鋼鐵腐蝕危害之氧化皮
一、鋼鐵腐蝕危害之氧化皮
防腐人都知道,鋼鐵氧化皮在涂裝前必須徹底清理掉,否則會(huì)影響鋼鐵使用壽命。有許多人認(rèn)為,鋼鐵氧化皮自身是一種致密的保護(hù)膜,可以保護(hù)底層鋼鐵免于腐蝕,所以不需要清理。這種錯(cuò)誤的理解直接導(dǎo)致后期腐蝕維護(hù)成本大大增加,甚至超過(guò)了清理去除氧化皮的費(fèi)用;而且影響正常生產(chǎn),帶來(lái)安全隱患。
鋼鐵氧化皮不需要處理的錯(cuò)誤理解,是防腐蝕設(shè)計(jì)人員和防腐蝕技術(shù)人員從施工成本因素考慮,被致密的保護(hù)膜表面現(xiàn)象所蒙蔽,沒(méi)有真正的去認(rèn)識(shí)鋼鐵氧化皮的產(chǎn)生,結(jié)構(gòu)及組成,所以導(dǎo)致防腐蝕涂層使用不久產(chǎn)生爆皮,銹蝕,脫層等失效的嚴(yán)重后果。既然鋼鐵氧化皮不能保護(hù)底層鋼鐵,那么鋼鐵氧化皮到底是什么,致密的氧化皮對(duì)鋼鐵腐蝕危害從哪里產(chǎn)生的,所有這些知識(shí)點(diǎn)防腐人員必須要徹底弄清楚的,才能避免防腐涂層的失效。
鋼鐵冶煉主要是將鐵礦石通過(guò)高爐設(shè)備加熱熔化得到鐵水,再將鐵水注入模具內(nèi)得到鋼錠。鋼錠經(jīng)過(guò)初軋得到大鋼坯,再次軋制得到小鋼坯。小鋼坯可以根據(jù)要求軋成鋼板,型材等產(chǎn)品,鋼鐵氧化皮就是在高溫軋制過(guò)程中產(chǎn)生的。
高溫軋制過(guò)程就是將鋼坯加熱至1000℃以上進(jìn)行軋制,在加熱和軋制時(shí)使得鋼鐵表面持續(xù)處于高溫環(huán)境下,此時(shí)鐵會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),形成的一層氧化層,這種氧化層就是我們俗稱(chēng)的氧化皮。氧化皮結(jié)構(gòu)成分主要有三層,其百分比占量為:最外層是致密的三氧化二鐵(Fe?O?)占氧化皮厚度的10%;中間層是致密的大顆粒四氧化三鐵(Fe?O?)占氧化皮厚度的50%;最內(nèi)層是細(xì)小顆粒疏松的氧化鐵(FeO)占40%左右。從占比分析可以看出,外層和中間層是致密的物質(zhì),有利于抵抗腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入;但是最里層是疏松的物質(zhì),容易脫落,是氧化皮和涂層爆皮脫層的主要原因,另外氧化皮質(zhì)脆,無(wú)延伸性,在機(jī)械加工或者熱加工作用下,很容易產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象,在原有的氧化皮上,總是存在著深達(dá)鋼鐵基體的裂紋,當(dāng)外部介質(zhì)進(jìn)入裂紋后,鐵和氧化皮構(gòu)成原電池。氧化皮是陰極,鐵作為陽(yáng)極而加速腐蝕。因此,氧化皮的面積越大,鋼鐵基體的腐蝕速度越快,腐蝕程度愈嚴(yán)重。
二、氧化皮的其他危害
鋼鐵氧化皮除了腐蝕危害外,還造成鋼材的損失,其較高的硬度造成鍛造成本變高,加速鍛模的磨損,降低了使用壽命;也會(huì)對(duì)一些耐火磚起化學(xué)腐蝕,使得加熱爐爐底過(guò)早損壞。因此鋼鐵氧化皮一定要徹底的清理干凈,是因?yàn)樽畹讓邮杷傻难趸F(FeO)引起的爆皮,脫落造成涂層系統(tǒng)失效的緣故;而不是因?yàn)橥鈱友趸ぶ旅苄阅芫哂幸欢ǖ哪透g性能而予以保留。只有徹底地清除鋼鐵氧化皮,才能使得涂料或者礦脂及其他的耐腐蝕材料對(duì)鋼鐵基體有效保護(hù)。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和諸多鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕案例來(lái)看,氧化皮保留和徹底清理后的涂層使用壽命相差很大,二次維護(hù)成本也是天壤之別??傊P者認(rèn)為除非臨時(shí)性鋼鐵防腐可以保留鋼鐵氧化皮,其他任何鋼鐵防腐必須將氧化皮去除干凈,并且符合國(guó)家有關(guān)鋼鐵表面處理的標(biāo)準(zhǔn)要求,以期提高防腐蝕涂層使用壽命和達(dá)到最佳的防腐蝕涂層耐蝕效果。
三、氧化皮如何處理
鋼鐵氧化皮處理方法有以下幾種工藝,如酸洗,堿煮-酸洗,拋丸噴砂等。酸洗有兩種方法,一種就是就是利用三酸(硫酸,硝酸,鹽酸)按照一定比例配制而成的酸洗液,用這種這種酸洗液酸洗的方法可以順利的去除鋼鐵表層氧化皮;一種就是硝酸加氫氟酸的混酸方法酸洗氧化皮。這兩種酸洗方法去除氧化皮容易操作,速度快,但是不環(huán)保,毒性大,有過(guò)腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生,不適用于施工現(xiàn)場(chǎng)。堿煮-酸洗復(fù)合方法,就是先將鋼鐵堿煮,松動(dòng)鋼鐵氧化皮,再用三酸酸洗方法去除氧化皮。堿煮方法雖然避免了單獨(dú)酸洗造成的過(guò)腐蝕現(xiàn)象;但是依然具有不安全,不環(huán)保,不適用施工現(xiàn)場(chǎng)的缺陷。因此,拋丸和噴砂成為當(dāng)下鋼鐵防腐蝕涂裝前去除氧化皮的最適用的方法,在遵守環(huán)保要求的基礎(chǔ)上,選擇最佳的壓力和堅(jiān)硬有效的磨料,就可以非常干凈徹底的清理掉氧化皮,而且能夠帶來(lái)理想的防腐涂料附著力所需的粗糙度。
通過(guò)對(duì)鋼鐵氧化皮腐蝕危害,以及去除氧化皮的幾種工藝方法了解,就可以在防腐蝕施工中根據(jù)介質(zhì)具體情況,通過(guò)拋丸或者噴砂方法的等級(jí)及涂層設(shè)計(jì)滿足鋼鐵耐蝕年限要求。GB8923中對(duì)去除鋼鐵氧化皮做了具體規(guī)定要求,從Sa21/2到Sa3都要求必須清理干凈氧化皮,筆者認(rèn)為這是鋼鐵表面處理最高等級(jí),也是對(duì)應(yīng)配套防腐涂料實(shí)施長(zhǎng)效防腐的等級(jí)限制,只有徹底去除氧化皮才能達(dá)到長(zhǎng)效防腐的可能;而對(duì)于Sa2以下及St3以下可以保留牢固的氧化皮說(shuō)法筆者認(rèn)為沒(méi)有什么科學(xué)性,是對(duì)資源浪費(fèi)的消解。鋼鐵氧化皮最底層的40%FeO是一種疏松物質(zhì),很容易造成脫落,所謂的牢固只能是暫時(shí)性的附著,其膨脹系數(shù)與基體鋼鐵本來(lái)就不一致,保留其實(shí)已經(jīng)認(rèn)可腐蝕危害是允許存在的。當(dāng)然一些不重要設(shè)施和臨時(shí)防護(hù)可以執(zhí)行這個(gè)規(guī)定,也就是說(shuō)只能適合普通防腐的表面處理,屬于低成本低壽命一般規(guī)定要求。
隨著防腐蝕技術(shù)的飛速發(fā)展,表面處理已經(jīng)出現(xiàn)免除銹涂料,作為借鑒,鋼鐵氧化皮可以免清理嗎?筆者設(shè)想相關(guān)防腐蝕涂料研究部門(mén)能否研發(fā)出一種既可以保留氧化皮又能達(dá)到長(zhǎng)效防腐的涂層材料,如果能實(shí)現(xiàn),將是鋼鐵表面處理的一次革命。
四、夢(mèng)能服務(wù)與支持
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夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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