镀锌钢广泛运用于各行各业,采用镀锌钢的好处是利用在空气中能够形成致密氧化物保护层的金属锌来保护内部的钢结构。在被焊接、划伤的情况下,由于Zn-Fe原电池的存在,相对活泼的镀锌部分可以作为牺牲阳极,延缓钢铁的锈蚀,耐腐蚀性良好。然而由于镀锌层的存在,在焊接中容易产生裂纹、气孔、夹渣,较难得到良好的焊接质量。
镀锌钢一般是在低碳钢外镀一层锌,镀锌层一般在20um厚。锌的熔点在419°C,沸点908°C 左右。在焊接中,锌熔化成液体浮在熔池表面或在焊缝根部位臵。锌在铁中具有较大固溶度,锌液体会沿晶界深入浸蚀焊缝金属,低熔点锌形成“液体金属脆化”。同时,锌与铁可形成金属间脆性化合物,如Fe3Zn10、FeZn10等。这些脆性相使焊缝金属塑性降低,在拉应力作用下而产生裂纹。如果焊接角焊缝,尤其是T形接头的角焊缝最容易产生穿透裂纹。镀锌钢焊接时,坡口表面及边缘处的锌层,在电弧热作用下,产生氧化、熔化、蒸发以至挥发出白色烟尘和蒸汽,极易引起焊缝气孔。由于氧化而形成的ZnO,其熔点较高,约1800°C以上,若在焊接过程中参数偏小,将引起ZnO夹渣,同时由于Zn成为脱氧剂产生FeO-MnO或FeO-MnO-SiO2低熔点氧化物夹渣。 如果选择焊接规范不合适,操作手法不当,很容易使焊缝边缘处的镀锌层熔化以至扩大熔化区域,有可能破坏镀锌层,尤其是在拉长电弧和大幅度摆动操作情况下,增宽熔化区域,破坏镀锌层更为严重。 同时,由于锌的蒸发,挥发出大量的白色烟尘,对人体有刺激、伤害作用,因此,选择产生烟尘量较低的焊接方法、材料也是必须考虑的因素。
热镀锌钢管与国民经济的发展和人民生活品质的提高关系很大,人们日常生活中的给排水、输油、供气、建筑、消防、机械制造、农业大棚和电力穿线等都离不开热镀锌钢管。
一、镀锌的基础知识
镀锌分为热镀锌和冷镀锌(电镀)。热镀锌又分为热浸镀锌和渗锌。热浸镀锌,是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法,是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中,平冈镇镀锌钢管,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐的目的。主要用于各行业的金属结构设施上。自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来,已经有了一百七十八年的历史。
二、热浸镀锌防腐的科学原理
1.热浸镀锌层的防护性能
锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护,在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜,一定程度上减缓锌的腐蚀,这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重,危及到铁基体时,锌对基体产生电化学保护,锌的标准电位-0.76V,铁的标准电位-0.44V,锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解,铁作为阴极受到保护。热镀锌钢管内外表面锌层覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂。
2.热浸镀锌锌层的生成原理
热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程,工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层,才使得铁与纯锌层之间很好结合,其过程可简单地叙述为:当铁工件浸入熔融的锌液时,首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体,两种金属原子之间是融合,原子之间引力比较小。因此,当锌在固熔体中达到饱和后,镀锌钢管,锌铁两种元素原子相互扩散,扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移,逐渐与铁形成合金,而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13,那龙镇镀锌钢管,沉入热镀锌锅底,即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层,为六方晶体。其含铁量不大于0.003%。
热镀锌钢管就是将钢管进行酸洗,去掉表面的氧化层,然后在氯化锌水溶液中进行清洗,之后将钢管放入热镀梓槽中,再经过加热,热镀锌钢管就形成了。
优势一:整个钢材表面均受到保护,无论在凹陷处管件内部,或任何其它涂层很难进入的角落,溶化锌均很容易均匀地覆盖上。 优势二:镀锌层的硬度值比钢材还大。最上层的Eta layer 只有 70 DPN 硬度,故易受碰撞而凹入,但下层Zeta layer 及 delta layer 分别有179及211 DPN 硬度值比铁材的159 DPN硬度值还高,故其抗冲击及抗磨耗性均相当良好 优势三:在边角区,锌层往往比其它地方还厚,且有良好的韧性 及抗磨耗性。而其它涂层在此边角处,往往是最薄最不易施工,最易受伤害处,故常须再维护。 优势四:即使因受很大的机械伤害或其它原因,造成一小部分的锌层脱落,红丰镇镀锌钢管, 将铁基外出,此时,周围锌层就会发挥牺牲阳极的功能,来保护此处钢铁,使其不受侵蚀。而其它涂层则刚好相反,锈会马上生成,且迅速漫延至涂层下面,引起涂层剥落。 优势五:锌层在大气中的消耗是非常缓慢的,约为钢铁腐蚀速率的1/17至1/18,且是可预估的 。其寿命远超过其它任何涂层。 优势六:镀层寿命在某一特定的环境下,主要视镀层厚度而定。而镀层厚度又受钢铁厚度而决定,即越厚的钢铁易得较厚的镀层,故同一个钢构中厚的钢铁部位一定也得到较厚的镀层,以保证得到更长的寿命。 优势七:因美观、艺术,或在特定严重腐蚀环境使用时,镀锌层可再施以上漆处理duplex system,只要漆的系统选用正确、施工容易,其防蚀效果比单独上漆及热浸锌寿命加起来还要好上1.5~2.5倍。 优势八:用锌层来保护钢铁,除了热浸镀锌法外,尚有其它数种方法,其优劣比较显示,一般使用最广、防蚀且经济效益好者,为热浸镀锌法。 
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