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熱鍍鋅制品的白銹現象

2018-06-13 12:02:42 作者：本網整理來源：A確實比C低分享至：

熱鍍鋅件（桁架、柱子、檁條、彩鋼板等）在運輸和儲存的過程中，如果堆放不當且周圍空氣流通不暢，很容易產生“白銹”，英文名稱“Wet Storage Stain”，這經常造成供需雙方針對商品質量的爭執。本文以某工程鍍鋅方管桁架為例，嘗試對這一現象進行分析，并提出了建議的解決方案，水平有限難免有誤，歡迎各位批評指正。

1. 問題描述

在施工過程中，堆放在現場的熱鍍鋅方管桁架發生了生白銹的情況，具體如下圖所示：

2. 原因分析

鋅是非常活潑的金屬，鋅的表面與周圍的潮濕空氣接觸，會首先與潮濕水氣發生化學反應，生成一層多孔的、膠粘狀的Zn（OH）2腐蝕產物。隨后，Zn（OH）2會進一步與大氣中CO2反應，生成一層薄的、致密的、有一定粘附性的堿式碳酸鋅2ZnCO3·3Zn（OH）2腐蝕產物，可以阻止鍍層進一步腐蝕。

當鍍鋅件緊密得堆積并置于潮濕的空氣中時，由于鍍件的表面沒有自由流動的空氣，鍍層的局部表面將不能發生形成上述腐蝕產物保護膜的化學反應，而是發生電化學腐蝕，形成白銹。白銹的形成機理實際上就是“氧濃差腐蝕電池”原理。

在本工程中，方管桁架一直是成捆緊密貼合在一起打包運輸，并且在存放過程中遇到過下雨天氣，所以會存在發生在緊密貼合的弦桿之間被壓扁的水珠中的反應，如下圖所示。

這水珠僅有很小的表面暴露在空氣中，接近水珠中心的鋅表面和在水珠周邊的鋅表面的氧的供給量是不同的，這就導致兩處鋅的電位不同，從而形成氧濃差腐蝕電池。

陰極（邊緣區域）反應：O2 + 4e- +2H2O→4OH－

陽極（中心區域）反應：Zn→Zn2+ ＋ 2e-

即：Zn + O2 +2H2O→2Zn（OH）2 （白色、疏松）

電化學腐蝕速度遠高于化學反應腐蝕的速度，陽極區的鋅會很快被腐蝕，腐蝕產物為沒有保護能力的，相對易溶的氫氧化鋅。由于空氣中的CO2很難進入陽極區，這就阻止了氫氧化鋅向起保護性作用的堿式碳酸鋅轉變，而在部分脫水后主要以Zn（OH）2和ZnO的混合物形式（又稱堿式氧化鋅）存在。在這種情況下的腐蝕產物不能抑制反應的繼續進行。

3. 對白銹的處理

由于金屬鋅轉變為氧化鋅或氫氧化鋅時體積增大3~5倍，形成的白銹體積較大，使得腐蝕程度看起來往往要比實際情況嚴重許多。

根據美國鍍鋅協會出版的Wet Storage Stain（白銹）這篇指南，白銹可以分為四個等級：輕度（Light）、中度（Medium）、重度（Heavy）和極重度（Extreme），針對每個等級美國鍍鋅協會推薦了不同的處理方法：

1）如果鍍鋅件產生了輕度或者中度的白銹，應該馬上將其打開干燥和通風，保證空氣在其周圍自由流動，在這種情況下，白銹成分中的氫氧化鋅會很快和空氣中的氧氣和二氧化碳生成對基體具有保護作用的腐蝕產物堿式碳酸鋅。但如果有下列情形之一的話，則應該立即用硬質尼龍刷刷去白銹粉末：使用環境無法保證空氣自由流通、使用環境在水下。

2）如果鍍鋅件產生了重度或極重度的白銹甚至紅銹，則應立即清除銹跡，且應在清除銹跡后對鋅層厚度進行重新檢測，看是否仍能滿足設計要求；如若不能滿足設計要求，則應按照ASTM-A 780M的要求來進行補鋅。

針對本項目現場的白銹情況，我們認為應該屬于輕度和中度白銹情況，根據美國鍍鋅協會出版的Cleaning Wet Storage Stain From Galvanized Surfaces（從鍍鋅層表面清除白銹）這篇指南，我們在現場用干抹布、硬質尼龍刷、醋等物品進行了實驗，絕大多數白銹可用干抹布輕松抹去，少數地方需要用醋配合尼龍刷來清除，清除后再用清水將桁架沖洗晾干。以下為部分現場操作的照片：

可見處理之后已無白銹的痕跡，根據我們測試的結果，擦除白銹之后的鋅層厚度仍然能達到原設計要求，故我們推薦使用此方式進行處理。

4. 對白銹的預防

一般來說，可以從以下幾個方面入手，來預防熱鍍鋅方管白銹的產生：

1）在熱鍍鋅鋼卷的生產過程中延長干燥時間，并加入鈍化和涂油的過程；

2）不要將熱鍍鋅方管緊密堆疊在一起；

3）確保熱鍍鋅鋼管及其制成品存放在通風良好且干燥的地方；

4）傾斜堆放熱鍍鋅鋼管，以便其能快速排盡無論什么原因產生的水；

5）在運輸過程中，上部用防雨氈布阻止雨水淋入，但下部要留有通風口，確保不會產生冷凝水；

6）嚴禁將熱鍍鋅鋼管及其制成品堆放在泥土上或者草叢中，應在其下鋪設墊木，將其與下部腐蝕環境隔絕開；

7）要經常檢查倉庫中或工地上的熱鍍鋅鋼管及其制成品，如果一旦發現有雨水進入成捆的包裝之中，應立即打開包裝，進行通風干燥；

5. 各國規范對白銹現象的規定

中國國家標準GB/T 13912-2002《金屬覆蓋層鋼鐵制件熱鍍鋅層技術要求及試驗方法》第6.1條“外觀：潮濕條件下儲存的鍍鋅工件，表面允許有白銹（以堿式氧化鋅為主的白色或灰色腐蝕產物）存在”。

國際標準組織ISO 1461-2009Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles --Specifications and test methods,6.1 Appearance: The occurrence of darker orlighter areas （e.g. cellular pattern or dark grey areas） or some surfaceunevenness shall not be a cause for rejection. The development of wet storagestaining, primarily basic zinc oxide （formed during storage in humid conditionsafter hot dip galvanizing）， shall not be a cause for rejection, providing thecoating thickness remains above the specified minimum value.

6. 小結

體積膨脹3~5倍之后的氫氧化鋅很容易給人造成誤解，使得熱鍍鋅構件的白銹情況經常成為供需雙方就產品質量爭論的焦點，然而，正如白銹的英文翻譯Wet Storage Stain（White Rust）一樣，這個只是會出現在熱鍍鋅構件運輸、儲存的過程中，因為到了正常的使用環境，我們基本能滿足充足的空氣流通這個條件，使得鋅在生成氫氧化鋅之后，能夠迅速和空氣中的二氧化碳還有氧氣繼續生成顏色偏深的、能夠起到阻止進一步腐蝕作用的堿式碳酸鋅。

我們在購入鋼管原材料的時候對其進行了檢查，確保了化學成分、鋅層厚度和表觀質量滿足要求，但是在加工、成品運輸和工地堆放的過程中沒有足夠重視干燥和通風的問題，導致了部分桁架出現了輕度和中度的白銹現象。

雖然根據文獻和資料顯示，輕度和中度白銹幾乎不會對防腐造成什么影響，但出于給客戶提供更好的服務考慮，我們仍需要高度關注此問題，采取科學合理的運輸和儲存方案，避免由此而產生客訴。

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責任編輯：韓鑫