熱浸鋅鏈條在海洋環(huán)境中的腐蝕分析

摘 要： 熱浸鋅鏈條是一種應(yīng)用于船錨與船身之間的連接鏈條，在船舶靠岸和停泊的過程中，通過將其拋入海底，實現(xiàn)對于某一特定海區(qū)的船舶固定。本文在進行船舶熱浸鋅鏈條的應(yīng)用特征和腐蝕特征研究中，首先結(jié)合以往研究經(jīng)驗，對熱浸鋅鏈條試樣的制備方式進行了論述，隨后，結(jié)合海港試驗的相關(guān)方法，對熱浸鋅鏈條試樣在海洋當中的腐蝕情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)合數(shù)據(jù)分析和海洋環(huán)境監(jiān)測，對其腐蝕特性進行全面歸納。

關(guān)鍵詞： 熱浸鋅鏈條；船錨；海港試驗；海洋環(huán)境腐蝕

前言：船錨是船舶制造和船舶使用當中具有悠久歷史的配件之一，傳統(tǒng)的船錨主要采用鋼鐵材料進行船舶固定，但是受到海水環(huán)境的腐蝕影響，鋼鐵材料耐受性不足，使用壽命較低。因此在船舶生產(chǎn)中，希望能夠借助瀝青涂層的方法，避免鋼鐵鏈條的腐蝕。但是在具體應(yīng)用中，由于海水運動頻繁、船舶自身的搖動，鏈條之間會發(fā)生相互的摩擦碰撞，瀝青涂層便會脫落。因此在技術(shù)領(lǐng)域，開始采用熱浸鋅方法進行鏈條設(shè)計。

一、熱浸鋅試樣材料制備

熱浸鋅作為一種常見的防腐涂層方式，在鋼鐵材料鏈條當中應(yīng)用廣泛。在開展腐蝕情況試驗之前，需要首先針對鏈條鋼鐵材料進行熱浸鋅制備處理。首先，工作人員需要對鏈條鋼鐵材料進行拋丸處理，拋丸處理主要是對鋼鐵材料表面上肉眼可見的銹污進行清洗和去除。在具體的作業(yè)環(huán)境中，由于鋼鐵材料的銹蝕時間不同，其銹蝕層厚度也具有差異，工作人員需要合理設(shè)定清洗時間。在完成清洗后，鋼鐵鏈條材料應(yīng)當呈現(xiàn)出銀灰色；隨后，針對完成銹污清洗的鏈條鋼材，需要進行酸洗。酸洗一般采用稀鹽酸溶液，比例為18%，同時加入六次甲基四胺緩沖劑，使其形成酸洗液，再將鏈條鋼材吊入洗液當中，進行約十分鐘清洗；酸洗完成后，為了避免鹽酸殘留還需要進行水洗；最后進行浸鋅。工作人員需選用純度為99.99%的鋅材料，在五百度高溫中進行溶解，再將鏈條鋼材放入已經(jīng)完全溶解的鋅液當中，從而使鏈條鋼材表面形成鋅層，在利用NH4CL進行漂洗，從而完成熱浸鋅鏈條試件的制備。

二、熱浸鋅鏈條試件海港試驗

（一）材料選擇

為了能夠保證海港試驗數(shù)據(jù)的真實有效，筆者在進行材料選擇時，除了選用已經(jīng)完成鍍鋅制備的熱浸鋅鏈條材料之外，同時還選用了未進行熱浸鋅處理的普通材料作為對比樣本，通過相同海洋環(huán)境當中的對比試驗方法，對兩組材料在試驗期間的腐蝕情況進行對照分析，從而總結(jié)出熱浸鋅材料在海洋環(huán)境中的腐蝕情況。

其中，熱浸鋅鏈條試樣的制備方法如前文所闡述，為了符合相關(guān)海港的實地要求，本文在進行鏈條樣式選擇時選用了有擋錨鏈，經(jīng)精密測量，完成熱浸鋅制處理制備的有擋錨鏈直徑為3.3cm，而未經(jīng)熱浸鋅處理的鏈條為標準鋼材錨鏈，經(jīng)測量，其直徑為2.9cm。兩組鏈條試樣均采用相同的懸掛方式，置入到海水之中。其上半部分位于大氣環(huán)境中，定義為“大氣區(qū)”，下半部分浸入到海水內(nèi)部，定義為“海水區(qū)”[1]。

（二）試驗內(nèi)容設(shè)定

試驗設(shè)定為四年循環(huán)周期，每滿一年，將兩組試樣從海水當中取出，進行表面附著物的提取、拍照，同時又專門人員對試樣錨鏈外表上的腐蝕情況、附著物情況，其中腐蝕情況記錄的內(nèi)容應(yīng)當包含外觀變化情況、腐蝕物厚度數(shù)據(jù)等；附著物情況則應(yīng)當包含有腐蝕產(chǎn)物檢驗、污損生物檢驗等。為了保證數(shù)據(jù)精確，筆者選用TT220型號測厚儀，對試樣材料的表面厚度進行計量，同時對比初始鏈條的鋅層厚度，計算得出腐蝕層厚度，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計。污損生物以及試樣表面的腐蝕產(chǎn)物在試驗當中同樣需要借助儀器進行檢定。本文選用儀器為某進口X射線衍射儀，該儀器能夠利用每分鐘10°的掃描速度對試樣提取物進行掃描，并完成測試分析。分析結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)分類、稱重進行一一記錄，并依次完成編號統(tǒng)計。

三、試驗結(jié)果分析

（一）腐蝕情況對比分析

經(jīng)過連續(xù)四年的海港試驗，并通過每年進行數(shù)據(jù)記錄的方式，對兩組試樣的腐蝕情況進行外觀觀察，可以發(fā)現(xiàn)較為明顯的差異。其中無熱浸鋅處理普通鏈條試樣，在四年的試驗當中腐蝕較為嚴重，其中后兩年的腐蝕情況速度加快，相比之下，進行熱浸鋅處理的鏈條試樣，四年之中受腐蝕情況良好，表面達到嚴重腐蝕標準的腐蝕點較少。經(jīng)過仔細觀察能夠看出，未進行鍍鋅處理的常規(guī)鏈條，在四年試驗當中，每年都有大規(guī)模的嚴重銹蝕，大氣區(qū)以及海水區(qū)均有面積巨大的銹層分布。鏈條銹層表面呈現(xiàn)出紅褐色，同時蝕坑密集，最大深坑已經(jīng)接近0.3cm，整體銹層厚度約為0.2cm左右。相比之下，經(jīng)過熱浸鋅處理的試樣鏈條，其銹蝕情況相對完好，主要出現(xiàn)銹蝕的位置集中在海水區(qū)與大氣區(qū)的連接位置。經(jīng)分析，一般認為受到鏈環(huán)的晃動和摩擦影響，使得表面鋅層出現(xiàn)磨損，造成基材裸露，產(chǎn)生了一定的銹蝕問題。

（二）鋅層厚度變化規(guī)律

在試驗數(shù)據(jù)的計量和統(tǒng)計當中，筆者發(fā)現(xiàn)，熱浸鋅鏈條在試驗過程中，大氣區(qū)和海水區(qū)的鋅層厚度，始終處于變化過程之中。其中大氣區(qū)的每年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為，第一年鋅層厚度166μm，第二年鋅層厚度149μm，第三年鋅層厚度193μm，第四年鋅層厚度288μm。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，大氣層鏈條的鋅層厚度盡在第一年至第二年之間出現(xiàn)了減薄，此后都處于增厚趨勢之中；而海水區(qū)中的鋅層厚度統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：第一年166μm，第二年122μm，第三年131μm，第四年103μm。雖然在四年當中，第二至第三年鋅層出現(xiàn)小幅度的增厚，但大體趨勢仍然處于減薄過程之中。分析認為，大氣區(qū)中鏈條鍍鋅層發(fā)生樣化，從而形成Zn產(chǎn)物，導(dǎo)致增厚；而海水區(qū)內(nèi)部，受到水下水合物的化學(xué)反應(yīng)，其鋅層則處于持續(xù)減薄狀態(tài)[2]。

（三）腐蝕產(chǎn)物分析

在利用X射線衍射儀對已經(jīng)提取的鋅層樣本進行產(chǎn)物分析和記錄后，對經(jīng)過四年試驗的熱浸信鏈條產(chǎn)物進行了全面的匯總統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物當中，氧化物以及碳酸鹽的含量最多，此外，硫酸鋅以及堿式硫酸鋅同樣是十分常見的產(chǎn)物。在海水區(qū)中，鏈條由于與海水接觸時間較長，因此其生成的羥基氯化鋅化合物，成為鋅層腐蝕產(chǎn)物中的主要產(chǎn)物之一。

在對海水區(qū)的熱浸鋅鏈條進行產(chǎn)物檢查中，同樣深入分析了其表面污損生物情況。統(tǒng)計結(jié)果顯示，相較于未進行鍍鋅處理的鏈條，熱浸鋅鏈條的表面污損生物相對較少。但隨著試驗時間的增長，污損生物數(shù)量開始逐漸增多。在分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，熱浸鋅鏈條的主要污損生物為海鞘以及苔蘚蟲等生物，此外，貽貝以及石莼、牡蠣等生物也有成規(guī)模的出現(xiàn)。

結(jié)論：綜上所述，通過運用海洋試驗分析方法能夠得到，熱浸鋅鏈條在實際的船錨應(yīng)用中，具有高于普通鏈條的耐腐蝕性能。但是在腐蝕產(chǎn)物和污損生物滋生方面，熱浸鋅鏈條的優(yōu)勢并不明顯，長時間應(yīng)用下，鍍鋅層毒性降低，生物滋生劇烈，容易造成鍍層破壞，影響其耐腐蝕性能。

參考文獻

[1]馬士德，王在東，劉會蓮等.國產(chǎn)熱浸鋅錨鏈的耐蝕性研究（Ⅰ）：熱浸鋅錨鏈的海港試驗[J].海洋科學(xué)集刊，2017（00）：104-113.

[2]許陽，王琪，孔德意.我國海洋環(huán)境保護政策的歷史演進與結(jié)構(gòu)特征——基于政策文本的量化分析[J].上海行政學(xué)院學(xué)報，2016，17（04）：81-91.

作者簡介：劉娟，1983年6月9日，女，漢，北京，本科，工程師，研究方向：海洋表面處理。