一种提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高镀锌钢构件大气腐蚀性能的方法，将镀锌钢样件放置在喷丸机内进行喷丸处理，喷丸处理所用的喷丸为直径1

【技术实现步骤摘要】
一种提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能的方法


[0001]本专利技术属于材料腐蚀与防护
，涉及一种提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能的方法，具体地说是一种采用适当的机械喷丸方式以提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能的方法。

技术介绍

[0002]高压输电线路铁塔为高耸构筑物，是架空输变电线路的主要支撑结构，一般分为钢管塔和桁架塔，后者主要由角钢、连接钢板通过螺栓连接而成，也有一些是焊接部件。我国输电铁塔常用钢材为Q235和Q345，设计以材料屈服强度为标准，结构应力小于设计强度时结构安全，但因构件锈蚀导致应力达到材料屈服强度时，构件可能发生屈服，铁塔处于不安全状态。因此，为了防止钢部件腐蚀，一般均采用热镀锌进行保护，以减缓铁塔构件的大气腐蚀，延长其使用寿命。该工艺成本低，效果好。然而，我国南方气候湿润，其中的工业污染区环境以烟气、粉尘、SO2、NO2为主要负荷，服务于工业污染区的铁塔构件即便采用热浸锌防护，大气腐蚀依然严重，对电网安全运行造成不利影响。输电铁塔构件服役一段时间后，要么更换，要么涂装防锈涂料，大大增加了高压输变电线路的运行与维护成本。
[0003]传统热镀锌层并非完全致密，内含很多小的孔隙，高压输电线路铁塔中的镀锌钢构件在服役过程中，承受外加拉应力，易在镀锌层中诱发拉应力集中，与电化学腐蚀过程叠加，产生显著的应力腐蚀效应，加剧大气腐蚀。向纯锌中添加Al、Mg、Si、稀土(Re)等可在一定程度上改善镀锌层的耐蚀性能，近年的研究表明，Zn
‑
Al
‑
Mg
‑
Re合金镀锌层的腐蚀产物堆积成致密的钝化膜，封闭了涂层上微孔，防腐寿命为热浸镀锌层的1
‑
8倍，但无疑较大程度上增加了工艺成本。
[0004]机械喷丸处理，借助于压缩空气的推动作用，形成高速运动的弹丸流不断喷向金属零件表面，对表层材料实施冷挤压，使表层产生残余压应力。喷丸强化不仅可提高镀锌层的致密度，更重要的是，在镀锌钢板的镀锌层中诱发残余压应力，可减小或消除服役镀锌钢构件中的拉应力集中，避免应力腐蚀的发生，从而使镀锌钢构件的抗大气腐蚀性能得到大幅提高。本专利技术专利对高压输电线路铁塔上普遍使用的热镀锌钢板进行适当强度的喷丸处理，一方面，封闭镀锌层表面孔隙，形成致密的镀锌层结构，更重要的是，在热镀锌层内引入压应力，避免应力腐蚀的发生，显著提高镀锌钢板的抗大气腐蚀性能，提高高压输电线路铁塔构件的服役寿命。该方法简单易行，且成本低廉，为本专利技术专利独创，国内外未见公布。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能的方法，所要解决的技术问题是采用合理的喷丸工艺，封闭构件镀锌层内孔隙，在镀锌层内诱发残余压应力，提高镀锌钢构件抗大气腐蚀性能。
[0006]一种提高镀锌钢构件大气腐蚀性能的方法，其特征在于：将镀锌钢样件放置在喷丸机内进行喷丸处理，喷丸处理所用的喷丸为直径1
‑
1.5mm的钢球，喷丸速度为50
‑
100m/s，
喷丸机喷嘴到镀锌钢样件表面的距离为100
‑
150mm，喷丸处理时间1
‑
10min，喷丸结束后关闭喷丸机，取出镀锌钢样件。
[0007]进一步地，所述喷丸机为Q0250型间歇式高效喷丸机。
[0008]进一步地，所述镀锌钢样件为40mm
×
40mm
×
3mm角钢。
[0009]进一步地，所述喷丸直径为1.4mm。
[0010]进一步地，所述喷丸材质为S640钢丸。
[0011]进一步地，所述喷丸速度为75m/s。
[0012]进一步地，所述喷丸机喷嘴到镀锌钢样件表面的距离为120mm。
[0013]未处理及喷丸处理镀锌钢板试样的电化学极化曲线测试方法：1)配制0.1mol/LNaHSO3+0.01mol/L NaCl水溶液，测试环境为室温；2)采用三电极体系：辅助电极为铂金电极，参比电极为套有鲁金毛细管的Ag/AgCl电极，工作电极的暴露面积为1cm2，非工作面用环氧树脂密封；3)工作电极裸露面经蒸馏水清洗
→
丙酮除脂
→
蒸馏水洗，待干燥后进行测试；4)测量前，体系预先稳定20min，电位扫描区间
‑
1.5～0.5V，扫描速度10mV/s，通过比较有无喷丸处理的镀锌钢板试样的腐蚀电流，判断其耐蚀性能的高低。
[0014]未处理及喷丸处理镀锌钢板试样干湿交替腐蚀试验方法：1)在未处理及喷丸处理的镀锌钢构件上取样，试样工作表面尺寸为15mm
×
20mm，非工作面用环氧树脂密封；2)配制0.1mol/L NaHSO3+0.01mol/L的NaCl水溶液腐蚀介质，介质温度控制范围在25
±
2℃；3)参照GB/T 19746
‑
2018“金属和合金的腐蚀：盐溶液周浸试验”，开展干湿交替腐蚀试验，以24h为一个周期：4h试样浸渍在溶液中，20h悬挂在室内；4)干湿交替腐蚀7天、14天和28天后分别测量试样的重量，计算腐蚀失重；同时，采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀锌钢板表面腐蚀层形貌，综合判断未处理及喷丸处理镀锌钢板试样抗大气腐蚀性能的大小。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术将镀锌钢样件放置在喷丸机内进行喷丸处理，经喷丸处理的镀锌层更加致密，同时，在其内部诱发压应力，提高抗大气腐蚀性能。相较于未处理的镀锌钢板，喷丸处理3min的镀锌钢板的腐蚀电流降低30.6％，周浸腐蚀28天后腐蚀失重降低34.3％，可用于显著提高工业污染区高压输电线路铁塔构件的抗大气腐蚀性能。
附图说明
[0016]图1为未处理镀锌钢板的表面(图1a)及截面(图1b)SEM像
[0017]图2为喷丸3min镀锌钢板的表面(图2a)及截面(图2b)SEM像
[0018]图3为未处理镀锌钢板周浸腐蚀28d后的表面SEM像
[0019]图4为喷丸3min，周浸腐蚀28d后镀锌钢板的表面SEM像
[0020]图5为喷丸5min镀锌钢板的表面(图5a)及截面(图5b)SEM像
[0021]图6为喷丸5min，周浸腐蚀28d后镀锌钢板的表面SEM像
具体实施方式
[0022]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的解释和说明。
[0023]实施例1：
[0024]喷丸处理采用的是直径1.4mm的S640钢丸，喷射速度75m/s，喷嘴到试样表面的距离为120mm，喷丸处理时间3min。喷丸结束后，关闭喷丸机，取出样件。
[0025]由图1a可见，镀锌钢板表面镀锌层平整、致密，但表面也有一些尺寸很小的麻点。镀锌钢板表面镀锌层由δ(FeZn
10
)和ζ(FeZn
13
)金属间化合物层及η
‑
Zn层构成，厚度均匀，与钢基体界面结合紧密，但内部结构并非致密，存在垂直于界面的径向裂纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高镀锌钢构件大气腐蚀性能的方法，其特征在于：将镀锌钢样件放置在喷丸机内进行喷丸处理，喷丸处理所用的喷丸为直径1
‑
1.5mm的钢球，喷丸速度为50
‑
100m/s，喷丸机喷嘴到镀锌钢样件表面的距离为100
‑
150mm，喷丸处理时间1
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10min，喷丸结束后关闭喷丸机，取出镀锌钢样件。2.如权利要求1所述一种提高镀锌钢构件大气腐蚀性能的方法，其特征在于：所述喷丸机为Q0250型间歇式高效喷丸机。3.如权利要求1所述一种提高镀锌钢构件大气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌帅，张健，李乐民，董泽才，张士兵，李友明，张海，汤文明，
申请(专利权)人：安徽新力电业科技咨询有限责任公司合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：