管子镀锌存在问题的解决措施

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摘 要：钢铁热浸镀锌是一种用以保护钢件免受腐蚀的，且在工业上广泛应用的技术。本文着重探讨现阶段影响管子镀锌质量的原因以及相关的对策。

关键词：镀锌 锌层厚度 脱落 解决措施

中图分类号：U66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0069-02

于现阶段造船工艺要求越来越高，造船公司在管子镀锌质量方面屡次遭到船东投诉，为了解决该问题，联合与本公司有长期业务来往的镀锌厂家，共同针对管子镀锌现阶段存在问题进行研究和解决。本文主要探讨了现阶段影响管子镀锌质量的原因及相关的解决措施。

1 锌层厚度不均匀，容易脱落问题解决措施

按管子镀锌执行标准，管子锌层厚度应为80～120μm，现阶段对多个批次管子测得厚度为100～180μm甚至达到200μm以上的不均匀厚度，容易在厚度较大的部位发生锌层剥落。经过多次与厂家研究商讨，应该从管子生产及镀锌施工工艺两个方面改进。

（1）管子生产过程对镀锌前质量的改进措施。

镀锌厂采用最传统的酸洗去除镀锌有害物工艺（打砂机械除锈成本较高），酸洗时间不够及酸液浓度不够等原因，导致在管子生产过程中造成的污染无法去除，造成锌层容易脱落。我公司在管子制作过程产生的常见有害物有三种：管子油漆标识污染、弯管油污染及数控等离子切割渣污染。这三种有害物很难通过酸洗工艺去除，应在管子生产过程中尽量减少镀锌有害物污染。

管子油漆标识污染的改进：管子生产过程标识码起到重要的分理作用，标识码跟着该管子走完整个生产流程，一般不可用容易脱落的粉笔代替。标识码可由白色油漆标注改为白色粉性水彩粉加水调制后标注，水彩粉可溶于水及酸液减少对镀锌层的影响。水彩粉附着性比粉笔高，不影响正常使用，成本方面也不会造成太大提升，可操作性强。

弯管油污的解决：管子在弯曲加工时减少管子内壁与机器塞芯之间的摩擦一般会在管子内壁加注适量油。改进弯管工艺，塞芯选型在保障管子圆度的前提下选择小一些，在塞芯伸出量上也尽量缩短，减少管壁摩擦尽量不使用油。对一些必须使用由的管子应该单独存放，避免管子内壁油流出污染其他管子，并且在镀锌前对该类管子进行酸洗除油工艺或打砂机械除油处理。

数控等离子切割渣的解决：数控等离子切割是管子相贯线加工的重要工具，切割渣一般密集的粘附在管子切割口内壁约30 mm的范围内，去除切割渣的最佳方法是在管段切割好后，在最短时间内对管段进行敲击除渣处理，切割渣附着物在高温的情况下敲击很容易去除，如果不能完全去除应再进行局部打磨处理直到完全去除为止。

在管子生产过程中，如果实在不能避免镀锌污染物的产生，必须对已受污染管子进行分理，便于区分对污染管子采取更有效的去除有害物施工工艺，减少镀锌层脱落的几率。

（2）影响镀锌层质量的工艺流程及操作要点。

镀锌前质量是影响镀锌层质量的关键，必须严格按工艺要求执行。必要时设立专人检查管子在酸洗后镀锌前质量，仔细检查每根管子是否还存在镀锌有害物。如果有，要重新酸洗或采取机械除锈，不能让管子带着有害物进入锌池，留下锌层脱落隐患。

在镀锌过程中，必须将管子挂放尽量保持一定空间，应平稳稍慢一高一低倾斜进入锌池；管子应全部浸入锌池内，管子上表面浸入锌液深度为100～400 mm，并应适当进行上下串动；管子由锌池引出时，速度缓慢平稳保持在0.3 m/s左右，应尽量保持倾斜或垂直位置，以便部件上多余锌液顺流脱落，并及时振动，去除多余的锌。

同时，如果锌池温度控制不好，会导致锌层厚度不均匀，应该控制在430°～450°左右。

再者镀锌时间控制不好，也会导致锌层厚度不均匀。一般时间控制范围为：厚度小于5 mm的管子浸锌50～60 s；厚度在 5～8 mm的管子浸锌60～80 s；厚度大于8 mm的管子浸锌70～90 s。

镀锌过程操作工人必须经过专业培训，设立有责任心的现场工人或管理人员监控，严格按工艺流程操作。

2 镀锌颜色容易变黑问题的解决办法

管子镀锌回厂存放一段时间后，发现原本光亮平滑的产品表面上出现大量白色或灰色粉末，导致管子表面发黑现象，严重的地方甚至出现了锈斑，镀锌颜色变黑是锌层氧化的表现，该现象在专业上称为“白锈”现象。

经过查证管子容易产生“白锈”主要存在两个问题。

（1）镀锌钝化工艺不成熟，镀锌后容易快速氧化导致发黑，需要对钝化配方进行调整。改用铬酸盐钝化，配方为：Na2Cr2O7 80～100 g/L、硫酸3～4 ml/L。

（2）管子回厂后保管不当，存放在车间外露天区域曝晒及淋雨导致加速“白锈”形成。

公司已在车间内划分一块通风、干燥区域存放镀锌成品管子，保证管子镀锌质量不受影响。由于镀锌管子过多车间内存放场地不足，相应制作了一批专用托盘工装，保证管子在露天存放过程中与地面有一定距离防止水浸，并且在托盘上方有便于捆扎彩条布装置，防止管子长时间暴露在日晒雨淋的环境中。

3 管子局部漏镀锌的解决措施

镀锌件漏镀是镀锌加工中最大缺陷之一，除了以上提到由于管子附着严重有害物导致漏镀外，由于船用管子弯曲多形状复杂，局部漏镀也是管子镀锌最常见的质量问题之一。在此本文主要探讨了管子漏镀的几种形式及解决措施。

（1）管子表面附着有害物导致无法生成镀锌层导致漏镀，处理方法见以上第一点方式处理。

（2）管子弯曲多形状复杂或管子长度较长等原因导致锌液无法接触管子表面导致漏镀。该问题主要是操作不规范造成，在管子挂件时就应该考虑到挂件的方式，要保证现状复杂或者长管子能够全部浸入锌池内部，如果形状非常特殊必要时采取单独挂件方式镀锌。在镀锌过程中还要两头上下晃动管子3次以上，确保锌液在管子内壁流动到每一个地方。管子在DN40以下弯曲超过4个大角度弯头，并且弯头与弯头之间超过1 m则不适应进行镀锌作业，尽量通过技术图纸改进分成两根管子，减少弯头或缩短长度，以减少发生漏镀的几率。

（3）管子一头封口形成密闭空间，锌液无法到达管子内壁造成漏镀。这种管子不利于锌液进入管子内部，如果管子同时满足两个条件：管径较大达到DN100以上及长度较短在0.5 m以下可以进行镀锌作业，如果有一个条件不能满足则需要对管子进行技术修改，或者在管子密封部位开工艺孔，待镀锌工作完成后再进行补孔和镀锌修补工作。

（4）由于管子焊接处理不到位造成镀锌漏镀。常见的有管子焊接未敲渣，镀锌后焊渣脱落造成漏镀，必须加强焊工责任心教育，做好焊后敲渣检查焊缝工作，在镀锌前也要加强检查，避免发生类似情况。

（5）管子表面裂痕、气孔或焊接气孔缺陷导致发生针眼状漏镀黑点。该种情况的形成原因是管子在镀锌前酸洗溶液进入管子细小的缺陷内，镀锌时锌液无法进入针眼、裂缝等密闭空间，管子镀锌一段时间后酸液从缺陷中流出，并迅速腐蚀缺陷周围区域造成黑色点状不断扩大漏镀。该种情况必须在镀锌前认真检查管子及焊缝表面，及早排除细小缺陷，以免影响镀锌质量。

4 影响管件外观质量及使用寿命的原因及解决措施

锌灰、锌渣不仅严重影响到浸锌层质量，造成镀层粗糙，产生锌瘤，而且使热镀锌成本大大升高。通常每镀1t工件耗锌40～100 kg，如果锌灰锌渣严重，其耗锌量会高达140～200 kg。

（1）控制锌渣主要是控制好温度，减少锌液表面氧化而产生的浮渣，所以更要采用有除铁功能和抗氧化功能的合金并且用热传导率小、熔点高、比重小、与锌液不发生反应，既可减少热量失散又可防止氧化的陶瓷珠或玻璃球覆盖，这种球状物易被工件推开，又对工件无粘附作用。从铁在锌液中的溶解度曲线可以看出：不同的温度及不同的保温时间，其溶铁量即铁损量是不一样的。在500 ℃附近时，铁损量随着加温及保温时间急剧增加，几乎成直线关系。低于或高于480 ℃～510 ℃范围，随时间延长铁损提高缓慢。因此，人们将480 ℃～510 ℃称为恶性溶解区。在此温度范围内锌液对工件及锌锅浸蚀最为严重，超过560 ℃铁损又明显增加，达到660 ℃以上锌对铁基体是破坏性浸蚀，锌渣会急剧增加，施镀无法进行。因此，施镀目前多在430 ℃～450 ℃域内进行。

（2）锌锅材料尽可能选用含碳、含硅量低的钢板焊接。含碳量高，锌液对铁锅浸蚀会加快，硅含量高也能促使锌液对铁的腐蚀。目前多采用08F/XG08/WKS优质钢板，并含有能抑制铁被浸蚀的元素镍、铬等。不可用普通碳素钢，否则耗锌量大，锌锅寿命短。也有人提出用碳化硅制作熔锌槽，虽然可解决铁损量，但造型工艺是一个难题，目前工业陶瓷所制作的锌锅仅能做成圆柱型且体积很小，虽然可以满足小件镀锌的要求但无法保证大型工件的镀锌。

（3）要经常捞渣、清渣。先将温度升高至工艺温度上限以便锌渣与锌液分离，使锌渣沉于槽底后用捞锌勺或专用捞渣机捞取，落入锌液中镀件更要及时打捞，以免在锌池内长期反应生成锌渣。

（4）要防止助镀剂中铁随工件带入锌槽，助镀剂要进行在线再生循环处理，严格控制亚铁含量，不允许高于4 g/L，pH值始终保持在4.5～5。

（5）镀液中铝少于0.01%会加快沉渣的生成，适量铝不仅提高锌液的流动性，增加镀层亮度，而且有利于减少锌渣、锌灰。少量铝浮在液面对减少氧化有益，过多影响镀层质量，产生缺斑现象。

（6）加热、升温要均匀，防止局部过热产生锌渣。

如果管子镀锌后不可避免的产生少量锌渣或锌灰，可以根据实际情况对镀锌管子进行修复工作。修复的总漏镀面积不应超过每个镀件总表面积的0.5%，每个修复漏镀面不应超过1 cm2，若漏镀面积较大，应进行返镀。修复的方法可以采用热喷涂镀锌或涂富锌涂层进行修补，修复层的厚度应比镀锌层要求的最小厚度厚30 μm以上。

5 结论

经过与厂家不断的针对镀锌存在问题进行分析和探讨，不断的在实践中加以验证，已经逐步达到管子镀锌要求，也得到了船东、船检的认可。在后续中还要不断的改进，使管子镀锌质量有更大的提高。

参考文献

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[2] 朱立.钢材热镀锌[M].化学工业出版社，2006，3.

[3] 李九岭.热镀锌实用数据手册[M].冶金工业出版社，2012，4.