浅谈螺栓表面渗锌防腐新技术试验评价

罗长虹++丘丽华

文章编号：2095-6835（2017）04-0072-01

摘 要：现代工程项目中，由于铁路桥梁紧固件锈蚀而导致后期无法拆卸状况较多，进而导致设备的维护、更换改造操作难度过高，对后期安全管理的负面影响较为严重。为此，加强螺栓表面渗锌防腐处理具有重大意义。试验分析表明，渗锌处理后可保证螺栓的力学性能、防腐性能大幅度提升，可适应较大范围的操作条件。该项技术已经在铁路桥梁中得到广泛应用。

关键词：螺栓表面；渗锌防腐；试验评价；镀锌工艺

中图分类号：TE985 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.072

1 铁路桥梁螺栓防腐方法分类分析

现阶段，铁路桥梁的螺栓防腐处理方法包括镀镉、热浸镀锌、特氟龙、达克罗等。镀铬、镀锌操作的优点为加工方便、成本低、美观度高，但是环境污染较为严重，镀层厚度受环保法律约束；达克罗法涂层具有美观、耐腐蚀强度高的优势，但是涂层柔软、易损坏、金属铬的危害度较高；热浸镀锌法的优势为成本低、产量高，但是施工中经常发生脱层、锁死等状况；涂装法具有美观度高、耐腐蚀效果好的优势，但是涂层的附着作用差，易破损，长期防腐效果差。

常用的防腐方法一般是在螺栓現场已经发生腐蚀、锈死后进行处理，拆卸、改造操作中需要借助外力、除锈液等辅助，必要时还需要作砂轮打磨、气割操作等进行紧固件分割操作，维护成本过高，增加了后期劳动人员的工作量，安全隐患过于明显。为此，加强螺栓表面防腐技术的试验评价分析具有重大意义，渗锌处理操作可提高螺栓力学、防腐蚀性能，满足对应的行业内部规范、技术要求，应用前景广阔。

2 螺栓表面渗锌防腐技术的试验评价

2.1 试件制备参数分析

试件名称：螺栓及其配套螺母；

试件规格：M16×110；

试件材质：ASTM A193 Gr.B7 Stud Bolt、A194 Gr.2H HVY.HEX.S.FNuts；

渗锌工艺：试件经除油剂除油、喷砂除锈后置于渗锌炉中，加热至420 ℃渗锌2 h，炉冷至300 ℃后空冷至常温；

渗锌厚度：40～45 μm。

2.2 力学性能试验分析

防腐处理的基础是保证螺栓的力学性能。为此，进行现场机械性能检验是必不可少的操作，主要进行断裂、硬度荷载试验分析。断裂载荷试验设备为电子拉力试验机，执行标准为GB/T 228.1—2010《金属材料拉伸试验》；硬度试验设备为洛氏硬度试验机，执行标准为GB/T 230.3—2002《金属洛氏硬度试验》。碳钢螺栓渗锌前后力学性能对比试验结果见表1和表2.

从表1和表2可以看出，渗锌操作对螺栓的抗断裂、基本硬度性能影响可忽略。

2.3 盐雾试验分析

对螺栓进行镀铬、特氟龙、渗锌操作，借助中性盐雾箱进行试验分析，采用日本JISK 5600-7-1标准，在质量分数为5%的NaCl、35 ℃环境下进行盐雾对比，试验时间为800 h。结果表明，特氟龙处理后，螺栓帽腐蚀面积为一半，侧面泡变明显，局部发生漆膜脱落现象，面积为5%左右，螺帽最大腐蚀深度为0.5 mm；镀铬处理的螺栓螺母表面光泽度下降，大面积黑斑、钝化现象明显；而渗锌处理的螺栓、螺母表面未发生明显变化，表明该方法的耐腐蚀效果比前2种具有更为明显的优势，工程实际应用价值响度比较高。

2.4 海上试验分析

为了进一步确认渗锌工艺的合理性，在现场进行了渗锌、镀铬、特氟龙处理方式的对比，选取国内某露天海上平台进行现场操作分析，试验时间为1年。结果表明：渗锌操作的螺栓表面未发生明显改变，热侵镀锌法螺栓表面光泽度下降，镀铬螺栓已经出现锈迹斑点状况，特氟龙螺栓在扳手位置处已经发生明显的表面破坏，锈蚀趋势十分明显。结果证明了镀锌工艺的合理性。

3 试验结果分析探讨

渗锌层具有良好的耐腐蚀效果，在湿度高、盐度高的海水环境中，渗锌层可以实现对钢铁部件的保护处理。渗锌层主要是由Zn-Fe合金δ1相组成。δ1相中Zn的含量达 90%左右，含Fe 10%左右。经过测试，渗锌层的Zn-Fe合金相的标准电极电位为-0.65 V，纯锌的标准电极电位为-0.762 V，铁的电极电位为-0.439 V。可见，渗锌层电位相对较低，可形成电机电位差，腐蚀电流相比于纯锌、铁构件明显下降。借助表面渗锌层的碱式碳酸盐可起到防腐效果，作用明显，对构件的保护效果良好。

此外，渗锌层的耐磨性相对较高，试验表明渗锌层硬度与合金中铁元素的比例有关——涂层越厚，对应硬度降低越明显。渗锌涂层可充分起到防腐处理控制操作的作用，对工件运输、施工环节的保护作用明显，同时良好涂层的防腐能力较高。

参考文献

[1]高楠，王婵，张凤华，等.油田采出水中主要腐蚀离子对渗锌碳钢的腐蚀[J].石油化工高等学校学报，2011（03）.

[2]石卫国，杜贵林，陈圣乾，等.螺栓表面渗锌防腐新技术试验评价及推广应用[J].中国海上油气，2014，26（6）.

〔编辑：刘晓芳〕

文章编号：2095-6835（2017）04-0073-02