热浸锌链条在海洋环境中的腐蚀分析

摘 要： 热浸锌链条是一种应用于船锚与船身之间的连接链条，在船舶靠岸和停泊的过程中，通过将其抛入海底，实现对于某一特定海区的船舶固定。本文在进行船舶热浸锌链条的应用特征和腐蚀特征研究中，首先结合以往研究经验，对热浸锌链条试样的制备方式进行了论述，随后，结合海港试验的相关方法，对热浸锌链条试样在海洋当中的腐蚀情况进行数据统计，结合数据分析和海洋环境监测，对其腐蚀特性进行全面归纳。

关键词： 热浸锌链条；船锚；海港试验；海洋环境腐蚀

前言：船锚是船舶制造和船舶使用当中具有悠久历史的配件之一，传统的船锚主要采用钢铁材料进行船舶固定，但是受到海水环境的腐蚀影响，钢铁材料耐受性不足，使用寿命较低。因此在船舶生产中，希望能够借助沥青涂层的方法，避免钢铁链条的腐蚀。但是在具体应用中，由于海水运动频繁、船舶自身的摇动，链条之间会发生相互的摩擦碰撞，沥青涂层便会脱落。因此在技术领域，开始采用热浸锌方法进行链条设计。

一、热浸锌试样材料制备

热浸锌作为一种常见的防腐涂层方式，在钢铁材料链条当中应用广泛。在开展腐蚀情况试验之前，需要首先针对链条钢铁材料进行热浸锌制备处理。首先，工作人员需要对链条钢铁材料进行抛丸处理，抛丸处理主要是对钢铁材料表面上肉眼可见的锈污进行清洗和去除。在具体的作业环境中，由于钢铁材料的锈蚀时间不同，其锈蚀层厚度也具有差异，工作人员需要合理设定清洗时间。在完成清洗后，钢铁链条材料应当呈现出银灰色；随后，针对完成锈污清洗的链条钢材，需要进行酸洗。酸洗一般采用稀盐酸溶液，比例为18%，同时加入六次甲基四胺缓冲剂，使其形成酸洗液，再将链条钢材吊入洗液当中，进行约十分钟清洗；酸洗完成后，为了避免盐酸残留还需要进行水洗；最后进行浸锌。工作人员需选用纯度为99.99%的锌材料，在五百度高温中进行溶解，再将链条钢材放入已经完全溶解的锌液当中，从而使链条钢材表面形成锌层，在利用NH4CL进行漂洗，从而完成热浸锌链条试件的制备。

二、热浸锌链条试件海港试验

（一）材料选择

为了能够保证海港试验数据的真实有效，笔者在进行材料选择时，除了选用已经完成镀锌制备的热浸锌链条材料之外，同时还选用了未进行热浸锌处理的普通材料作为对比样本，通过相同海洋环境当中的对比试验方法，对两组材料在试验期间的腐蚀情况进行对照分析，从而总结出热浸锌材料在海洋环境中的腐蚀情况。

其中，热浸锌链条试样的制备方法如前文所阐述，为了符合相关海港的实地要求，本文在进行链条样式选择时选用了有挡锚链，经精密测量，完成热浸锌制处理制备的有挡锚链直径为3.3cm，而未经热浸锌处理的链条为标准钢材锚链，经测量，其直径为2.9cm。两组链条试样均采用相同的悬挂方式，置入到海水之中。其上半部分位于大气环境中，定义为“大气区”，下半部分浸入到海水内部，定义为“海水区”[1]。

（二）试验内容设定

试验设定为四年循环周期，每满一年，将两组试样从海水当中取出，进行表面附着物的提取、拍照，同时又专门人员对试样锚链外表上的腐蚀情况、附着物情况，其中腐蚀情况记录的内容应当包含外观变化情况、腐蚀物厚度数据等；附着物情况则应当包含有腐蚀产物检验、污损生物检验等。为了保证数据精确，笔者选用TT220型号测厚仪，对试样材料的表面厚度进行计量，同时对比初始链条的锌层厚度，计算得出腐蚀层厚度，完成数据统计。污损生物以及试样表面的腐蚀产物在试验当中同样需要借助仪器进行检定。本文选用仪器为某进口X射线衍射仪，该仪器能够利用每分钟10°的扫描速度对试样提取物进行扫描，并完成测试分析。分析结果数据，根据分类、称重进行一一记录，并依次完成编号统计。

三、试验结果分析

（一）腐蚀情况对比分析

经过连续四年的海港试验，并通过每年进行数据记录的方式，对两组试样的腐蚀情况进行外观观察，可以发现较为明显的差异。其中无热浸锌处理普通链条试样，在四年的试验当中腐蚀较为严重，其中后两年的腐蚀情况速度加快，相比之下，进行热浸锌处理的链条试样，四年之中受腐蚀情况良好，表面达到严重腐蚀标准的腐蚀点较少。经过仔细观察能够看出，未进行镀锌处理的常规链条，在四年试验当中，每年都有大规模的严重锈蚀，大气区以及海水区均有面积巨大的锈层分布。链条锈层表面呈现出红褐色，同时蚀坑密集，最大深坑已经接近0.3cm，整体锈层厚度约为0.2cm左右。相比之下，经过热浸锌处理的试样链条，其锈蚀情况相对完好，主要出现锈蚀的位置集中在海水区与大气区的连接位置。经分析，一般认为受到链环的晃动和摩擦影响，使得表面锌层出现磨损，造成基材裸露，产生了一定的锈蚀问题。

（二）锌层厚度变化规律

在试验数据的计量和统计当中，笔者发现，热浸锌链条在试验过程中，大气区和海水区的锌层厚度，始终处于变化过程之中。其中大气区的每年统计数据为，第一年锌层厚度166μm，第二年鋅层厚度149μm，第三年锌层厚度193μm，第四年锌层厚度288μm。通过数据统计可以看出，大气层链条的锌层厚度尽在第一年至第二年之间出现了减薄，此后都处于增厚趋势之中；而海水区中的锌层厚度统计数据如下：第一年166μm，第二年122μm，第三年131μm，第四年103μm。虽然在四年当中，第二至第三年锌层出现小幅度的增厚，但大体趋势仍然处于减薄过程之中。分析认为，大气区中链条镀锌层发生样化，从而形成Zn产物，导致增厚；而海水区内部，受到水下水合物的化学反应，其锌层则处于持续减薄状态[2]。

（三）腐蚀产物分析

在利用X射线衍射仪对已经提取的锌层样本进行产物分析和记录后，对经过四年试验的热浸信链条产物进行了全面的汇总统计，发现产物当中，氧化物以及碳酸盐的含量最多，此外，硫酸锌以及碱式硫酸锌同样是十分常见的产物。在海水区中，链条由于与海水接触时间较长，因此其生成的羟基氯化锌化合物，成为锌层腐蚀产物中的主要产物之一。

在对海水区的热浸锌链条进行产物检查中，同样深入分析了其表面污损生物情况。统计结果显示，相较于未进行镀锌处理的链条，热浸锌链条的表面污损生物相对较少。但随着试验时间的增长，污损生物数量开始逐渐增多。在分析结果中发现，热浸锌链条的主要污损生物为海鞘以及苔藓虫等生物，此外，贻贝以及石莼、牡蛎等生物也有成规模的出现。

结论：综上所述，通过运用海洋试验分析方法能够得到，热浸锌链条在实际的船锚应用中，具有高于普通链条的耐腐蚀性能。但是在腐蚀产物和污损生物滋生方面，热浸锌链条的优势并不明显，长时间应用下，镀锌层毒性降低，生物滋生剧烈，容易造成镀层破坏，影响其耐腐蚀性能。

参考文献

[1]马士德，王在东，刘会莲等.国产热浸锌锚链的耐蚀性研究（Ⅰ）：热浸锌锚链的海港试验[J].海洋科学集刊，2017（00）：104-113.

[2]许阳，王琪，孔德意.我国海洋环境保护政策的历史演进与结构特征——基于政策文本的量化分析[J].上海行政学院学报，2016，17（04）：81-91.

作者简介：刘娟，1983年6月9日，女，汉，北京，本科，工程师，研究方向：海洋表面处理。