如何提高風電高鐵行業(yè)高強度緊固件的防腐蝕性能？
發(fā)表時間：2024-04-25 14:30:00
高強度緊固件，特別是高強度螺栓的高性能抗腐蝕處理一直是各行業(yè)非常頭疼的問題。到目前為止，仍然沒有更具指導意義的表面防腐蝕處理標準或指南。
高強度緊固件的加工及表面防銹后處理首先必須考慮析氫腐蝕和晶體結(jié)構(gòu)被惡意破壞。所以，具有強酸酸洗和電鍍的處理工藝都不能采用。除銹只有機械除銹和極少氫脆的弱酸除銹。
強酸除銹和電鍍工藝是絕對不能采用的。
目前采用較多的工藝為拋丸后涂裝達克羅涂層，要求更高的再進行有機涂層涂覆。
所以下述工藝避免使用：
1）強酸酸洗除銹；
2）電鍍和熱鍍鋅；
3）高溫發(fā)蘭；
4）電解除油。
目前采用較多的工藝是：
1）拋丸或噴砂；
2）涂料涂層的物理防腐蝕，如無機達克羅、有機樹脂等；
3）磷化等膜層的化學防腐蝕；
4）犧牲陽極等其他防腐蝕。
總結(jié)上述流行的處理方法，北京愛爾斯姆科技有限公司經(jīng)過多年的實驗經(jīng)驗，提出螺栓等緊固件長效抗腐蝕處理一系列工藝方法，供大家參考：
1）除油除銹工藝
①機械處理；
②化學處理：化學除油及添加BW-500P環(huán)保快速凈洗劑的弱酸酸洗除銹工藝。
兩種工藝對比：機械方法除油除銹不徹底，但更安全；化學處理更徹底，但需按工藝規(guī)范操作。
2）高溫錳系磷化
雖然錳系磷化液為酸性，但由于其特殊的化學反應特性，即使在高溫下也不會產(chǎn)生明顯的強度下降。鏈條經(jīng)過化學除油和弱酸酸洗活化，錳系磷化處理后，拉力測試結(jié)果顯示完全符合要求，表明在上述工藝條件下，應力及氫脆沒有明顯的發(fā)生；而經(jīng)過高溫發(fā)蘭處理后，拉力測試結(jié)果顯示，拉伸強度下降20%以上。
在此我們具體要討論高溫錳系磷化的藥液問題，并不是所有的錳系磷化都能在強度變化的合理范圍。
① 北京愛爾斯姆科技研發(fā)生產(chǎn)的BW-240黑色錳系磷化液內(nèi)嚴格控制雜質(zhì)離子濃度，保持高質(zhì)量的原料品質(zhì)。高溫下，氯離子、硫酸根離子、氟離子均會造成緊固件強度不同程度的下降。一些磷化液生產(chǎn)商甚至沒有檢測上述離子的手段和方法，無法保證原料的純度，會造成磷化后緊固件強度大幅度下降，另外磷化液配方內(nèi)可能選用了含有上述離子的添加劑，如硫酸鎳等也會造成強度下降。
另外，選用去離子水漂洗和配制藥液在北方或高鹽分自來水地域顯得非常重要。我們的經(jīng)驗表明，天津等沿海地區(qū)水中氯離子含量非常高，應采用水處理設備處理后，電導率低于100才能使用。
② 嚴禁采用磷化前予黑（或染黑）工藝，不僅抗蝕能力無法保證，而且會造成強度大幅度下降，該工藝是一種裝飾性處理工藝，不能用于高性能防腐蝕。
③ 保證磷化膜的厚度不低于15μm，不要過分強調(diào)磷化膜的黑度，黑度和材質(zhì)有非常大的關(guān)系。
④ 磷化層與基材的結(jié)合力至關(guān)重要，磷化膜的結(jié)晶狀態(tài)和致密度也非常重要，可以通過折彎試驗進行檢查。非常致密的磷化層是不符合要求的，該膜層具有光亮的外觀，但孔隙率太小。
3）封孔和再涂裝
磷化后的封孔也是提高抗腐蝕能力的手段。在不同的應用條件下選用的封孔方法不同。高溫條件下的封孔劑必須是高溫不揮發(fā)的；要求表面潔凈時，選用無油水性封閉劑。但無論什么封孔劑都必須具有較強的穩(wěn)定性、抗酸堿性、緩蝕性、滲透性等性能。
封孔劑也叫封閉劑，具有脫水置換性，如T-701脫水封閉防銹油，如果沒有脫水置換性能，在封孔前加熱脫水，而此時磷化后的熱水漂洗也很必要。
風電、高鐵、電力及通訊鐵塔、水電站以及跨海大橋等對抗腐蝕要求更高的緊固件僅僅采用封孔是無法達到質(zhì)量要求的，此時應在封孔后進行有機涂層涂裝，但封孔劑要求比較高，可采用BW-210涂裝防銹交聯(lián)成膜劑，可以達到更佳效果。
經(jīng)過黑色錳系磷化及有機高性能涂層處理后，風電等設備的緊固件抗腐蝕能力可達到前所未有的高度。
這可以從理論上得到驗證：
1）外部涂層具有很強的耐、酸、堿鹽腐蝕的性能，同時疏水性能優(yōu)良。但缺點也很明顯，耐紫外線、抗氧化性能差；熱膨脹比較高，涂層在膨脹收縮過程中產(chǎn)生的微孔會導致腐蝕性介質(zhì)浸入并不斷滲透；硬度低，耐摩擦劃傷性能差。
2）內(nèi)部涂層具有與有機涂層截然相差的特性。錳系磷化膜層為復雜的無機晶體結(jié)構(gòu)，又不同于鍍鋅等金屬晶體結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生犧牲陽極腐蝕反應。該膜層具有無機涂料的諸多性能，同時具有比無機涂料更好的附著力。
當腐蝕性介質(zhì)滲透到磷化層表面后，由于孔隙被封閉，無法進入磷化層內(nèi)部，同時磷化膜的化學惰性較高，很難發(fā)生氧化還原反應，然后，腐蝕性介質(zhì)會被釋放出來。
一旦有機涂層老化，錳系磷化膜靠自身15μm左右的厚度仍能堅持相當長的時間（如6個月以上），抵抗較強的腐蝕。經(jīng)驗表明，經(jīng)過防銹油封閉的錳系磷化膜在通常的工作環(huán)境下，8年不會產(chǎn)生腐蝕。
3）那么采用無機涂料是否比有機涂料能更好的提高耐腐蝕能力呢？特別是處于高濃度硝酸、SO2、鹽酸、氫氟酸、醋酸等環(huán)境下？
理論上是肯定的。但是性能優(yōu)良、可操作性強的非金屬純無機涂料在國際上仍然是空白。不妨可以這樣設計：磷化底層+無機非金屬涂層+有機涂層。這樣的結(jié)合可達到比較完美的結(jié)果，但可能存在操作復雜、成本較高的缺陷。
總之，高強度緊固件或其他材料在不同防腐蝕條件下，采用錳系磷化打底、無機有機涂層涂裝后，可達到其他任何處理工藝無法達到的抗腐蝕壽命。該工藝尤其適用于風電、高鐵、橋梁、輪船、各類通訊塔及其他高腐蝕環(huán)境的抗腐蝕處理等。
那么如何選擇上述材料呢？我們認為堅持如下原則：
1）選擇更具經(jīng)驗和專業(yè)知識的生產(chǎn)企業(yè)，并非體量大的企業(yè)就是更好的。
2）選擇同時具有金屬表面前處理和涂料生產(chǎn)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。
3）考驗工藝方案的科學性和完整性。堅持詢問企業(yè)自定的快速腐蝕檢驗手段，沒有科學的快速強腐蝕檢驗方法很難保證生產(chǎn)的化學品達到質(zhì)量要求。
4）生產(chǎn)企業(yè)的檢測流程和檢驗方法是非常重要的考查指標。
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