水箱防銹防腐處理

趙麗瓊

[摘 要] 針對水箱的防銹、防腐問題進行了分析與研究，找出了影響水箱的防銹、防腐問題主要因素并做出相應改善。

[關 鍵 詞] 電弧噴鋅；噴漆；試驗

[中圖分類號] TH14 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）27-0161-01

水箱長期處于半干半濕狀態，氧氣、水含量充足。根據電化學腐蝕情況分析，發生的腐蝕反應為：Fe-2e-=Fe2+，Fe2+被進一步氧化成Fe3+，溶解于水中。一方面使水箱水質變成黃褐色，影響產品的形象；另一方面腐蝕使水箱鋼板厚度減薄，影響使用壽命。

一、試驗分析

（一）漆膜加速耐水試驗

針對水箱過早銹蝕的情況，首先考慮涂料的性能是否滿足防腐蝕要求，制定漆膜加速耐水試驗辦法，采用五種油漆制作樣板，進行了漆膜耐水試驗。加速耐水試驗流程為：試板前處理—噴涂—自干—封邊—自干—水浴試驗—結果分析。

以記錄下述破壞現象為試驗結果：起泡、起皺、銹污、失光、變色、脫落、附著力降低以及脫漆后底材銹蝕狀況。試板邊緣8 mm內的破壞現象及明顯的人為造成的破壞現象均不列入試驗結果。

一個月后加速試驗結果：除5號油漆漆之外，其余油漆均完好，無起泡、起皺、銹污、脫漆后底材銹蝕等情況，僅表面殘存少量水垢。說明油漆性能至少能夠滿足耐水一年，水箱3個月出現明顯銹蝕，原因不在油漆性能。

（二）漏噴情況下的耐水試驗

將加速試驗后完好的四塊試板均挖去一塊1 cm見方的漆膜。然后繼續放入50 ℃的恒溫水浴箱中，三天后即出現較為明顯的銹蝕，繼續觀察發現腐蝕情況在不斷加劇。

（三）噴鋅與噴漆在漏噴后對比銹蝕現象

選用與水箱厚度相當的鋼板做對比試驗。放入50 ℃的恒溫水浴箱中，一個月后的實驗現象：噴涂油漆的試件漏噴處出現嚴重的銹蝕，向周圍擴散流銹水，噴鋅試件的長縫漏噴處銹蝕則不明顯。說明噴鋅較噴漆具有較好的防腐效果。

（四）試驗結果分析

噴漆和噴鋅的耐水性能差異大，電弧噴鋅優于噴漆；采用電弧噴鋅加涂料防腐，值得再分析研究。

漏噴后金屬表面因電極電位不同而出現的“大陰極小陽極”現象。漏噴處為陽極，失電子。噴漆處為陰極，得電子。由于陰極面積比陽極大得多，因此陽極釋放的電子遠遠不夠陰極得到的，促使陽極失電子的反應Fe→Fe2++2e-加速進行并被繼續氧化成Fe3+，從而使局部腐蝕加速進行。在現有條件下水箱使用涂料防腐行不通。

二、小樣試驗

（一）水箱防腐蝕工藝路線

根據噴鋅防腐蝕的原理，調研噴鋅工藝，考慮工藝和經濟性，采用電弧噴鋅方法進行防腐。工藝路線如下：水箱鋼板下料—鋼板開焊接坡口—水箱鋼板拋丸—焊接部位預保護—電弧噴鋅—水箱組焊—內壁焊縫涂富鋅漆—水箱組焊—水箱內壁蓋板焊縫涂富鋅漆—涂裝。

（二）防腐原理

噴鋅防腐試驗基于鋅和鐵組成原電池，犧牲陽極鋅保護陰極鐵，原理如下：

1.電化學保護用。由于鋅比鐵活潑，容易失去電子，在腐蝕前期過程中，鋅粉和鋼鐵基材組成原電池，鋅的電極電位比鐵的電極電位低（Fe→Fe2++2e--0.44V；Zn—Zn2++2e--0.758V）。鋅為陽極，鐵為陰極，電流由鋅流向鐵，鋼鐵基材便得到了陰極保護。其腐蝕產物的形成，使涂層與底材的電位差減小，當涂膜被損傷時，露出新的金屬鋅，電位差立即增大，產生較強的陰極保護作用，因此銹蝕不會從漆膜損傷處向周圍擴散。

2.鋅腐蝕沉積物屏蔽保護。在腐蝕后期過程中，鋅在應用過程中不斷被腐蝕，鋅粉間隙和鋼鐵表面沉積了腐蝕產物，即堿式碳酸鋅，俗稱“白銹”（見下面反應式），其結構致密，且不導電，是難溶的穩定化合物，能夠阻擋和屏蔽腐蝕介質的侵蝕，起到防腐蝕效果。鋅在使用環境中潮氣條件下生成腐蝕沉積物，其反應如下：

噴鋅層通過上述兩種機理最終使鋼鐵基材得到保護。水箱內壁進行長效防腐，其防腐壽命可以達到5年以上。

（三）模擬試驗

按照以下三種狀態制作了三個模擬水箱試驗件，用于長期觀察對比腐蝕情況。

狀態Ⅰ：下料后不做處理直接拼焊，安裝堵板和放水球閥，再涂裝并做防腐能力試驗。

狀態Ⅱ：下料后拋丸，拼焊，安裝堵板和放水球閥組件，再涂裝并做防腐能力試驗。

狀態Ⅲ：下料后噴鋅，拼焊，安裝堵板和防水球閥組件，再涂裝并做防腐能力試驗。

定期對三個水箱中的水進行取樣，并送檢電導率、pH值、Fe2+含量、鐵氧化物總量、鋅電極腐蝕電位、鋅電極開路電位、鋅電極腐蝕電流等電化學指標。檢測結果顯示：

（1）狀態Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的PH值略高。

（2）狀態Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的電導率略低，溶液電阻略大。

（3）狀態Ⅲ制作工藝下水箱水溶液的鐵離子含量明顯較低；

（4）純鋅電極在噴鋅后焊接制作工藝下水箱水溶液的腐蝕電流明顯低。

以上試驗表明，噴鋅焊接工藝的水箱水溶液中腐蝕性產物較少，腐蝕特征低于拋丸后焊接、未拋丸焊接工藝的水箱水溶液，證明噴鋅具有較好的抗腐蝕效果。