阅读说明：本技术 耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法 (acid rain resistant electric power iron tower structural member hot dip galvanizing production method ) 是由 覃世仁 黄东 陈树生 于 2019-10-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法,包括清理表面、清除油脂、水洗、酸洗除锈、中和清洗、助镀剂处理、热浸锌、冷却和钝化的过程制得。本发明所制得的工件具有抵抗酸雨腐蚀的能力,能使电力铁塔免受酸雨的腐蚀,提高电力铁塔的寿命；在生产过程中,对操作工人的酸碱气体伤害较低,有效保证了操作工人生产健康安全。(the invention relates to a hot dip galvanizing production method for an acid rain resistant electric power iron tower structural part, which comprises the steps of surface cleaning, grease removing, water washing, acid cleaning and rust removing, neutralization cleaning, plating assistant agent treatment, hot dip galvanizing, cooling and passivation. The workpiece prepared by the invention has the capability of resisting acid rain corrosion, so that the electric iron tower can be prevented from being corroded by acid rain, and the service life of the electric iron tower is prolonged; in the production process, the harm to acid and alkali gases of operators is low, and the production health and safety of the operators are effectively ensured.)

耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法

技术领域

本发明涉及一种电力铁塔结构件生产方法，具体是一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法。

背景技术

热浸锌，简单的说即是将已清洗洁净的铁件，浸入锌浴中，使钢铁与熔融锌反应生成一合金化的皮膜，从而使基体和镀层二者相结合，热浸锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点，在工业金属工件中常常使用，广泛应用于汽车、建筑、家电、化工、机械、石油、冶金、轻工、交通、电力、航空和海洋工程等领域。

电力领域中，对工件表面进行热浸锌处理是必不可少的一道工序，良好的表面锌层可以使长期暴露在野外的钢结构电力铁塔，得到很好的防锈蚀、防腐蚀的保护，其原理是：首先，致密的锌层将钢件包覆在内，防止外部水分和腐蚀性气体液体对钢构件接触腐蚀；其次，锌的标准电极电位为-0.76V，对钢铁基体来说，锌镀层属于阳极性镀层，在同等接触腐蚀条件下，锌层优先发生腐蚀，利用电化学原理对钢构件进行保护。因此，电力铁塔中所有的钢构件全都需要进行表面热浸锌处理。在工件热浸锌工序中，流程包括：清除工件表面油脂-酸洗除锈-中和清洗-浸泡助镀剂-热浸锌-冷却-浸钝化液钝化处理-检验成品。

随着工业化的发展，工业废气和汽车尾气等每年向大气中排放数以万吨的废气，废气中所含硫、氮氧化物等分子与大气中的水气结合溶解后，形成了PH值为4.5-5.8的酸性液体，通过降雨或降雪，降落到地面上，我国南北方大部地区每年都不同程度地受到酸雨的侵蚀和威胁。我国因火力发电站较多，而我国的煤炭资源属于含硫元素较多的类型，每年燃烧的大量含硫烟煤排放到大气中，因此我国的酸雨主要以含硫较多的硫酸雨为主。电力铁塔大多假设在野外，没有任何遮挡，酸雨滴落到电力铁塔会对铁塔产生严重的腐蚀，大大降低电力铁塔的寿命，给国家和人民带来巨大的经济损失，而提高电力铁塔结构件的热浸锌层抗酸雨能力则可以大大延缓酸雨带来的腐蚀作用。

检索到相关公开文献有：

1、具有优异的耐腐蚀性和外表面的热浸锌合金镀覆钢板及其制造方法；申请号：CN201380039077.3；申请人：POSCO公司；摘要：本发明涉及一种广泛用于汽车、家用电器、建筑材料等中的热浸锌合金镀覆钢板及其制造方法。在本发明中，Zn-Al-Mg热浸锌合金镀浴用于制造热浸锌合金镀覆钢板，且为抑制热镀浴中Mg的氧化反应，向热镀浴中加入少量的Ga或In，从而获得在此制造的镀覆钢板的优异耐腐蚀性和外表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法，所制得的工件具有抵抗酸雨腐蚀的能力，能使电力铁塔免受酸雨的腐蚀，提高电力铁塔的寿命；在生产过程中，对操作工人的酸碱气体伤害较低，有效保证了操作工人生产健康安全。

本发明的技术方案是这样实现：

表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

A、清理表面：工件焊接完成后，将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中，进行滚转，除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层；在钢滚筒中，工件之间、工件与钢珠之间发生碰撞摩擦，将工件表面的焊渣焊皮，表面的氧化皮清除，减少表面杂质进入热浸锌工序中，减轻工件热浸锌前处理的压力。

B、清除油脂：将经过清理的工件，吊挂在吊钩上，竖直进入碱液池中浸泡3-5min清除表面油脂，碱液池中溶液强制循环；工件表面在进行机加工、焊接工序时，表面会沾染切削液、乳化油、矿物机油等油脂，在进行热浸锌前，需要将其清除，碱液可与工件表面的油脂发生反应，在碱液池中溶液强制从下方抽取碱液循环至池上流出，增加了碱液与油脂的反应速度。

C、水洗：吊出碱液池后，进入水池中进行水洗，水洗时吊钩上下行走3次；水洗过程将附着在工件表面的碱液清洗干净，以免下一步工序进入酸液中发生中和反应，吊钩反复上下行走搅动的水流可使清洗过程更彻底。

D、酸洗除锈：吊出水池，进入酸液池中浸泡酸液5-10min；酸液与工件表面的氧化铁发生反应，进而起到除锈的作用。

E、中和清洗：吊出酸液池，进入中和清洗池中进行清洗，清洗池中溶液强制循环，清洗时吊钩上下行走3次，清洗时间为20-30s；中和清洗过程洗掉工件表面残留酸液，水洗时吊钩上下行走3次；水洗过程将附着在工件表面的酸液清洗干净。

F、助镀剂处理：吊出中和清洗池后，进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后，用70-80℃热风烘干；

G、热浸锌：工件吊入热浸锌池中镀锌，锌液温度435-465℃，浸锌时间2.5-4min，锌液金属成分含有重量百分数的0.1-3%镍Ni；0.02-0.06%钛Ti；余量为锌Zn；浸制后对锌液上表面进行清灰，然后吊钩缓慢起吊，起吊速度不高于锌液流下速度；

其中加入的镍金属元素：在含有镍Ni的镀层表面在经受酸雨侵蚀后，生成产物为ZnSO4•4Zn(OH),而纯锌镀层除了生成ZnSO4•4Zn(OH)以外，还生成了部分ZnO，而且ZnSO4•4Zn(OH)还会继续分解出ZnO。腐蚀反应中离子的迁徙主要通过腐蚀产物膜，ZnSO4•4Zn(OH)电导率较小，可抑制电离反应，ZnO电导率较大，将加快电离反应的进行，而镍Ni的存在可以稳定ZnSO4•4Zn(OH)，少生成ZnO，因此可以降低锌膜表面的腐蚀速率。

其中加入钛金属元素：钛作为高钝化态金属，在自然环境中，容易形成一层稳定性好，结合力强，保护性质优良的氧化钛TiO2膜，使镀层处于一种自然钝化状态，且还有较强的自愈性，收到创伤后，钝化膜还可以自行修复。其原因是钝化膜的电阻抗力较大，能够阻碍电离反应的进行。

I、冷却：吊出热浸锌池后，进入冷却水池进行冷却，冷却水池为循环水，冷却时吊钩上下行走3次；工件合适的冷却速率可满足生产快节奏的需求，让镀锌表面光洁度更高，另一方面，镀锌层在过快急冷的条件下，会产生龟裂的裂纹，因此，控制冷却速率在平均3min从锌液温度降到60℃以下为宜。

J、钝化：吊出冷却水池，进入钝化池进行浸泡钝化，浸泡1-3min后吊出，过冷水漂洗，使用热风进行烘干，即得成品；钝化液成分为：铬酐和硝酸，浸泡时间30s-1min，然后吊出在空气中停留10s后冷水漂洗。

所述步骤B中的碱液池中为3％的氢氧化钠Na（OH）和十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na的复配溶液，Na（OH）和十二烷基硫酸钠的重量比例为4：1，溶液温度为70-80℃；油脂和氢氧化钠产生皂化反应，反应物溶于水，可以将油脂清洗；另一方面，十二烷基硫酸钠对矿物机油有较强的清洗能力，可以针对工件中的矿物机油残留起到很好的清除作用；十二烷基硫酸钠作为一种表面活性剂，还具有发泡的效果，生成的泡沫漂浮在碱液表面，形成一层气体隔绝层，可以对部分加热碱液所产生的刺激性气味隔绝于液面以下，减少刺激性气味对操作工人的伤害。

所述步骤D中的酸液池中为12-16%的盐酸HCl和磷酸复配的水溶液，盐酸和磷酸的体积比为：3:1,，池中加入十二烷基硫酸钠，使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%；磷酸作为酸洗剂，一方面可以与铁件表面产生磷化反应，磷化的铁件表面具有较强的抗锈蚀能力，避免钢结构件从内部锈蚀；另一方面，磷酸的使用也减少了酸雾的产生，避免危害工人身体健康。盐酸作为易挥发性化学物质，在加入十二烷基硫酸钠后，酸液池上表面形成泡沫漂浮在酸液表面，形成一层气体隔绝层，可以对部分盐酸所产生的刺激性气味隔绝于液面以下，减少刺激性气味对操作工人的伤害。

所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液，中和清洗液温度为70-90℃；

所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液：ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。助镀剂使工件表面形成盐膜，保护酸洗的铁件不会与空气中氧气发生氧化反应，另一方面，工件在进入锌液后，表面的铁基体具有活性作用，在短时间内与锌液发生反应，生成铁-锌合金层，最终保证铁基体与锌液的结合。

本发明与现有技术相比，其突出的实质性特点和显著的进步是：

1、本发明生产方法所制得的耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法，通过添加其他合金成分，工件表面形成的抗酸雨腐蚀表面能够大大减少表皮电化学腐蚀的速率；另一方面，经过本发明生产方法的前后处理过程，结构件得到比较彻底的清洗和除杂，内部杂质较少，也从另一方面防止铁件从内部锈蚀的可能性。

2、本发明生产过程中，对结构件处理时，所产生的酸化学有害气体较少，有效保护了操作工人的身体健康，提高了车间生产环境。

具体实施方式

实施例1

一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

A、清理表面：结构件焊接完成后，将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中，进行滚转，除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层；

B、清除油脂：将经过清理的工件，吊挂在吊钩上，竖直进入碱液池中浸泡4min清除表面油脂，碱液池中溶液强制循环；

C、水洗：吊出碱液池后，进入水池中进行水洗，水洗时吊钩上下行走3次；

D、酸洗除锈：吊出水池，进入酸液池中浸泡酸液7min；

E、中和清洗：吊出酸液池，进入中和清洗池中进行清洗，清洗池中溶液强制循环，清洗时吊钩上下行走3次，清洗时间为25s；

F、助镀剂处理：吊出中和清洗池后，进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后，用75℃热风烘干；

G、热浸锌：结构件吊入热浸锌池中镀锌，锌液温度450℃，浸锌时间3min，锌液金属成分含有重量百分数的0.5%Ni；0.04%Ti；余量为Zn；浸制后对锌液上表面进行清灰，然后吊钩缓慢起吊，起吊速度不高于锌液流下速度；

I、冷却：吊出热浸锌池后，进入冷却水池进行冷却，冷却水池为循环水，冷却时吊钩上下行走3次；

J、钝化：吊出冷却水池，进入钝化池进行浸泡钝化，浸泡2min后吊出，过冷水漂洗，使用热风进行烘干，即得成品；

所述步骤B中的碱液池中为3％的氢氧化钠Na（OH）和十二烷基硫酸钠的复配溶液，Na（OH）和十二烷基硫酸钠的重量比例为4：1，溶液温度为75℃；

所述步骤D中的酸液池中为13%的盐酸HCl和磷酸复配的水溶液，盐酸和磷酸的体积比为：3:1，池中加入十二烷基硫酸钠，使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%；

所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液，中和清洗液温度为80℃；

所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液：ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。

实施例2

1、一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

A、清理表面：结构件焊接完成后，将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中，进行滚转，除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层；

B、清除油脂：将经过清理的工件，吊挂在吊钩上，竖直进入碱液池中浸泡3min清除表面油脂，碱液池中溶液强制循环；

C、水洗：吊出碱液池后，进入水池中进行水洗，水洗时吊钩上下行走3次；

D、酸洗除锈：吊出水池，进入酸液池中浸泡酸液5min；

E、中和清洗：吊出酸液池，进入中和清洗池中进行清洗，清洗池中溶液强制循环，清洗时吊钩上下行走3次，清洗时间为20s；

F、助镀剂处理：吊出中和清洗池后，进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后，用70℃热风烘干；

G、热浸锌：结构件吊入热浸锌池中镀锌，锌液温度435℃，浸锌时间2.5min，锌液金属成分含有重量百分数的0.1%Ni；0.02%Ti；余量为Zn；浸制后对锌液上表面进行清灰，然后吊钩缓慢起吊，起吊速度不高于锌液流下速度；

I、冷却：吊出热浸锌池后，进入冷却水池进行冷却，冷却水池为循环水，冷却时吊钩上下行走3次；

J、钝化：吊出冷却水池，进入钝化池进行浸泡钝化，浸泡1min后吊出，过冷水漂洗，使用热风进行烘干，即得成品；

所述步骤B中的碱液池中为3％的氢氧化钠Na（OH）和十二烷基硫酸钠的复配溶液，Na（OH）和十二烷基硫酸钠的重量比例为4：1，溶液温度为70℃；

所述步骤D中的酸液池中为12%的盐酸HCl和磷酸复配的水溶液，盐酸和磷酸的体积比为：3:1，池中加入十二烷基硫酸钠，使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%；

所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液，中和清洗液温度为70℃；

所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液：ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。

实施例3

一种耐酸雨电力铁塔结构件热浸锌生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

A、清理表面：结构件焊接完成后，将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中，进行滚转，除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层；

B、清除油脂：将经过清理的工件，吊挂在吊钩上，竖直进入碱液池中浸泡5min清除表面油脂，碱液池中溶液强制循环；

C、水洗：吊出碱液池后，进入水池中进行水洗，水洗时吊钩上下行走3次；

D、酸洗除锈：吊出水池，进入酸液池中浸泡酸液10min；

E、中和清洗：吊出酸液池，进入中和清洗池中进行清洗，清洗池中溶液强制循环，清洗时吊钩上下行走3次，清洗时间为30s；

F、助镀剂处理：吊出中和清洗池后，进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后，用80℃热风烘干；

G、热浸锌：结构件吊入热浸锌池中镀锌，锌液温度465℃，浸锌时间4min，锌液金属成分含有重量百分数的3%Ni；0.06%Ti；余量为Zn；浸制后对锌液上表面进行清灰，然后吊钩缓慢起吊，起吊速度不高于锌液流下速度；

I、冷却：吊出热浸锌池后，进入冷却水池进行冷却，冷却水池为循环水，冷却时吊钩上下行走3次；

J、钝化：吊出冷却水池，进入钝化池进行浸泡钝化，浸泡3min后吊出，过冷水漂洗，使用热风进行烘干，即得成品；

所述步骤B中的碱液池中为3％的氢氧化钠Na（OH）和十二烷基硫酸钠的复配溶液，Na（OH）和十二烷基硫酸钠的重量比例为4：1，溶液温度为80℃；

所述步骤D中的酸液池中为12-16%的盐酸HCl和磷酸复配的水溶液，盐酸和磷酸的体积比为：3:1，池中加入十二烷基硫酸钠，使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%；

所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液，中和清洗液温度为70-90℃；

所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液：ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。

测试实验：

将同样形状，同样规格的工件，以外购广西南宁某公司的纯锌热浸锌结构件为对比例，以及本发明实施例中合金热浸锌作为实施例，各设置三组，在酸液中浸泡5天，酸液组成体积比例为：硫酸：盐酸：硝酸=4:1:1，PH值为4.5，用于模拟酸雨的成分测定，然后取出，将表面锈蚀的酥松组织刷去，测定其工件的损失率，损失率=1-（原工件重量-腐蚀后工件重量）/原工件重量，结果如下表：

由此看出，本发明所生产的耐酸雨电力铁塔结构件，比传统的纯锌热浸锌结构件，具有更耐酸雨腐蚀的能力。