钢结构件热浸锌处理后出现表面裂纹原因及防范分析
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作者: 严叶冬 徐建新
摘 要：钢结构件热浸锌处理是对其表面的一种长期有效的防腐处理过程，对钢结构件的表面质量的控制有着非常重要的作用。分批式溶剂法进行的钢结构件热浸锌处理，其表面裂缝状况等会受到热镀锌工艺、构件基本状况等因素的影响。文中主要分析了钢结构件在热浸锌处理之后形成表面裂缝的原因，并对其防范措施作了相应的分析。
关键词：钢结构件 热镀锌 表面裂纹 原因 防范措施
中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0095-01
钢结构件利用热浸锌技术在其表面形成镀锌层，可以实现钢构件表面的防腐蚀性能，增强其使用寿命，同时降低了其使用过程中的维护力度，逐渐有了广泛的应用领域。当前，热镀锌钢结构件大量的使用在城市交通标识杆、输电铁塔、广播电视塔、矿井支架、钢结构桥架、高速公路护栏等。虽然镀锌层的重量决定了热镀锌钢结构件的使用寿面，但是镀锌层表面质量对钢结构件使用价值的重要性是不可忽视的，镀锌层的表面质量直接对客户的选择有一定的影响。通常钢结构件是以溶剂法的形式进行镀锌，较多方面的因素都会影响其表面的质量，而且这些因素不容易控制。因此，做好钢结构件表面镀锌层质量的控制工作是提高镀锌产品质量的重点。
1 构件基体中影响其表面裂纹的原因和防范措施
1.1 化学成分及元素偏析
钢结构件基体的化学成分P、Si、C等元素能够促建Zn-Fe反应，增大合金层中的反应速率，在锌层表面形成厚而粗大的晶体粒，形成不均匀的粗糙的、甚至是出现裂纹的镀锌层。尤其是当钢结构件中含有Si时，Si可以加快钢结构件的的热镀锌反应速率，随着Si含量的变化锌层厚度会发生Sandelin效应，这种效应的Si含量是大于0.30%或者0.05%～0.10%。所以，要得到光滑的镀锌层，钢结构件中含Si量需避开Sandelin效应。
1.2 粗糙的表面
在轧制钢结构件的过程中，其表面的氧化皮有时候会进入到钢基体内，出现这种状况后，在进行钢构结构件的酸洗时会形成不平滑的表面，直接导致了最终镀锌层面的粗糙，因此，制作钢结构件选用的钢材必须具有良好的表面质量。
1.3 锈蚀
在进行钢结构件的储存和运输过程中，经常会出现锈蚀的现象，钢件在酸洗之后会形成不平滑的表面，直接影响了镀锌层的外观质量，进而可能导致其表面出现裂纹。因此，需要避免钢件出现锈蚀现象。若钢结构件表面形成了锈蚀，需在镀锌前进行分类处理，在镀锌的过程中也要分批量的操作，利用调整工艺过程对其进行相对的弥补。
2 构件在镀锌工艺过程中影响其表面裂纹的原因和防范措施
2.1 酸洗和水洗
若对钢结构件进行过度的酸洗，则其表面会出现较多的麻坑，导致游离碳的露出，进而产生不均匀的镀锌反应，导致镀锌层表面的粗糙或裂纹。因此，需要严格的控制其操作过程，对于不同表面锈蚀、不同批次等钢件的酸洗时间灵活的掌握。酸洗之后的钢结构件表面残留的铁盐和酸液需要用水清洗干净，若利用硫酸进行的酸洗，则需要再进行一次盐酸活化各工序。否则，会产生一系列不必要的不良后果。
2.2 溶剂处理和烘干
最常用的热镀锌溶剂是NH4Cl和ZnCl2的混合水溶液。以其共晶点为依据，需用不同的浓度和配方，最常用的溶剂浓度为25%～35%，摩尔比是3∶1。在使用热镀锌溶剂的过程中，会因为水分的带入导致溶液的浓度降低，较低的溶液浓度，会导致镀锌过程中产生的气体不能够对工件四周的锌灰进行驱散，会对其外观质量造成一定的影响。除此之外，在使用溶剂的过程中，残留酸和铁盐离子的带入，会导致溶剂的酸性增大，钢结构件在受到侵蚀后也会有铁离子的产生，这些铁盐离子会在镀锌的过程中和锌液发生反应，从而形成Zn-Fe合金渣，容易形成钢结构件表面的附着物，导致镀锌层表面的粗糙，甚至形成裂纹。因此，一定要将溶剂的PH值控制在5～6，浓度控制在25%～35%之间，铁盐的浓度不能大于5 g/L。
钢结构件在经过溶剂处理后需要进行烘干处理，使其表面形成一层均匀的溶剂干膜，否则会对镀件的外观质量造成一定的影响。其原因如下：通常溶剂是具有一定的酸性，若不烘干则会形成工件表面的腐蚀，产生一层粘附的铁盐，在进行镀锌的过程中容易形成工件表面的合金渣；在热镀锌时溶剂带水容易产生Zn（OH）2颗粒；镀锌过程中溶剂若带水，则会形成爆炸，出现锌液的飞溅，直接对操作过程产生了一定的影响，也对产品的质量造成了相应的影响。
2.3 锌液成分和温度
锌液中的Fe、Pb以及其他的杂质均会影响镀锌层的表面质量。锌液中含有过多的Pb，会使锌的凝固温度降低，容易导致镀锌层在冷却时产生粗大的结晶，影响镀锌层的表面质量或者形成裂纹。在一定温度下，锌液中Fe的饱和溶解度是固定的，当其含量大于饱和值时，将和Zn反应生成Zn-Fe合金渣。因为这种合金粒和和Zn的比重相差较小，这种合金渣悬浮在锌液中，非常容易附着在镀锌工件的表面，影响镀锌层。因此，要确保锌液温度具有较小的波动性，在低温下进行镀锌，镀锌工件在锌液温度平衡时应当提出。
此外，镀锌过程中的操作步骤也会影响钢结构件表面的质量，因此，需要结合工件的重量、数量、形状、尺寸等，结合该工艺特点选择合适的操作步骤。
3 结语
钢结构件通常是以溶剂法、分批式的工艺形式完成其镀锌过程，这种工艺特点通常会出现较多的影响钢结构件表面的质量的因素，同时会出现部分偶发事故。因此，对钢结构件的热镀锌处理过程需要进行全面的严格控制。
参考文献
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