水箱防锈防腐处理

赵丽琼

[摘 要] 针对水箱的防锈、防腐问题进行了分析与研究，找出了影响水箱的防锈、防腐问题主要因素并做出相应改善。

[关 键 词] 电弧喷锌；喷漆；试验

[中图分类号] TH14 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）27-0161-01

水箱长期处于半干半湿状态，氧气、水含量充足。根据电化学腐蚀情况分析，发生的腐蚀反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe2+被进一步氧化成Fe3+，溶解于水中。一方面使水箱水质变成黄褐色，影响产品的形象；另一方面腐蚀使水箱钢板厚度减薄，影响使用寿命。

一、试验分析

（一）漆膜加速耐水试验

针对水箱过早锈蚀的情况，首先考虑涂料的性能是否满足防腐蚀要求，制定漆膜加速耐水试验办法，采用五种油漆制作样板，进行了漆膜耐水试验。加速耐水试验流程为：试板前处理—喷涂—自干—封边—自干—水浴试验—结果分析。

以记录下述破坏现象为试验结果：起泡、起皱、锈污、失光、变色、脱落、附着力降低以及脱漆后底材锈蚀状况。试板边缘8 mm内的破坏现象及明显的人为造成的破坏现象均不列入试验结果。

一个月后加速试验结果：除5号油漆漆之外，其余油漆均完好，无起泡、起皱、锈污、脱漆后底材锈蚀等情况，仅表面残存少量水垢。说明油漆性能至少能够满足耐水一年，水箱3个月出现明显锈蚀，原因不在油漆性能。

（二）漏喷情况下的耐水试验

将加速试验后完好的四块试板均挖去一块1 cm见方的漆膜。然后继续放入50 ℃的恒温水浴箱中，三天后即出现较为明显的锈蚀，继续观察发现腐蚀情况在不断加剧。

（三）喷锌与喷漆在漏喷后对比锈蚀现象

选用与水箱厚度相当的钢板做对比试验。放入50 ℃的恒温水浴箱中，一个月后的实验现象：喷涂油漆的试件漏喷处出现严重的锈蚀，向周围扩散流锈水，喷锌试件的长缝漏喷处锈蚀则不明显。说明喷锌较喷漆具有较好的防腐效果。

（四）试验结果分析

喷漆和喷锌的耐水性能差异大，电弧喷锌优于喷漆；采用电弧喷锌加涂料防腐，值得再分析研究。

漏喷后金属表面因电极电位不同而出现的“大阴极小阳极”现象。漏喷处为阳极，失电子。喷漆处为阴极，得电子。由于阴极面积比阳极大得多，因此阳极释放的电子远远不够阴极得到的，促使阳极失电子的反应Fe→Fe2++2e-加速进行并被继续氧化成Fe3+，从而使局部腐蚀加速进行。在现有条件下水箱使用涂料防腐行不通。

二、小样试验

（一）水箱防腐蚀工艺路线

根据喷锌防腐蚀的原理，调研喷锌工艺，考虑工艺和经济性，采用电弧喷锌方法进行防腐。工艺路线如下：水箱钢板下料—钢板开焊接坡口—水箱钢板抛丸—焊接部位预保护—电弧喷锌—水箱组焊—内壁焊缝涂富锌漆—水箱组焊—水箱内壁盖板焊缝涂富锌漆—涂装。

（二）防腐原理

噴锌防腐试验基于锌和铁组成原电池，牺牲阳极锌保护阴极铁，原理如下：

1.电化学保护用。由于锌比铁活泼，容易失去电子，在腐蚀前期过程中，锌粉和钢铁基材组成原电池，锌的电极电位比铁的电极电位低（Fe→Fe2++2e--0.44V；Zn—Zn2++2e--0.758V）。锌为阳极，铁为阴极，电流由锌流向铁，钢铁基材便得到了阴极保护。其腐蚀产物的形成，使涂层与底材的电位差减小，当涂膜被损伤时，露出新的金属锌，电位差立即增大，产生较强的阴极保护作用，因此锈蚀不会从漆膜损伤处向周围扩散。

2.锌腐蚀沉积物屏蔽保护。在腐蚀后期过程中，锌在应用过程中不断被腐蚀，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即碱式碳酸锌，俗称“白锈”（见下面反应式），其结构致密，且不导电，是难溶的稳定化合物，能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀，起到防腐蚀效果。锌在使用环境中潮气条件下生成腐蚀沉积物，其反应如下：

喷锌层通过上述两种机理最终使钢铁基材得到保护。水箱内壁进行长效防腐，其防腐寿命可以达到5年以上。

（三）模拟试验

按照以下三种状态制作了三个模拟水箱试验件，用于长期观察对比腐蚀情况。

状态Ⅰ：下料后不做处理直接拼焊，安装堵板和放水球阀，再涂装并做防腐能力试验。

状态Ⅱ：下料后抛丸，拼焊，安装堵板和放水球阀组件，再涂装并做防腐能力试验。

状态Ⅲ：下料后喷锌，拼焊，安装堵板和防水球阀组件，再涂装并做防腐能力試验。

定期对三个水箱中的水进行取样，并送检电导率、pH值、Fe2+含量、铁氧化物总量、锌电极腐蚀电位、锌电极开路电位、锌电极腐蚀电流等电化学指标。检测结果显示：

（1）状态Ⅲ制作工艺下水箱水溶液的PH值略高。

（2）状态Ⅲ制作工艺下水箱水溶液的电导率略低，溶液电阻略大。

（3）状态Ⅲ制作工艺下水箱水溶液的铁离子含量明显较低；

（4）纯锌电极在喷锌后焊接制作工艺下水箱水溶液的腐蚀电流明显低。

以上试验表明，喷锌焊接工艺的水箱水溶液中腐蚀性产物较少，腐蚀特征低于抛丸后焊接、未抛丸焊接工艺的水箱水溶液，证明喷锌具有较好的抗腐蚀效果。