防锈效果（共5篇）
防锈效果 篇1
0 前 言
目前,线切割液主要有油性、水性和水乳型3种。水性切割液环保、价廉,是发展的主流方向,但它易使工件生锈,需要加入防锈剂来减缓腐蚀。用于水基切割液的防锈剂主要有钼酸盐和亚硝酸盐类,效果差,且对其电导率影响均较大,1 L水基切割液中加入 0.4 g钼酸铵,导电率将增加40%以上。水溶性咪唑啉衍生物是一种新型的防锈剂,对于金属及其合金在含CO2卤水等介质中具有优良的缓蚀性能。本工作合成了水溶性咪唑啉季铵盐,并与钼酸盐和葡萄糖酸盐一起复配成防锈剂,用作水基切割液防锈剂,提高了对金属的缓蚀率,对导电率影响却不大。
1 试 验
1.1 水溶性咪唑啉季铵盐的合成
以二甲苯为溶剂,将油酸和二乙烯三胺按摩尔比1 ∶1加入到带有分水器、温度计、搅拌器和回流冷凝管的四口瓶中。加热回流,在加成脱水阶段,于140~160 ℃反应1.0~1.5 h;在环化脱水阶段于180~220 ℃反应1.5~2.0 h。当分水器中二甲苯层变为清澈、且没有小水珠下沉时为反应基本结束。减压蒸馏脱除二甲苯溶剂和未反应的二乙烯三胺,得到咪唑啉中间体。
将咪唑啉中间体加热到60 ℃,关闭加热套,缓慢滴加等摩尔量的氯化苄,开动搅拌器使反应物充分接触[1,2,3]。控制温度在90~110 ℃,反应2.0 h,制得水溶性咪唑啉季铵盐。
反应原理见式(1):
1.2 防锈剂的复配
将10~1 000 mg/L水溶性咪唑啉季铵盐与100~400 mg/L钼酸铵、100~2 000 mg/L葡萄糖酸钙加入切割液中,常温搅拌至溶解,复配成防锈剂。
1.3 测试分析
(1)咪唑啉中间体及水溶性咪唑啉季铵盐的结构采用WQF-310傅立叶红外光谱仪进行表征和分析。
(2)含复配防锈剂水基切割液的性能 ①色泽:目测评定,将落日黄定为深黄;②电导率:采用DDS-307电导率仪测定,每次测定间隔0.5 h以上;③腐蚀电流密度、腐蚀速率:采用CS300电化学工作站测定;工作电极为45钢(表面积为0.2 cm2,先后用粗、细砂纸打磨至光亮,再用丙酮擦拭后,放入烘箱烘干),辅助电极为铂电极,参比电极为饱和KCl甘汞电极;动电位扫描极化曲线测试温度25 ℃,相对开路电位±2.5 V,扫描速率10 mV/s, Stern系数为(即Stern- Geary系数)18。
缓蚀率计算见式(2):
η=Jcorr(空白)-J’corr(防锈剂)/Jcorr×100% (2)
(3)含复配防锈剂水基切割液的稳定性及应用效果 将本切割液常温下敞放4月,目测有无沉淀和分层、有无絮状悬浮物产生。将其用于线切割加工,条件见表1。
2 结果与讨论
2.1 合成物的红外光谱
咪唑啉中间体和水溶性咪唑啉季铵盐的红外光谱见图1。咪唑啉中间体在3 429,725 cm-1附近的峰分别为N-H伸缩振动和面外弯曲振动;1 650 cm-1附近的峰为C=N伸缩振动;1 552 cm-1附近的峰为缔合型仲酰胺N-H面内弯曲振动;1 275 cm-1附近的峰为咪唑啉环结构中C-N的伸缩振动[3];1 460 cm-1附近的峰为C-H面内弯曲振动;2 925,2 855 cm-1附近出现了很强的吸收峰,都是-CH2-的特征吸收峰。水溶性咪唑啉季铵盐在3 460~3 000 cm-1处出现了明显的吸收峰强度变化,此为仲酰胺游离态的特征吸收增强,系C-H含量增多而导致吸收增强;770~730 cm-1处为单取代苯的C-H面外弯曲振动吸收峰的加强,碳氯键750~700 cm-1叠加导致800 cm-1以下区域吸收的增强,说明氯化苄的烷基化完成。
2.2 复配防锈剂组分对水基切割液性能的影响
复配防锈剂的各组分含量对水基切割液25 ℃时性能的影响见表2。表3是复配防锈剂正交试验的极差分析结果。由此可以得出:水溶性咪唑啉季铵盐和钼酸铵用量对水基切割液的防锈效果作用较大,葡萄糖酸钙起协同缓蚀作用;钼酸铵含量对水基切割液电导率的影响较大,用量必须控制,以免影响其加工稳定性和效果[4];水溶性咪唑林季铵盐用量的增大对水基切割液的色泽影响较大。
综上得知:钼酸铵用量在100 mg/L时,水基切割液的平均电导率增加14.83%;200 mg/L时增加大于26.48%;400 mg/L时平均电导率增加41.96%。因此,钼酸铵用量控制在200 mg/L以下较好;当水溶性咪唑林季铵盐用量超过500 mg/L时,水基切割液的色泽呈现深黄色。
2.3 2种水基切割液的动电位极化曲线
水基切割原液及其含有复配防锈剂(表2中第15组)时的电位极化见图2。由图2可见,复配防锈剂的加入使原水基切割液的阳极极化曲线斜率变大,出现了短暂的平台,之后电位在0.1 V时又和原液曲线重合,腐蚀电位出现正移,腐蚀电流密度由原液的0.085 0 mA/cm2减小到0.020 5 mA/cm2,显示了良好的阳极抑制性能[5]。
2.4 应用效果
含复配防锈剂水基切割液常温下敞口放置4月后,色泽变为深黄,无沉淀和分层,无絮状悬浮物产生,具有优异的稳定性。表4是其应用结果。由表4可知:复配防锈剂的加入使水基切割液的加工效率稍有提高;表面粗糙度几乎不变。这是由于加入复配防锈剂后,导电率的增加使得放电电流加大,爆破效果加大,未出现短路现象,没有改变其介电性能。
3 结 论
(1)复配防锈剂中的水溶性咪唑啉季铵盐和钼酸铵对水基切割液的防锈效果有极大的影响,葡萄糖酸钙只是起着协同缓蚀的作用;钼酸铵的含量对水基切割液电导率的影响最大,应控制在200 mg/L以下;水溶性咪唑啉季铵盐用量超过500 mg/L时,水基切割液呈深黄色。
(2)水基切割液与防锈剂的最优配比为1 000.0(切割液) ∶2.0(葡萄糖酸钙) ∶1.0(水溶性咪唑啉季铵盐) ∶0.1(钼酸铵)时呈黄色;对金属的腐蚀速率为0.240 9 mm/a,缓腐蚀效率达77.58%;电导率仅增加13.00%,实际应用效果和原切割液十分接近。
摘要：水基切割液钼酸盐防锈剂防锈效率低、对电导率影响大。以油酸、二乙烯三胺合成咪唑啉,经烷基化合成水溶性咪唑啉季铵盐,并与钼酸铵、葡萄糖酸钙一起复配成水基切割液防锈剂。采用电导率仪和电化学方法分析了水基切割液的电导率和腐蚀参数。结果表明:水溶性咪唑林季铵盐和钼酸铵起主防锈作用,葡萄糖酸钙起协同作用;钼酸铵含量对水基切割液电导率的影响最大;水基切割液的最优配比为1 000.0(水基切割液)∶2.0(水溶性咪唑季铵盐)∶1.0(钼酸铵)∶0.1(葡萄糖酸钙);水基切割液呈黄色;45钢在含防锈剂水基切割液中的腐蚀速率为0.240 9 mm/a,缓蚀效率达77.58%,电导率仅增加13.00%。
关键词：防锈剂,水基切割液,水溶性咪唑啉季铵盐,防锈效果
参考文献
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[5]张鉴清,曹楚南.电化学测试技术[M].北京:化学工业出版社,2010:73～104.
轴承产品的防锈技术分析 篇2
从自行车到打印机, 从普通机床到数控机床, 从农用机械到航天装备, 都使用了不同类型和不同精度等级的轴承。可以说只要有转动的地方就有轴承, 轴承也因此被人们称为机械的关节。根据摩擦性质的不同, 轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类, 此处所述轴承, 主要是指滚动轴承。
轴承作为一种精密的标准件, 它的精度要求相当高, 其工作性能直接影响到设备的工作性能。因此, 做好轴承的防锈工作, 对保证轴承产品的质量, 维持设备的正常运行具有十分重要的意义。
1 轴承防锈的内容
1.1 工序间的防锈
对于轴承的加工是需要很多道工序来完成的, 那么在各个工序的衔接期间是有一个半成品的储运过程的, 在对半成品进行储运的过程中, 就要做好防锈措施, 这个过程属于是工序间的防锈。
1.2 轴承成品的防锈
将轴承各个组成部分装配为成品后, 在储存、运输、使用过程中都需要考虑防锈的问题, 这些环节的防锈属于轴承成品的防锈。
2 轴承锈蚀原因分析
作为精密钢铁制品的轴承, 造成其锈蚀的原因是很复杂的。主要有以下几个方面:
2.1 不良的生产、储运、使用的环境
潮湿空气、酸性物质、腐蚀性盐类、尘埃和杂质都容易造成轴承的锈蚀。
2.2 不严格遵守生产操作规程
不遵守合理的防锈制度和操作规程也会造成轴承的锈蚀。在生产过程中没有严格按清洗防锈规程对轴承零件进行防锈处理。对装配后的轴承成品没有按油封防锈包装的要求进行防锈处理。
2.3 防锈材料不符合要求
使用的清洗煤油、防锈润滑油、滑油脂等产品的质量达不到工艺技术规定的要求;防锈纸、尼龙纸 (袋) 和塑料筒等轴承包装材料质量差。
2.4 轴承的材质差, 零件加工余量小
轴承内外圈、滚动体的材料一般广泛采用轴承钢, 这种钢有较理想的耐锈蚀性能, 基本上可以满足一般工作条件的轴承要求, 但该材料在潮湿或者高温的环境下, 仍有可能产生锈蚀。部分企业轴承套圈的车削余量和磨削余量偏小, 外圆上的氧化皮、脱碳层未能完全去除。特别是当其材质未达到要求, 如钢材中非金属杂质含量偏高 (钢材中硫含量的升高使材料自身抗锈蚀性能下降) , 金相组织偏差等, 更容易造成锈蚀。
3 轴承防锈方法
3.1 对生产车间和储存库房的要求
对于轴承的生产车间是有很高要求的, 因为轴承的加工工序都是在车间中进行的, 所以要保证车间内的温湿度达到工艺标准的规范。一般情况下, 生产车间要有很好的通风设施, 湿度要保持在百分之八十以下, 温度要在二十五加减十度的范围内, 并且昼夜间的温差不会超过十度。除了生产车间的环境控制, 还要对储存仓库的环境进行合理的控制, 因为轴承在制作期间和制作完成之后, 都需要在仓库中进行储存, 所以对仓库的设置要进行科学合理的设计。
3.2 工序间的防锈
3.2.1 对轴承零件的防锈
(1) 浸在防锈槽内。对轴承零件的防锈处理可以将这些零件浸泡在百分之五的亚硝酸钠和百分之零点六的碳酸钠溶液内, 这种方式的防锈效果是非常好的, 但是这种方式要应用到防锈槽, 防锈槽的构建需要占用比较大的空间, 并且在管理上也不是很方便。
(2) 浸涂浓亚硝酸钠溶液。将半成品清洗后, 浸入含有15%~20%的亚硝酸钠和0.6%碳酸钠的溶液后, 再将其堆放起来。采用这种方法占用的场地小, 但防锈期较短, 一般仅能保持7~14天, 而在湿度较大的梅雨季节, 只能保持2~3天就必须重新处理, 因此这种防锈处理只能用于短时间的防锈。
(3) 涂油。涂油即将半成品像成品一样涂上防锈油。这一方法很可靠, 而且可以保持较长的有效期, 但必须在执行下一工序之前进行清洗, 比较麻烦。
3.2.2 轴承装配过程的防锈
在对轴承进行装配之前, 要对轴承进行清洗程序, 防止大气中的湿气凝结在轴承的上, 保证轴承表面的清洁, 具有的做法如下:在对轴承进行清洗的时候, 最好能在可以调节大气的环境中进行, 以此来避免大气的水汽粘结在轴承表面。在操作的时候, 应该佩戴工作需要的手套, 防止手印残留在轴承表面。如果是在装配线上进行工艺操作的时候, 可以喷洒具有挥发性质的溶剂来进行水汽的控制。
3.3 轴承成品的防锈
3.3.1 储运时的防锈
轴承在储运的过程中, 对于防锈要进行充分的处理, 防锈所用的材质应该具有很好的性能, 不会在使用的过程中发生变质而破坏了保护轴承的功效。对于防锈材料的应用最好应该具有很好的成膜功能, 并且油膜的厚度要有所保证。对于防锈的材料上, 最好选用润滑功能较好的材质, 这样在轴承投入使用的时候, 可以直接开封就直接使用, 不用再进行其他的处理步骤, 简化了工艺程序。在对轴承进行储运的时候, 应该保持包装的完整性, 不要将其破坏, 防止轴承被污染, 导致锈蚀的发生。
3.3.2 使用过程中的防锈
在使用轴承的过程中, 如果轴承中间出现了短时间的停止状态, 那么应该定时的对轴承进行转动, 防止因为停滞而使滚道面和滚动面发生锈蚀。为了避免这个过程的锈蚀现象, 可以在接触面上添加润滑油, 而且可以有防水的效果, 在使用润滑油时要使用软的润滑脂, 不要使用硬的润滑脂, 防止因为摩擦而产生的腐蚀。
4 轴承防锈技术的最新进展
4.1 设备的构建
对于储存轴承的仓库应该科学合理的构建, 仓库的构建可以使用水泥材质的地面, 在仓库的中间预留一条过道, 大概为一点五米的宽度, 以备运送轴承使用。在通道的端头应该设置一个水池, 这个水池用来储存亚硝酸钠溶液来对仓库中的轴承进行防锈保护。在地面上还应该设置回水沟来保证溶液的排放, 在堆放轴承零件的时候, 每堆之间的距离应该预留出零点六米的通道, 包成通风和工作人员的走动。
4.2 工艺方法
每天上午用亚硝酸钠水溶液冲洗一次, 水溶液由水泵从水池内吸出来, 经橡皮管道通到莲蓬头冲洗轴承零件。冲洗后的水溶液由回水沟流回水池, 在回水沟末端用细铁丝网及纱布做一个过滤网以防止灰尘杂质流入水池。
中间库应保持环境的清洁。水池的溶液每2天化验一次, 根据化验结果进行补充。池内溶液的更换期限按不同季节设定, 4至9月每2周彻底更换一次, 10月至次年3月, 每月更换一次。
5 结论
通过上文的叙述可知, 轴承在我国的工业发展中发挥着重要的作用, 而因为轴承的锈蚀会为工业生产带来极大的不便, 在上文中对于轴承的防锈工艺进行了相应的分析, 为我国的轴承发展打下了坚实的基础。轴承的锈蚀会发生在两个阶段, 一个是在生产工序阶段, 另一个是在成品的保养阶段, 那么要想保持轴承的防锈, 就要从这两个方面进行充分的研究, 然后制定出相应的处理措施, 为我国的工业发展创造有利的环境。
参考文献
[1]曹延欣, 杜克.滚动轴承防锈方法研究[J].长春工程学院学报 (自然科学版) , 2003, (4) :26-27.[1]曹延欣, 杜克.滚动轴承防锈方法研究[J].长春工程学院学报 (自然科学版) , 2003, (4) :26-27.
井下金属材料的防锈问题 篇3
1 煤矿井下金属材料腐蚀的机理分析
1.1 化学腐蚀
当金属材料与空气中化学介质发生化学反应而导致金属材料出现腐蚀, 腐熟的化学生成物会在金属层表面形成一个有效的膜层。而生成物化学性质的稳定性, 决定对金属部件的腐蚀速度。如果生成物形成的膜是一种高致密性膜, 则会保护金属内部, 减小腐蚀的速度, 如果腐蚀的膜是一层疏松的膜, 则空气中的水分和化学物质会进入到金属内部, 加快对金属的腐熟, 在煤矿井下生产过程中, 金属材料会在空气中执行养护或者与非电子物质接触之后出现严重的化学腐蚀。
1.2 电化学腐蚀
电化学腐蚀现象的发生主要是因为金属内部的电子被夺走, 而产生了电流出现的金属腐熟现象称为化学腐蚀。这种腐蚀方式好现象形成了一个原电池一样, 在化学反应过程中, 金属电子的得失表现出了金属腐蚀的快慢。当金属处于酸碱盐以及潮湿的空气中之后, 就很容易发生电化学反应。导致煤矿井下金属材料发生电化学腐蚀的原因有很多种, 其中最主要的就是金属材料和电解质发生了化学反应, 形成了原电池。活泼的金属离子是电子电位丧失而出现腐蚀的现象, 因此称为电化学腐蚀。在腐蚀过程中, 即使是同一种金属, 在不同的酸碱程度的空气中也会出现不同程度的腐蚀现象。金属设备在制造和生产过程中都可能存在杂质, 化学成分的不同会在金属材料中构成一个个小的原电池, 如果金外层保护膜比较严密, 则不会出现腐蚀现象, 但是如果存在裂纹, 就会出现电化学腐蚀现象。
2 煤矿井下金属材料防锈对策分析
2.1 在金属表面覆盖保护膜, 隔绝金属和腐蚀介质的结合
2.1.1 涂料重防腐
这种防腐措施主要是由底漆、中间漆和和面漆三个部分组合而成的防腐措施, 其能够使实现对金属材料的有效保护, 防止腐蚀现象的发生, 这种防腐方式主要机理是机械性的防腐, 也就是利用尤其涂层将金属和空气中腐熟介质进行有效的隔离, 从而防止和减缓腐蚀介质对金属材料的腐蚀, 从而实现对金属材料的进行有效的防护。但是该种防腐模式也存在一定的弊端。非金属油漆层会随着时间的增长和环境的改变, 油漆层会出现老化, 严重影响到防腐效果和能力, 一般情况下, 复合的油气层可以实现对井下金属材料中等年限的保护, 但是采用这种防腐措施需要定期对油气层进行养护和检修, 在维护过程中还需要对金属设备重新除锈和喷砂, 然后再油漆。
2.1.2 镀锌防腐
镀锌防腐是就是将进过酸洗除锈后的金属部件浸入到500度左右的高温锌熔液中, 在金属部件表面挂上一层锌薄膜, 经过全面冷却之后就形成了镀锌层。在金属的表面镀一层锌元素可以实现对金属材料的机械化保护和化学保护的两重保护效果。金属锌涂层和金属部件表面之间融合良好, 但是, 镀锌的厚度一般比较薄, 当锌涂层被腐蚀之后, 金属表面就会裸露出来, 最终就会导致防腐的失败。这种防腐手段的使用年限比较短, 提供的保护能力与涂料重防腐的年限一致, 此外, 在对金属材料进行镀锌过程钟中, 其施工技术的局限性比较大, 对井下的而井架、井筒等大型的设备应用十分困难, 而且受到高温条件的影响, 一些熔点较低的金属在镀锌过程中很容易出现熔化和变形的现象, 最终导致的结果就是镀锌失败。
2.1.3 电弧喷涂防腐
通过采用具有电弧喷涂的电源, 将其连接上两根金属丝, 一根作为正极, 一个作为负极, 然后将正负极连续送到喷头的前端, 并在前端产生短路, 这样就能够产生连续的电弧, 在高温作用之下。将钼金属进行融合之后, 液滴被汽化后, 直接被喷涂到金属材料的表面, 从而能够形成良好的金属防护涂层。在金属丝被熔化过程中, 在喷头的顶端温度持续超过了6000度以上, 这样高的温度就能够使金属丝在熔化和气化过程中十分的均匀, 并能够均匀地附着在金属材料的表面上, 金属气体和图层液体能够与金属部件以较好的机械结核性结合在一起, 因此, 电弧喷涂图层和金属具备了良好的结合能力。在弯曲和冲击以及高速的碰撞之下, 能够保证防腐涂层不出现脱落和被腐蚀的现象, 其防腐性能十分优异。这种优势与其他两种防腐对策是相比较其防腐效果更佳。其中电弧喷涂的主要原理是实现了阴极保护和机械保护的有效结合, 在较强的腐熟环境下, 即使涂层小部分出现破损, 其还是具备了很强的防腐能力, 这种涂层具有牺牲自己保护金属设备的功能。此外, 在采用电弧喷涂防腐过程中, 涂层厚度的设计应该根据金属材料的使用部位以及设备的功能需求进行操作, 这样能够达到提高防腐的综合效果, 提高金属设备的使用寿命。电弧喷涂防腐的涂层主要包括了电弧喷涂和封闭有机涂层两个部分组成的, 其防腐能力不是两者之和, 而是大大提高了两倍以上的防腐能力, 真正实现了一加一大于二的现象。在喷涂过程中, 经过科学合理的设计, 确定涂层的厚度之后, 能够提高金属设备防腐能力超过30年以上, 30年之后, 维护也仅仅需要在电弧喷涂的层面上刷上封闭的涂层, 就不需要重新进行喷涂, 真正实现了一次防腐, 长久有效。但是由于煤矿井下的特殊环境, 该项技术难以在进行应用。
2.2 电化学保护方法
2.2.1 阳极保护法
所谓的阳极保护法是指金属在电解质溶液中, 给予金属设备的一定的阳极电流。从而保证能够在金属材料的表面形成一种耐腐蚀性能很强的钝化膜, 然后再通过使用较少的阳极电流就能维持这层钝化膜很好的存在, 像这样的在电解质溶液中腐蚀手段就成为阳极保护法。这种防腐蚀措施是一种全新的防腐蚀技术, 在国际上是从二十世纪60年代初期开始应用的, 应用的现代主要用于硫酸、磷酸和有机酸等金属设备简单的防腐, 在使用过程中由于基金属在介质中的电位难以控制, 该项技术在煤矿井下的推广还存在一定的局限性。
2.2.2 阴极保护法
阴极保护法就是与阳极保护法相反的防腐方法, 其主要是将金属设备作为电解池中的阴极, 在外加滞留电的作用之下, 使得金属设备得到保护。在金属结构上原来存在的腐蚀电池的阴极电位下降到与阳极电位相等的状态, 从而使得金属结构的电解池维持在一个动态平衡的状态下, 从而实现了完全保护结构物的方法。最近几年, 阴极保护法以及其应用发展得很快, 从二十世纪70年代初期就开始应用, 其涉及的应用范围渗透到了工业生产中的各个部门。
3 冀中能源邢台分公司煤矿井下金属防腐案例分析
结合上述金属材料防腐措施, 冀中能源邢台分公司煤矿井下金属防腐主要采用了重防防腐涂层方案进行防腐。在本次设计的防腐方案中, 防腐金属材料的适用范围为管道、管路、罐道梁、梯子、托架、井口钢结构、井下操车设备、钢管、锚杆、铁器, 对金属设备防腐设计使用的年限为10年以上。采用重防腐涂层体系, 其中重防腐涂层体系主要是由底漆、中间漆和是面漆组成, 其中对底漆的要求是应该具备良好的防锈性能, 涂层厚度60微米, 中间漆应该具备良好的屏蔽性, 涂层厚度60微米, 能够与面漆良好地结合在一起, 而面漆应该具备良好的耐水性和耐候性, 涂层厚度80微米, 在施工过程中对于容易维护的金属构件可以采用普通防腐涂层体系。其中需要的涂层涂料的使用范围主要包含了环氧类涂料适用于酸碱度为6~12的水质条件的矿井, 氧化橡胶类涂料适用于酸碱值为3~9的水质条件和含有盐类的矿井, 丙烯酸聚氨酯面漆和氟碳面漆适用于大气环境。方案是从1999年开始, 到2015年, 其防腐效果依然良好。
4 结论
我国煤矿井下金属材料防腐目前采用的是涂料重防腐措施, 但是在使用过程中由于其防腐寿命较短, 后期对维护工作有较大的影响, 其局限性越来越体现出来。面对日益严重的环保和安全生产问题, 水性防锈涂料逐渐成为我国煤矿井下防腐的主导防腐方向, 我国在这方面的研究也取得了不小的进展。水性防锈涂料能够将一般的铁锈转变为无害的铁锈, 同时还具备了一定的防腐功能, 其主要适用于已经腐蚀的金属表面, 但是不需要经过严格除锈和表面水处理直接涂装, 而且还适用于那些难以彻底进行表面处理的大型金属材料, 应用前景十分广泛。
摘要：在煤矿生产过程中, 井下金属零部件防锈问题如果防治措施做不到位, 就会导致井下生产效率低下, 严重的还会导致安全事故的发生。因此, 研究好井下金属材料的方生锈问题就显得十分重要了。本文就煤矿井下金属防防锈的机理进行分析, 并提出了相应的防锈对策。
关键词：煤矿,井下,金属材料,防锈
参考文献
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机电产品的包装与防锈 篇4
1 金属腐蚀的原因
金属在大气中的腐蚀是在金属表面的水膜中进行的。大气中含有水蒸气, 在一定的温度下水蒸气有一定的饱和量, 如果超过了此饱和量, 水蒸气就从大气中凝结出来, 慢慢沉积在金属表面, 形成一层很薄的水膜。当金属表面比较粗糙或有其它杂质时, 即使空气中水蒸气低于其饱和量也会由于毛细管凝聚、吸附凝聚或化学凝聚, 从而使金属表面低凹的地方或固体颗粒之间的缝隙处形成很薄的水膜。空气中的气体 (如氮、氧、二氧化碳) 及工业打气中的气体杂质 (如二氧化碳、氨、氯化氢和氮的氧化物) 和很小的盐颗粒, 会溶解在金属表面的水膜中。金属表面的水膜不是纯净的水, 而是一种电解质溶液。由于有电解质存在, 金属表面存在各种电化学的不均匀性, 因此, 金属表面形成了许多微小电池, 引起了电化学腐蚀过程。
2 防锈措施
2.1产品的清洗
这是金属防锈工作极其重要的环节之一。因为附着于金属表面的许多污物如不清洗掉, 就会引起或加速金属的腐蚀。针对不同的机电产品要使用适合该产品的清洗剂。
2.2产品的防锈
主要有涂油法、气相法、干燥空气防锈法、充氮防锈法等及几种方法。
2.2.1涂油法
将机件清洗干净, 以喷、刷、热浸等方法涂油, 随防锈期不同, 可选用软、硬膜及液体防锈油, 这是机电产品主要内防锈措施, 易生锈部位在涂防锈油时应均匀涂布, 否则会影响防锈效果, 内防锈的好坏将直接影响产品的锈蚀程度。
2.2.2气相法
气相防锈材料是通过含浸在其中的气相缓蚀剂发挥防锈作用。现有粉末状气相缓蚀剂、气相防锈纸等, 不管是哪种气相防锈, 其原理都是该气相缓蚀剂在常温下能够持续、缓慢地气化、挥发, 挥发出来的缓蚀剂蒸气能够吸附在裸露的金属表面, 从而形成一个到两个分子厚的稳定保护膜, 该保护膜能够有效地防止氧气、湿气等环境气氛对金属的腐蚀, 从而产生, 优良的防锈作用。由于气相缓蚀剂分子是持续地挥发, 能够在密闭空间内始终处于“饱和”状态, 因而可达到长期、稳定的防锈效果。由于缓蚀剂分子是气体状态, 无孔不入, 不管金属制品外形多么复杂, 仍可获得理想的防锈效果。所采用的气相缓蚀剂是一种固体, 可在常温下慢慢挥发出来, 形成气体充满包装空间, 吸附在金属表面, 以起到阻滞金属腐蚀的作用。一重集团公司在军品、核电等重要部件包装时采用。此种方法防锈成本较高。
2.2.3干燥空气防锈法
将产品采用特殊方式与外界隔绝, 并以一定量的干燥剂放置于包装之中。这种方法是对产品的一种加强防锈方法, 用铝塑罩密封, 根据体积, 放入适量干燥剂, 一重集团公司出口机电产品大都采用涂油法和干燥空气防锈法相结合的方法, 用以相互补充, 以起到海上最佳防护措施, 而且此种方法成本相对较低。
当采用薄膜封存时, 干燥剂 (硅胶) 用量为:
W=KRAY+XD
式中, W-硅胶用量;K-转换系数;取K=0.7;R-40℃、100%相对湿度下薄膜的透湿量 (g/m2·24h) ;A-包装膜的面积, m2;Y-预定封存期, 月;X-系数, 取X=1.5;D-包装内吸湿性材料的总量, kg。
2.2.4充氮防锈法
将产品用密封材料密封, 抽出空气, 充入氮气, 取代密封空间的氧气, 可减缓产品的腐蚀。这是针对容器内壁和一些特殊产品而采用的, 一重集团公司在加氢、核电产品上广泛应用。
3 包装在产品防锈中的作用
产品包装设计不仅仅局限于对运输、吊装安全的考虑, 在一定程度上对产品的防锈措施具有保护作用。针对不同的包装型式采取不同的防锈措施, 比如敞装包装型式一般是要求防锈等级低或是不易生锈的设备, 敞装运输应保证在产品局部防锈部位进行保护, 以避免产品在吊装运输中碰撞、划伤, 也可避免产品防锈表面直接暴露于阳光、大气之下, 以延长防锈措施的有效作用。对于重要的机电产品和出口机电产品要采取箱装保护, 根据一重集团公司对产品包装、防锈的经验, 箱装保护是产品包装与防锈的最佳组合。尤其对于精密设备, 海上运输时间长的机电产品, 在包装箱内利用密封材料将其密封, 采用干燥空气防锈法进行防锈, 包装箱可以对内防锈措施进行保护, 而且可以避免产品在运输、吊装过程的磕碰划伤, 对产品的防锈也起着重要的保护作用, 这样可大大提高产品的包装与防锈质量。
结语
作为包装设计人员, 要熟知我公司生产的各种产品, 应做到产品包装与防锈的有机结合, 所做的包装不仅要保证产品的安全运输吊装, 而且要把产品防锈措施做好, 给用户一个满意的产品。
摘要：论述腐蚀对金属产品的危害, 金属生锈的原理与防锈措施, 包装设计与产品防锈的关系。
预应力钢筋防锈技术探讨 篇5
预应力技术是通过张拉高强度钢筋预先对混凝土施加一定的压应力,从而抵消或减少使用荷载作用下混凝土需承受的拉应力,最后实现推迟或阻止混凝土裂缝的出现和开展,提高构件抗裂性能和刚度的目的。但是,预应力混凝土结构对施工设备及施工质量要求高,施工工艺也较普通钢筋混凝土结构复杂。根据施工工艺的不同,可以将预应力钢筋分为有粘结预应力钢筋(与混凝土或水泥砂浆直接接触)和无粘结预应力钢筋(通过防腐油脂涂料和外包层与混凝土隔绝),其腐蚀介质也相应不同。
预应力技术最早出现在19世纪末和20世纪初的法国和德国,自20世纪50年代以来,预应力混凝土结构由于其优良的受力性能和结构耐久性被越来越多地应用于桥梁、房屋、水工、核能及海洋结构等领域。然而在过去的50多年里,也出现了由预应力钢筋锈蚀问题而导致的结构受损甚至失效的事故。通过对毁损结构的研究,可以将出现预应力钢筋锈蚀的原因归结为以下几个方面[1]。
1.1 结构设计错误
结构设计错误,如预应力设计计算错误、结构节点设计错误及对结构腐蚀环境强度估计错误等。对此,世界各国在过去的近30年内对预应力混凝土结构的设计规范进行了大量的完善工作。目前,西欧及英美各国的相关规范已经相当完备和细致,基本不会再出现预应力技术使用早期由于设计错误而导致的结构失效事故。
1.2 施工缺陷
主要指施工人员技术、施工设备及施工质量不符合要求。比如结构接缝处理不密实,混凝土保护层厚度不够,钢筋套管内注浆不密实等都是比较常见的问题。为此,应大力加强施工人员的技术培训和规范教育。但根据以往的经验,施工缺陷在所难免,所以必须在设计阶段给予充分考虑。
1.3 混凝土材料缺陷
该问题集中出现于预应力混凝土结构使用早期,主要指混凝土材料中硫酸盐或氯盐成分过高(如高铝水泥)以及采用了导致钢筋腐蚀的含氢催化剂(硫氰酸氨)的水泥促凝剂。对此,德国分别于1958年及1962年作出规定,禁止在钢筋混凝土结构中使用含有硫氰酸氨的水泥促凝剂及高铝水泥。介于钢筋混凝土的大规模运用,适用于混凝土各种施工要求的添加剂也在蓬勃发展。因此,对于添加剂中各类成分可能对钢筋锈蚀所产生的影响应当引起足够的注意。
1.4 采用对腐蚀环境过于敏感的预应力钢筋
分析预应力钢筋锈蚀原因表明,预应力钢筋材料本身对腐蚀环境过于敏感是钢筋锈蚀的主要原因。如热轧贝氏体钢筋(σ/σ0.2=1320/1080)以及部分调质钢对氢脆断裂尤其敏感,即使在一般的建筑腐蚀环境作用下,也存在事先并无预兆的钢筋发生脆断的危险。自20世纪80年代开始,预应力钢筋市场开始越来越多地采用抗锈蚀性能较为稳定的冷拉高强度钢筋(最高抗拉强度约2000 N/mm2),得以基本满足普通腐蚀环境的需要。
但是,对于桥梁、隧道及海洋结构来说,其所在的腐蚀环境要远比一般的民用建筑恶劣,而这些建筑结构一旦发生腐蚀问题,未达到预定使用寿命即发生破坏,其造成的经济损失是巨大的。为提高预应力钢筋的抗锈蚀能力,保证结构耐久性,目前工程界及科研界已采用和提出了许多预应力钢筋抗腐蚀的方法和材料。如在钢筋表面采用锌基镀层和环氧树脂涂层。此外,还从材料本质的角度着眼,提出并研究高性能材料———碳/玻璃纤维增强塑料和高强度不锈钢在预应力钢筋方面的应用前景。下面将逐一介绍以上所提到的几种预应力钢筋的防锈技术,并对其原理及优缺点进行探讨。
2 预应力钢筋锈蚀的防护技术
2.1 锌基镀层
镀锌高强度钢筋已被大量应用于桥索结构,并已纳入部分国家的设计规范,如法国的NFA 35—035、欧盟的pr EN10037:2005和我国的GB/T 17101—1997。采用热浸镀锌工艺,可以在钢筋表面施加一层厚度25～50μm的镀锌层。镀锌高强度钢线可以根据需要直接加工成钢绞线或经再次冷拉处理进一步提高其强度后再加工成钢绞线。
镀锌层的防腐作用可以用双重防护原理来解释。一方面是所谓的屏障作用,即锌在自然环境和有一定湿度的混凝土介质条件下会发生化学反应而形成一层致密的钝化膜,从而保护位于镀锌层之下的钢筋免于腐蚀环境的危害。另一方面则被称为“阴极保护作用”,即在较为恶劣的腐蚀环境作用下,锌作为活泼金属在电化学反应中作为阳极牺牲,从而保护了腐蚀环境中的钢筋。锌被称为“两性”金属,在(p H小于5)酸性介质及强碱性介质(pH大于12)中很容易发生腐蚀而形成易溶的各种锌盐化合物;但在pH值为5～12的环境下锌的状态则比较稳定。
针对与混凝土或水泥砂浆有直接粘结的预应力钢筋,由于新鲜混凝土或水泥的pH值在12.6(普通混凝土)到13.8(含KOH+NaOH的高碱性混凝土),所以镀锌预应力钢筋在新鲜混凝土介质中存在一定的腐蚀危险。但是,镀锌层的腐蚀速度随混凝土的老化(混凝土碳化后的pH值大约为8.5～9)迅速降低,锌盐腐蚀物与混凝土中的Ca(OH)2反应形成稳定的化合物并成为阻止腐蚀进一步发展的钝化膜。
而对于无粘结预应力钢筋,考虑到施工工艺上的难度及现场施工的粗糙度,可能发生钢筋套管内(尤其是锚固及接缝区段)防腐油脂填充不密实,钢筋外包层连接处不封闭、不防水等问题。从而,碱性的混凝土孔隙水或者大气环境中的弱酸性液体以及高浓度的氯离子和SO2等酸性污染物都将随之渗入套管,对预应力钢筋构成腐蚀威胁。
对于采用镀锌层作为防锈措施的高强度预应力钢筋,还有一点要特别引起注意的是:处于活化状态的锌的腐蚀电位偏低(-800～-1000 m V),在供氧有限的碱性溶液介质中接近于水分子自分解(H2O+eˉ→H↑+OHˉ)的阴极电位,水分子分解后会释放出大量可直接进入钢筋金属结构内部的氢,使得金属结构内部裂纹开展而最后导致钢筋发生应力腐蚀断裂。该腐蚀现象的危害程度及作用时间与腐蚀溶液的pH值成正比,与水泥中的铬含量成反比[2]。基于人体健康的考虑,各国混凝土规范中对水泥中的铬含量都予以严格的控制,这一措施却无疑会加大镀锌预应力钢筋遭受氢致应力腐蚀的危险。
相关的应力腐蚀破坏实验证明[3],在镀锌层完整的前提下,目前市场中的镀锌高强度钢筋的抗氢致应力腐蚀破坏性能比没有采取任何防锈措施的普通预应力钢筋强,其原因在于由锌盐腐蚀物组成的密实钝化膜能够有效阻止氢的侵入。但是,一旦镀锌层在恶劣的腐蚀环境作用下(如高浓度氯离子或SO2酸性污染物等)被局部破坏,则材料的抗氢致应力腐蚀性能大幅下降,最后在镀锌层的局部破坏点发生腐蚀断裂。
预应力混凝土结构发生腐蚀破坏事故,氯离子的影响相当明显。大量的腐蚀实验表明,镀锌层对富含氯离子的腐蚀溶液较为敏感,其氯离子浓度的临界值大约为1.5%(相对于水泥质量)[4]。而位于海洋环境的建筑或长期遭受除冰氯盐侵蚀的公路桥梁建筑,混凝土中氯离子的浓度可高达3%。带裂缝预应力混凝土结构氯盐腐蚀暴露实验结果表明,镀锌层在高浓度氯盐腐蚀环境下发生多处孔蚀,而上文提到的蚀孔周围镀锌层可以发挥的阴极保护作用却没有得到有力的验证[5]。
综上所述,由于镀锌层对腐蚀环境中的氯离子过于敏感,且一旦发生局部腐蚀后,其抗应力腐蚀破裂性能大幅降低,所以对通常位于腐蚀环境恶劣,遭受高浓度氯离子侵蚀的预应力混凝土结构,镀锌高强度钢筋不能完全满足钢筋防锈蚀和结构耐久性的要求。在德国,镀锌高强度钢筋被禁止作为与混凝土或水泥砂浆有直接粘结的预应力钢筋使用。
为改善镀锌层的防腐蚀作用,增强材料耐久性,分别由美国伯利恒钢铁公司和国际铅锌协会于20世纪七八十年代研发出热镀锌铝合金系列镀层。其中建筑行业使用较多的是Zn-5%Al合金镀层(Galfan),法国的NFA35-035和欧盟的prEN 10037:2005都对该合金镀层作了相应说明。热镀锌铝合金镀层的厚度一般在60～80μm,其抗腐蚀性能是纯镀锌层的2～3倍[6]。锌铝合金镀层的防腐作用可以通过以下步骤来实现:
首先,合金中的锌与腐蚀介质发生反应而被消耗(牺牲阳极保护作用),镀层合金中铝的成分逐渐提高;同时,通过镀层微区成分分析,镀层内层为Al-Fe-Si-Zn金属间化合物层,其中铝的含量与镀层表层相比被提高至20%～30%,镀层表层的锌被逐渐消耗后,铝开始发挥其腐蚀屏障作用,即在钢筋表面形成主要成分为氧化铝的钝化保护膜。
由于锌铝合金密实的晶体结构,可以有效地防止钢筋金属的晶间腐蚀。但相对普通热浸镀锌层而言,锌铝合金镀层对基材清洁度要求更加严格。另外,由于铝的熔点比锌高,铝锌合金热镀液的温度控制十分关键,温度过高容易产生锌蒸汽而影响镀层的附着力。
2.2 环氧树脂涂层
欧美各国,环氧树脂涂层作为普通钢筋防锈措施的研发始于20世纪的五六十年代。我国依据国外的先进经验并结合国内实际情况也分别于1997年和2001年制定颁布了JG3042—1997《环氧树脂涂层钢筋》标准和GB/T 18593—2001《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》标准。至于以环氧树脂涂层作为高强度预应力钢筋的防锈措施,则可见于欧盟的行业规范ISO 14655:1999和美国的ASTM A882:2002。
各种防锈级别的环氧树脂涂层都由底漆和面漆构成,随防锈级别要求不同,面漆的层数可以有所不同。一般来说,环氧树脂粉末涂层可以采用静电喷涂法,涂层的厚度在0.4～1mm[2]。环氧树脂涂层有很强的耐化学腐蚀性能,在预应力钢筋表面可以形成阻隔钢筋与外界电流接触的保护层,所以被称为钢筋的化学电离子防腐屏障。同时,环氧树脂涂层与预应力钢筋之间的粘结性能良好,在涂层中混合一定的石英砂或其它添加剂还可以进一步提高涂层的附着力。
理论上,环氧涂层越厚,其防腐屏障作用越强。为保证涂层的均匀分布,避免出现局部缺陷,尤其要注意预应力钢筋环氧涂层在锚固区段的设计,锚具应采用宽而深的卡齿[2]。环氧树脂涂层对基材清洁度有很严格的要求,根据ISO 14655:1999的规定,在对基材(钢筋)进行化学清洁后,应在钢筋再氧化之前尽快施加涂层(间断小于10 min)。由于环氧树脂涂层对紫外线辐射极为敏感,所以不能直接暴露在户外,而需要采用HDPE(高密度聚乙烯)套管。另外,环氧树脂涂层硬度较低,应在材料加工、运输及施工过程中注意保护涂层免受创伤。
材料疲劳试验结果表明,施加环氧树脂涂层的高强度钢索的疲劳强度要低于一般的高强度钢索,尤其在锚固区段,对磨损腐蚀过于敏感[3]。基于现有的使用经验,施加环氧树脂涂层的高强度钢筋出现腐蚀问题的主要原因可以归纳为2个[7]:
(1)钢筋的预清理工作不符合要求,残留在钢筋表面的氯离子等污染物导致钢筋发生锈蚀,局部蚀点在涂层完成后极难被发现;
(2)涂层施工存在缺陷,出现裂缝或孔隙,从而使氯离子等污染物局部聚集而引起预应力筋的锈蚀。
综上所述,环氧树脂涂层对施工工艺的要求过高,不适合粗糙的建筑施工现场。
2.3 高性能材料
从材料本质的角度出发,可选用高性能材料代替普通预应力筋。高性能材料力学性能,材料加工及防锈蚀等各方面性能都远比常规的建筑材料优秀。作为预应力钢筋,力学性能方面要求材料强度高,有一定的塑性变形能力;材料加工方面则要求便于安装和施工;同时为保证结构耐久性,预应力筋材料应具有优秀的抗腐蚀性能。作为碳/玻璃纤维增强塑料和高强度不锈钢都是值得考虑的高性能材料,相关的性能研究也已经逐步展开,并有部分相应的试验性建筑项目完成,以便从事高性能材料长期性能的研究和观测。
2.3.1 碳/玻璃纤维增强塑料
纤维增强塑料筋由高性能纤维(碳纤维或玻璃纤维)和基材(聚酯或环氧等)共同组成,其中纤维含量为60%～65%。根据纤维材料的种类可以分为碳纤维增强塑料(CFRP)和玻璃纤维增强塑料(GFRP)[8]。
CFRP筋在力学性能方面具有轻质高强、低松弛、抗疲劳等优点;同时对化学腐蚀有很强的耐受能力。但是CFRP筋作为预应力筋也存在一些缺点。CFRP为线弹性脆性材料,没有明显的屈服平台,延性较差,所以在使用过程中存在高应力下徐变脆断的问题。CFRP筋在力学性能方面的各项优点仅表现于材料轴向,在横向压力的作用下,其物理力学性能大幅下降。所以,在使用CFRP预应力筋时遇到的最大困难是锚具问题。锚固区段,CFRP筋在锚具的横向压力作用下,其材料性能大幅度削弱,因此,为保证CFRP预应力筋的正常工作需要采用特别的锚具体系。目前对CFRP筋应用的研究也主要集中在这一问题上。由维也纳技术大学建筑工程学院研发的圆锥体阶梯型锚具,可以有效分散锚具对CFRP预应力筋的横向压力,减少对CFRP筋材料性能的影响[9]。其中,每一阶圆锥体的高度、宽度及外倾角度的设计是该种锚具能否有效分散横向压力的关键。
另外,在剪力作用下由于销栓作用CFRP筋的抗拉强度会明显降低。为有效分散锚固区段作用于CFRP筋的剪应力,荷兰应用科学研究院(TNO)研制开发了由若干层硬度不同的树脂层共同构成的楔紧式锚具[10]。其中,在靠近锚具端处,树脂层的硬度略高,以避免在锚具端头出现应力峰值,从而有效地分散剪应力,减少对CFRP筋材料性能的影响。通过添加石英砂粒可以逐层改变树脂层的硬度,特别是在锚具楔块端处,适当增加石英砂用量,可以实现材料分散剪应力所需要的硬度。作为新型CFRP预应力筋体系的试验项目,2001年荷兰Dintelhaven Bridge采用CFRP筋作为体外预应力筋(无粘结)并配合相应的楔紧式锚具完成结构加固及更新施工。通过对结构进行进一步的观测,可以在未来对CFRP预应力筋体系在大气腐蚀环境作用下的长期性能作出合理的评价。
玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋与CFRP筋类似,也具有轻质高强的力学优点以及优秀的抗氯离子腐蚀性能。但有一点要特别注意的是,在碱性环境中(pH大于10),玻璃纤维对应力腐蚀破裂过于敏感,因此,GFRP筋在作为混凝土预应力筋时必须采用树脂保护层将其与混凝土介质完全隔离。
目前对于碳纤维或玻璃纤维增强塑料筋的应用研究尚处于初级阶段,考虑到其过高的价格及尚未完全解决的材料缺陷,在实际工程中进行大量的推广还需要更多的试验和研究成果。
2.3.2 高强度不锈钢
不锈钢与普通钢相比是具有更好耐腐蚀能力的高合金钢。铬(Cr)是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,在合金表面,铬会形成一层将合金与外界的空气及水分隔绝的氧化钝化膜。在常温大气环境中,为满足抗腐蚀要求,钢中铬含量应不小于11.5%。为增强材料耐蚀性,改善工作性能,常用的合金元素还有镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、铌(Nb)等。Cr-Ni-(Mo)-奥氏体不锈钢是建筑行业中应用最广的一组不锈钢材。Cr-Ni-(Mo)-奥氏体不锈钢不仅具有良好的抗腐蚀能力,在经过较高程度的冷拉(为50%～70%)处理后,其抗拉强度及屈服强度都能接近普通高强度碳素钢的水平,同时仍保持一定的变形能力[11]。但是,合金成分较低的奥氏体不锈钢(如18Cr-10Ni钢)的晶体组织结构不够稳定,在经过强度冷拉处理后会产生马氏体转变。有研究表明,马氏体成分与奥氏体相比,尤其是在酸性腐蚀环境中对抗应力腐蚀破坏及缝隙腐蚀的性能会有较大幅度削弱[12]。
在德国,高强度不锈钢绞索的生产已经有20多年的经验,在建材市场上供应的高强度不锈钢绞索由直径为0.6～3.5mm的钢线绞合而成,绞索直径一般在3～38 mm。到目前为止,高强度不锈钢绞索的工程应用还局限于桥梁和塔式结构的缆索体系。通过大量的腐蚀实验研究及对实际建筑项目的跟踪观察,即使在恶劣的大气腐蚀环境(高浓度的氯离子和SO2酸性污染物)作用下,高强度Cr-Ni-Mo不锈钢也表现出令人满意的抗孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂及疲劳磨损腐蚀断裂的性能[13]。位于德国斯图加特市交通要道的Rosenstein Bridge步行天桥,建于1976年,为一单桅杆悬索桥,其竖向吊索采用了钢牌号为X5CrNiMo17-12-2(按欧洲标准钢牌号)的高强度不锈钢绞索。由于地处交通干道,冬季雪天道路上会大量泼洒除冰氯盐。考虑到大量氯盐会持续弥漫在周围空气中,桥索承受的腐蚀环境相当于海洋环境,十分恶劣,但是历经30年,在吊索表面,尤其是锚具连接等结构薄弱处都没有发现明显的锈蚀问题。
采用高强度不锈钢材料代替对腐蚀较为敏感的普通碳素钢或低合金预应力钢筋是建材科研界近年来提出的想法[14]。由德国斯图加特大学建材研究所与西班牙国家建材研究院合作,针对高强不锈钢钢线及绞索在预应力筋方向的应用前景,完成了一系列材料力学性能测试、腐蚀电化学试验以及在高应力状态下高强度不锈钢材料分别在从酸性到碱性不同腐蚀介质模拟液中的耐蚀性能测试[15]。就目前已获得的实验室结果来看,钢牌号为X5CrNiMo 17-12-2的冷拉高强奥氏体不锈钢在力学性能与变形性能方面与常规预应力钢筋相当。以7股钢绞线(单股钢线直径为3 mm)为例,其抗拉强度为1440N/mm2,0.2屈服强度为1120 N/mm2,延伸率A10为7%,弹性模量为1.5×105N/mm2。在抗腐蚀性能方面,该种型号的钢材无论在大气酸性腐蚀环境模拟液还是含高浓度氯离子(大于3%)的碱性及碳化(中性)混凝土介质中都表现出优良的抗局部腐蚀和应力腐蚀破裂性能。
本着节约建筑项目总投资(包括原始造价和后期保养维护费用)的长远目的,在受腐蚀环境影响大,对建筑物耐久性能要求高的预应力混凝土结构中采用高强度不锈钢来代替普通预应力钢筋,不仅在技术上可行的,在经济上也是值得考虑的。
3 结语
除去上述几种施加于预应力筋表面或直接用高性能材料代替常规预应力钢筋的防锈技术,外加电流阴极保护、电化学移除聚集在混凝土中的氯离子也都是目前正在进行科研和实践应用探索的预应力钢筋防锈措施。
是否采用以及选择何种预应力筋防锈技术,首先应确实掌握结构所处环境的腐蚀程度,并对其进行明确的等级划分,然后根据结构对耐久性的需要选择功能上可靠、经济上合理的防锈措施。我国在预应力技术方面起步较晚,对于预应力筋及其防锈技术的研究及应用,无论在材料性能方面,还是在加工工艺和施工技术方面都有待提高。