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鍍鋅聚氨酯保溫管的相關(guān)知識(shí)探討專題

2018-08-04 10:00:00 

供熱行業(yè)的發(fā)展,推動(dòng)了各類型產(chǎn)品的進(jìn)步,隨著使用空間的復(fù)雜性和多元化,管廊和架空等環(huán)境,對(duì)于保溫管的露天使用需求不斷增加,而傳統(tǒng)的地埋式保溫管因其在PE外護(hù)耐紫外能力差等問(wèn)題,并不適于在露天環(huán)境下使用,于是以鍍鋅鋼板為外護(hù)的鍍鋅架空保溫管得到了更廣泛的運(yùn)用。

該產(chǎn)品使用鍍鋅鋼板經(jīng)卷管機(jī)制成鍍鋅管替代PE外護(hù)管,以鍍鋅鋼板的耐銹蝕、抗氧化、耐紫外線輻射等的特點(diǎn),結(jié)合鍍鋅保護(hù)管同聚氨酯保溫層以及內(nèi)工作鋼管為一體式的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)了露天使用的要求,同時(shí)具備PE外護(hù)式和保溫后包裹鍍鋅白鐵式保溫管不可替代的優(yōu)勢(shì)。

但是使用鍍鋅鋼板也并不是沒(méi)有腐蝕或其他的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)鑒于鍍鋅鋼板在牌號(hào)、質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)等方面的復(fù)雜性,也需要對(duì)于鍍鋅鋼板進(jìn)行深入的研究,進(jìn)而進(jìn)行科學(xué)的規(guī)范化管理。

該產(chǎn)品相比于傳統(tǒng)式埋地式PE外護(hù)保溫管主要區(qū)別就是外護(hù)層的鍍鋅鋼板,鍍鋅鋼板的選用是該產(chǎn)品的核心所在,而目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于該問(wèn)題的研究不多,使用亂象較多,因此本文的重點(diǎn)對(duì)于鍍鋅鋼板的使用提出一些中肯的看法。


一、鍍鋅鋼板同樣面臨腐蝕問(wèn)題



使用鍍鋅鋼板,有可能會(huì)被其外表白亮、均一的狀態(tài)所影響,認(rèn)為其不會(huì)產(chǎn)生銹蝕問(wèn)題,或者對(duì)于該問(wèn)題重視程度不足,事實(shí)上鍍鋅鋼板的表面如果不進(jìn)行相應(yīng)處理,也是會(huì)產(chǎn)生銹蝕,且銹蝕后不但影響美觀,也影響到對(duì)于鋼基體的保護(hù)。鍍鋅板銹蝕后將形成白銹,其形貌如圖所示。

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鍍鋅鋼板白銹形貌


● 鍍鋅板的耐蝕機(jī)理

金屬在特定環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象,鋅鋅板之所以耐腐蝕其主要原因就是相比于鋼鐵,鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位要更低,因此在相同條件下,鋅更不容易腐蝕,因此利用鋅層來(lái)對(duì)鋼鐵基體進(jìn)行保護(hù)。但其使用過(guò)程中還是會(huì)發(fā)生腐蝕的,我們要客觀的看待該問(wèn)題,并突出其優(yōu)點(diǎn),不能盲目的認(rèn)為鍍鋅板就沒(méi)有腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。


● 鍍鋅層對(duì)鋼基體的保護(hù)作用

Step1:在表面的鋅層還完整的情況下,鋅層抵御外界侵蝕,對(duì)鋼材進(jìn)行物理保護(hù)。但鋅層本身被大氣腐蝕。如圖所示。



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鋅層對(duì)鋼板物理防護(hù)


Step2:隨著純鋅層的不斷腐蝕,合金層也將局部暴露在大氣中,鋅層和純鋅層還可以起到物理保護(hù)作用,而且由于電極電位的不同,純鋅層對(duì)合金層提供陽(yáng)極保護(hù)而優(yōu)先腐蝕,即鋅層不斷消耗,而保護(hù)合金層完好不發(fā)生腐蝕,這樣就極大的延長(zhǎng)了腐蝕穿透的時(shí)間。如圖所示。


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鋅層對(duì)鋅鐵合金層的犧牲陽(yáng)極保護(hù)


Step3:純鋅層大量腐蝕,但其犧牲自己最終保護(hù)了合金層的完整,之后合金層對(duì)鋼材提供物理保護(hù),發(fā)生的腐蝕是Zn-Fe合金層在大氣中的腐蝕。如圖所示。


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鋅鐵合金層物理保護(hù)


Step4:合金層的不斷腐蝕后,鍍層出現(xiàn)破損,鋼板基體局部裸露于大氣中,由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的電極電位分別為-0.762v、-0.439v和-0.59~-0.66v,所以發(fā)生的腐蝕是Zn的電化學(xué)腐蝕,鋅將對(duì)鋼基體繼續(xù)提供陽(yáng)極保護(hù)。如圖所示。


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鋅對(duì)鐵鋼基體的犧牲陽(yáng)極保護(hù)


Step5:純鋅層完全腐蝕,鋼鐵有部分裸露在大氣中,合金層未完成腐蝕掉,將對(duì)鋼鐵進(jìn)行陽(yáng)極保護(hù)。如圖所示。


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鋅鐵合金層對(duì)鋼基體的犧牲陽(yáng)極保護(hù)


Step6:全部鍍層消耗完畢,鋼鐵基體開始腐蝕。如圖所示。



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鐵基體的腐蝕開始


可見,鋅層在對(duì)鋼鐵基體的保護(hù)過(guò)程中,是以犧牲鋅的方式來(lái)保護(hù)鋼鐵,在干燥狀態(tài)時(shí),由于鋅的性能較活潑,將生成ZnO,在潮濕的大氣中,鍍鋅層表面存在水膜,將發(fā)生有氧參與的電化學(xué)腐蝕。鋅的表面會(huì)生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3組成的銹層(俗稱白銹)。盡管腐蝕較慢,但外觀會(huì)產(chǎn)生很大變化,影響美觀預(yù)期,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度鋅層也將腐蝕完畢,最終將導(dǎo)致鋼鐵的腐蝕。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,一般采用增加鋅層厚度、在鋅層表面涂裝保護(hù)層(如鈍化、磷化)或增加涂料涂層的方式進(jìn)行對(duì)于鋅層的保護(hù)和增強(qiáng)耐久而久性。

我們建議,需要考慮鋅層的腐蝕過(guò)程,并有針對(duì)性的進(jìn)行鋅層厚度控制和表面加工處理。


二、鍍鋅鋼板的鋅層厚度需要合理選擇


● 鋅層的厚度(重量)的意義

所謂鋅層厚度,指的是每平方米的鍍層總重量(含上下表面),一般標(biāo)準(zhǔn)及鋼鐵行業(yè)使用的鋅層重量包括:275g/m2、220g/m2、180g/m2、120g/m2、80g/m2等。

該指標(biāo)是最為關(guān)鍵的要素之一,足夠的鋅層重量才能延緩腐蝕過(guò)程,保護(hù)內(nèi)部的鋼鐵基體不受傷害,盡而不致使聚氨酯保溫層暴露在外,使保溫管作用喪失。


● 鋅層厚度的選用

一般情況下可以選用《鋅和鋼在不同大氣中的重量損失表》,如表1所示來(lái)估計(jì)鋅層的使用年限,對(duì)于鋅層重量的選用做參考。按照大氣類型即使用區(qū)域的不同,在30年保溫管的標(biāo)準(zhǔn)壽命條件下,鋅層的選用應(yīng)該至少大于275g/m2。因此需引起關(guān)注,也可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況進(jìn)行考慮。

表1 鋅和鋼在不同大氣中的重量損失表

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我們建議在設(shè)計(jì)或?qū)嶋H運(yùn)用過(guò)程中應(yīng)該對(duì)于鋅層重量進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注,并形成科學(xué)的選擇標(biāo)準(zhǔn)和要求,即要保證保溫管的功能不受影響,又要考慮架空使用其美觀性的要求。

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