输电铁塔在热浸镀锌加工中的应用与应用

介绍

大多数输电塔都在恶劣的室外环境中工作。 钢材与环境中物质的反应是塔体腐蚀损坏的最直接原因。

铁塔的腐蚀会降低其使用寿命和稳定性，给输电线路建设和电力资源造成不可挽回的损失。

保护钢材免受腐蚀最经济有效的方法是热浸镀锌。 热镀锌后，钢材的使用寿命可提高至30年。

热镀锌工艺可以生成一层热镀锌层，覆盖在钢材上，形成物理屏障，保护钢材表面不被空气腐蚀。 同时，当钢材受到空气腐蚀时，热镀锌层还可以充当负极。 它执行电化学保护。

对输电铁塔进行热镀锌时，由于各种因素的影响，不能保证所有镀件都能满足相关标准的要求。

在实际加工中，往往通过增加锌层的厚度来解决这个问题。 适当增加锌层厚度可以有效提高钢材的防腐能力，但也会增加热镀锌中的锌消耗，降低热镀锌成本。 效率，从而增加镀锌加工成本。

在输电铁塔实际加工过程中，如果热镀锌质量无法保证，输电铁塔长期处于恶劣的工作环境，导致锌层缺失或锌层脱落处的钢材会被空气氧化和化学腐蚀。 生锈了。

当输电铁塔处于相对潮湿的环境时，钢材上产生的锈也会与钢材发生电化学反应，加速钢材的腐蚀速度。 因此，输电铁塔热镀锌工艺应严格保证镀锌质量，规范电镀。 锌加工工艺。

此次，结合某公司热镀锌车间的实际生产情况，采用Q235角钢制备样品，并在热镀锌过程中采用不同的提升角度和速度进行正交试验。

随后按照国家标准对样品热镀锌层的厚度、均匀性和附着力性能进行测试。 通过综合分析不同工艺参数对试样热镀锌层质量的影响，优化了Q235角钢热镀锌工艺。 研究。

样品制备

样品材料的选择根据车间的实际生产需要而定。 样品材质为Q235角钢，该钢在车间使用较多。 示例规格如图 7 所示。

样品经过热浸镀锌。 样品制备好后，采用溶剂浸镀工艺制备镀锌层。 工艺流程主要包括碱洗除油、酸洗除锈、清水清洗后进行溶剂电镀。

图 7：规格

然后将样品干燥，并将干燥后的样品在锌溶液中热浸镀锌。 镀锌后需水冷，然后钝化。 钝化后，用清水清洗样品表面。 干燥后即可完成样品制备。

根据车间实际生产经验和前期完成的试验结论，对样品进行热镀锌时，选择样品浸锌时间为150s，锌液温度控制在（ 440±3)℃。 添加0.15%～0.25%（质量分数）的铝或锌铝合金，以改善锌液的流动性。

热镀锌结束时，设置不同的提升角度和提升速度，探讨其对热镀锌层质量的影响。 提升角度和提升速度参数设置如图8所示。

图8：提升角度和提升速度工艺参数编号

实验流程

制样完成后，对样品表面锌层的厚度、附着力和均匀性进行测试，以确定锌层的质量。

锌层厚度按照GB/T2694-2018《输电线路铁塔制造技术条件》测量。 使用金属涂层测厚仪在角钢样品上取6个点。 采样点如图9所示。

热镀锌层均匀性测试按照GB/T2694-2018《输电线路铁塔制造技术条件》规定的热镀锌层均匀性测试方法进行。

图9：锌层厚度采样点

样品浸入硫酸铜溶液中的蚀刻终点以样品暴露出母材并产生红色金属铜为基准。 记录蚀刻次数时，不包括最后生产的红金属铜。

热镀锌层附着力试验按照GB/T2694-2018《输电线路铁塔制造技术条件》中相关标准进行。 测试时，在样品的每个表面各选取5个点进行取样，在锤击测试装置上进行附着力测试。

结果分析

不同提升角度和提升速度对锌层厚度的影响。 锌层的厚度可以直接反映热镀锌的质量。 一般情况下，锌层的厚度与镀件的防护效果呈正相关。

但在企业实际生产加工中，锌层厚度直接影响加工成本，通常在保证锌层厚度符合相关标准的基础上减少锌层厚度。

GB/T2694-2018《输电线路铁塔制造技术条件》规定，当镀件厚度大于5mm时，锌层厚度最小为70μm，平均锌层厚度最小为86μm。 图12为不同工艺后的样品参数：热镀锌后表面热镀锌层厚度

从图12可以看出，对于热镀锌样品，只有采用工艺参数编号C1的热镀锌样品的表面锌层最小厚度和平均厚度不符合《输电线路铁塔制造技术条件》 ”标准。

图12：样品表面锌层厚度

这说明在同等条件下，C1代表的工艺参数不适合工业化生产。 图12中，样品表面锌层厚度的变化大致呈阶梯状分布。

从左到右看，A*（A*代表A1、A2、A3、B*、C*等的总称）为第一步，厚度差异最大。 锌层表面不光滑，有明显的凹凸不平。

B*为第二步，厚度偏差较大。 样品表面的锌层具有较好的外观质量，表面的凸起和凹陷较少。 C*为三步中锌层外观质量最好的一批样品。 表面光滑，无明显凹凸不平。

这种现象是由于提升角度不同而产生的。 提升角度影响锌液在样品上回流的速度。 因此，热镀锌后，应尽可能将试样垂直从锌锅中提出。

即使场地有限，提升角度也应尽量大至45°，让多余的锌液向下游落下，并及时振动，去除多余的锌，减少锌的损失，同时保证镀锌质量。

从图12中代表偏差的虚线可以看出，在热镀锌中，采用相同的提升角度，试样表面锌层的厚度偏差范围相差不大，即提升速度对样品表面锌层厚度的偏差范围影响较小。

提升速度主要影响热镀锌中锌层的厚度。 在相同的提升角度下，随着提升速度的增加，锌层的厚度逐渐变厚。

其中，以1.5m/min的速度提升时，只有提升角度为0°时，才能满足锌层厚度的最低标准。 随着提升角增大，锌层厚度逐渐减小。

当以2.5m/min的速度提升时，锌层厚度完全符合标准，但锌层厚度大量超过规定值。 实际生产中，锌消耗量大，生产成本高。

当选择提升速度为2.0m/min时，提升角度最大时锌层厚度完全符合标准，实际生产中锌耗较少。

因此，在镀锌过程中，提升角度应尽量控制在2.0m/min左右。 同时，样品进入锌液的速度越快越好，以减少钢件的浸锌时间。

不同提升角度和提升速度对热镀锌层均匀性的影响在热镀锌层均匀性测试中，测试结果绘制成折线图如图17所示。

图17中，蚀刻测试中的蚀刻次数与锌层厚度的平均折线相似。 提升角对蚀刻次数的影响基本相同。 因此，根据蚀刻次数选择提升角度时，试样也应尽可能小。 从锌锅中垂直提起。

图17：热镀锌层均匀性测试结果

相同提升角度下，随着提升速度的增加，蚀刻数波动范围增大，蚀刻数波动范围越大，说明样品表面锌层最小厚度值不稳定镀锌质量无法保证。 。

当提升速度为1.5m/min时，蚀刻次数达不到规定次数，不能满足生产需要。 当提升速度为2.0m/min时，蚀刻次数少于提升速度为2.5m/min的样品。

均达到规定的蚀刻次数，能够满足实际生产需要，且提升速度为2.0m/min时锌层平均厚度较低，可减少锌耗，降低加工成本。

不同提升角度和提升速度对热镀锌层附着力的影响

通过测试得到的热镀锌层附着力的实验数据折线图如图19所示。

观察图19，采用编号为A3、B3、C1的工艺参数的热镀锌试件仅有锌层脱落。 工艺参数A3、B3的试件由于热镀锌，锌层已脱落。 锌可分为两个阶段。

图19：热镀锌层附着力测试结果

一是镀件与锌液中的铝、锌化合物发生反应，形成Fe2Al5中间层和Fe-Zn合金层的过程。 另一种是Al从锌液中远离镀件的区域向靠近镀件的区域扩散。 过程。

根据这种概念分析，如果提升速度太慢，即镀锌时间长，则会在镀件表面优先形成Fe2Al5中间层。 如果镀锌时间太短，即提升速度太快，镀件就会浸入锌液中。

当靠近镀件区域的Al被消耗后，远离镀件的锌液中的Al来不及扩散到镀件附近。 结果，镀层附近区域的Al被耗尽，无法保证Fe2Al5中间粘附层的有效Al浓度，失去了形成粘附层的充分条件。

同时，样品的锌层较厚，在不能保证中间粘附层的形成量的情况下，锌层更容易脱落。 工艺参数C1的样品锌层厚度和均匀性测试未达到规定值，无法保证。 锌层由于其附着力而剥落。

结论

试验结果表明，进行镀锌加工时，选择合适的工艺参数可以提高热镀锌层的表面质量和附着力。

其中，当镀锌温度为440℃、提升速度为2m/min、提升角度为90°时，可以获得质量较好的热镀锌层。

在实际镀锌作业中，升降角度往往达不到90°。 据测试分析，当提升角度大于45°时，也可以获得质量较好的热镀锌层。

参考

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