—結(jié)果分析。

以記錄下述破壞現(xiàn)象為試驗(yàn)結(jié)果：起泡、起皺、銹污、失光、變色、脫落、附著力降低以及脫漆后底材銹蝕狀況。試板邊緣8 mm內(nèi)的破壞現(xiàn)象及明顯的人為造成的破壞現(xiàn)象均不列入試驗(yàn)結(jié)果。

一個(gè)月后加速試驗(yàn)結(jié)果：除5號(hào)油漆漆之外，其余油漆均完好，無起泡、起皺、銹污、脫漆后底材銹蝕等情況，僅表面殘存少量水垢。說明油漆性能至少能夠滿足耐水一年，水箱3個(gè)月出現(xiàn)明顯銹蝕，原因不在油漆性能。

（二）漏噴情況下的耐水試驗(yàn)

將加速試驗(yàn)后完好的四塊試板均挖去一塊1 cm見方的漆膜。然后繼續(xù)放入50 ℃的恒溫水浴箱中，三天后即出現(xiàn)較為明顯的銹蝕，繼續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)腐蝕情況在不斷加劇。

（三）噴鋅與噴漆在漏噴后對(duì)比銹蝕現(xiàn)象

選用與水箱厚度相當(dāng)?shù)匿摪遄鰧?duì)比試驗(yàn)。放入50 ℃的恒溫水浴箱中，一個(gè)月后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：噴涂油漆的試件漏噴處出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕，向周圍擴(kuò)散流銹水，噴鋅試件的長縫漏噴處銹蝕則不明顯。說明噴鋅較噴漆具有較好的防腐效果。

（四）試驗(yàn)結(jié)果分析

噴漆和噴鋅的耐水性能差異大，電弧噴鋅優(yōu)于噴漆；采用電弧噴鋅加涂料防腐，值得再分析研究。

漏噴后金屬表面因電極電位不同而出現(xiàn)的“大陰極小陽極”現(xiàn)象。漏噴處為陽極，失電子。噴漆處為陰極，得電子。由于陰極面積比陽極大得多，因此陽極釋放的電子遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠陰極得到的，促使陽極失電子的反應(yīng)Fe→Fe2++2e-加速進(jìn)行并被繼續(xù)氧化成Fe3+，從而使局部腐蝕加速進(jìn)行。在現(xiàn)有條件下水箱使用涂料防腐行不通。

二、小樣試驗(yàn)

（一）水箱防腐蝕工藝路線

根據(jù)噴鋅防腐蝕的原理，調(diào)研噴鋅工藝，考慮工藝和經(jīng)濟(jì)性，采用電弧噴鋅方法進(jìn)行防腐。工藝路線如下：水箱鋼板下料—鋼板開焊接坡口—水箱鋼板拋丸—焊接部位預(yù)保護(hù)—電弧噴鋅—水箱組焊—內(nèi)壁焊縫涂富鋅漆—水箱組焊—水箱內(nèi)壁蓋板焊縫涂富鋅漆—涂裝。

（二）防腐原理

噴鋅防腐試驗(yàn)基于鋅和鐵組成原電池，犧牲陽極鋅保護(hù)陰極鐵，原理如下：

1.電化學(xué)保護(hù)用。由于鋅比鐵活潑，容易失去電子，在腐蝕前期過程中，鋅粉和鋼鐵基材組成原電池，鋅的電極電位比鐵的電極電位低（Fe→Fe2++2e--0.44V；Zn—Zn2++2e--0.758V）。鋅為陽極，鐵為陰極，電流由鋅流向鐵，鋼鐵基材便得到了陰極保護(hù)。其腐蝕產(chǎn)物的形成，使涂層與底材的電位差減小，當(dāng)涂膜被損傷時(shí)，露出新的金屬鋅，電位差立即增大，產(chǎn)生較強(qiáng)的陰極保護(hù)作用，因此銹蝕不會(huì)從漆膜損傷處向周圍擴(kuò)散。

2.鋅腐蝕沉積物屏蔽保護(hù)。在腐蝕后期過程中，鋅在應(yīng)用過程中不斷被腐蝕，鋅粉間隙和鋼鐵表面沉積了腐蝕產(chǎn)物，即堿式碳酸鋅，俗稱“白銹”（見下面反應(yīng)式），其結(jié)構(gòu)致密，且不導(dǎo)電，是難溶的穩(wěn)定化合物，能夠阻擋和屏蔽腐蝕介質(zhì)的侵蝕，起到防腐蝕效果。鋅在使用環(huán)境中潮氣條件下生成腐蝕沉積物，其反應(yīng)如下：

噴鋅層通過上述兩種機(jī)理最終使鋼鐵基材得到保護(hù)。水箱內(nèi)壁進(jìn)行長效防腐，其防腐壽命可以達(dá)到5年以上。

（三）模擬試驗(yàn)

按照以下三種狀態(tài)制作了三個(gè)模擬水箱試驗(yàn)件，用于長期觀察對(duì)比腐蝕情況。

狀態(tài)Ⅰ：下料后不做處理直接拼焊，安裝堵板和放水球閥，再涂裝并做防腐能力試驗(yàn)。

狀態(tài)Ⅱ：下料后拋丸，拼焊，安裝堵板和放水球閥組件，再涂裝并做防腐能力試驗(yàn)。

狀態(tài)Ⅲ：下料后噴鋅，拼焊，安裝堵板和防水球閥組件，再涂裝并做防腐能力試驗(yàn)。

定期對(duì)三個(gè)水箱中的水進(jìn)行取樣，并送檢電導(dǎo)率、pH值、Fe2+含量、鐵氧化物總量、鋅電極腐蝕電位、鋅電極開路電位、鋅電極腐蝕電流等電化學(xué)指標(biāo)。檢測結(jié)果顯示：

（1）狀態(tài)Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的PH值略高。

（2）狀態(tài)Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的電導(dǎo)率略低，溶液電阻略大。

（3）狀態(tài)Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的鐵離子含量明顯較低；

（4）純鋅電極在噴鋅后焊接制作工藝下水箱水溶液的腐蝕電流明顯低。

以上試驗(yàn)表明，噴鋅焊接工藝的水箱水溶液中腐蝕性產(chǎn)物較少，腐蝕特征低于拋丸后焊接、未拋丸焊接工藝的水箱水溶液，證明噴鋅具有較好的抗腐蝕效果。