鋼鐵厚板產(chǎn)品表面銹蝕不僅影響產(chǎn)品的外觀，嚴(yán)重的點(diǎn)蝕甚至?xí)档蜆?gòu)件的有效承載成為應(yīng)力集中點(diǎn)和斷裂源，對構(gòu)件的安全性能和使用構(gòu)成潛在威脅。本文充分利用現(xiàn)有設(shè)備能力、厚板產(chǎn)品種類，通過湛江現(xiàn)場實(shí)地掛片實(shí)驗(yàn)，建立了湛江鋼鐵基地不同工藝的厚板產(chǎn)品的腐蝕實(shí)驗(yàn)方案?；谡拷哂写硇缘牟煌a(chǎn)工藝的試驗(yàn)鋼種在湛江旱季、雨季氣候條件下的均勻腐蝕和縫隙腐蝕規(guī)律，制定了相應(yīng)的厚板產(chǎn)品存儲防銹原則、厚板產(chǎn)品室外庫堆垛技術(shù)規(guī)定、厚板產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及庫區(qū)管理優(yōu)化等措施和對策。

銹蝕是指金屬材料表面與環(huán)境介質(zhì)接觸發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)使金屬單質(zhì)發(fā)生變化轉(zhuǎn)變成新相，從而造成金屬材料的破壞[1]。湛江鋼鐵工程地處東海島，居粵、瓊、桂三省(區(qū))交匯點(diǎn)，為寶鋼按照國家鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策要求新建的千萬噸鋼鐵基地項(xiàng)目。東海島處于北回歸線以南地區(qū)，屬熱帶季風(fēng)區(qū)，海洋性季風(fēng)氣候，太陽輻射強(qiáng)烈，蒸發(fā)旺盛，具有熱量豐富、水氣充足、高溫高濕的氣候特點(diǎn)，且湛江鋼鐵工程臨靠海邊，屬于高濕度的近海氯鹽環(huán)境，大氣中含有對鋼鐵產(chǎn)品具有侵蝕性的Cl–。研究表明[2-5]，腐蝕環(huán)境中侵蝕性陰離子如Cl–和氧化劑共同存在，且腐蝕電位大于保護(hù)電位時，易發(fā)生銹蝕，隨著Cl–的局部富集，加速縱深方向腐蝕形成點(diǎn)蝕，由點(diǎn)蝕而產(chǎn)生的應(yīng)力集中效應(yīng)，能夠促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展。厚板產(chǎn)品表面銹蝕不僅影響產(chǎn)品的外觀，嚴(yán)重的點(diǎn)蝕甚至?xí)档蜆?gòu)件的有效承載成為應(yīng)力集中點(diǎn)和斷裂源，對構(gòu)件的安全性能和使用構(gòu)成潛在威脅。本文通過典型厚板產(chǎn)品在湛江旱季及雨季的實(shí)地掛片實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了銹蝕行為的基本特征、發(fā)生規(guī)律和影響因素，并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝，在避免大幅度增加成本、不增加專門工序環(huán)節(jié)的前提下，建立了湛江鋼鐵厚板產(chǎn)品使用的防銹管理技術(shù)。

厚板產(chǎn)品湛江實(shí)地掛片實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)材料選用典型厚板工藝的產(chǎn)品(成分見表1)，實(shí)驗(yàn)時間分湛江旱季和雨季兩次開展，地點(diǎn)分別為湛江原料碼頭堆場和厚板廠庫區(qū)內(nèi)。每個地點(diǎn)均開展均勻銹蝕及縫隙銹蝕實(shí)驗(yàn)(試樣掛片示意圖見圖1)。均勻銹蝕實(shí)驗(yàn)周期分30、60和90 d，縫隙銹蝕實(shí)驗(yàn)周期為90 d。

均勻銹蝕試樣表面光潔無擦劃傷，剪切成75 mm×75 mm×厚度的標(biāo)準(zhǔn)小樣，并依次用丙酮、無水乙醇、蒸餾水清洗，冷風(fēng)吹干進(jìn)行表面除污清理。縫隙腐蝕試樣表面光潔無擦劃傷，剪切成1000 mm×600 mm×厚度的標(biāo)準(zhǔn)試樣，以5 mm為縫隙開口模擬厚板實(shí)際堆垛縫隙。另外，為了考察異種金屬接觸對縫隙腐蝕的影響，選取1種常見的合金元素(Cu、Cr、Ni等)含量高的樣品和一種合金元素含量較低的樣品疊放在一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試樣堆垛的3個側(cè)面用防銹紙進(jìn)行包裹，防止雨水進(jìn)入，僅留1個迎風(fēng)面。

結(jié)果與討論

均勻銹蝕掛片實(shí)驗(yàn)

圖2和圖3分別為典型厚板產(chǎn)品在湛江旱季、雨季露天原料碼頭堆場環(huán)境中，分別掛片30、60和90 d后銹層的宏觀形貌。由圖可見，無論是旱季還是雨季，試樣在掛片30 d后表面即形成致密的紅褐色銹層，隨著掛片周期的增加，銹層逐漸變厚，出現(xiàn)分層現(xiàn)象，除去部分橙紅色銹層后，內(nèi)部銹層呈現(xiàn)黑褐色，掛片90 d后，銹層出現(xiàn)剝落，出現(xiàn)不規(guī)則孔洞。圖4和圖5分別為湛江旱季、雨季典型厚板產(chǎn)品分別掛片30、60和90 d后銹蝕深度隨著時間的變化曲線。Ra為3個測試點(diǎn)所得到的銹蝕深度均值，Rz為在3個測試點(diǎn)所獲得的最大深度峰值。從圖中可知，銹蝕深度隨著銹蝕時間的增加不斷加深，60 d后銹蝕速率明顯增大，這主要是因?yàn)殇摪逡?guī)格較厚，采用非連續(xù)軋制工藝生產(chǎn)，且冷卻時間較長，鋼板表面的氧化鐵皮較厚且完整，對基體有一定的防護(hù)作用，但隨周期的增加，原始氧化膜不斷被破壞，加速了銹蝕介質(zhì)對基體的銹蝕，使得銹蝕比較嚴(yán)重，表面出現(xiàn)麻坑，甚至形成大片容易剝落的銹蝕產(chǎn)物。從表面形貌、銹蝕速率及銹蝕深度來看，湛江雨季的銹蝕程度較旱季嚴(yán)重，這是由于雨季時，陣雨與驕陽交替，形成干濕循環(huán)，從而在Cl–濃度較高的環(huán)境下發(fā)生(Fe2+，Fe3+)+Cl–+OH–→FeOCl+HCl↑(濕循環(huán))，FeOCl→β-FeOOH(干循環(huán))反應(yīng)[6]，銹蝕產(chǎn)物為可加速Cl-注入的β-FeOOH，從而加速銹蝕。

縫隙銹蝕掛片實(shí)驗(yàn)

圖6和圖7分別為典型厚板產(chǎn)品在湛江旱季、雨季露天原料碼頭堆場環(huán)境中，掛片90 d后縫隙銹蝕銹層及除銹后的宏觀形貌。由圖可見，無論是旱季還是雨季，試樣在掛片90 d后表面銹層較厚，出現(xiàn)分層現(xiàn)象，部分橙紅色銹層剝落，呈現(xiàn)黑褐色銹層，局部出現(xiàn)蝕坑。相同實(shí)驗(yàn)周期下，雨季的蝕坑深度顯著深于旱季。這主要是由于湛江在雨季時，其空氣濕度均在80%以上；當(dāng)大氣中濕度達(dá)到60%時，其腐蝕速率相對緩慢；當(dāng)濕度為80%～100%時，腐蝕速率會急劇增加。

圖8和圖9分別為湛江旱季、雨季典型厚板產(chǎn)品在露天原料碼頭堆場環(huán)境中，分別掛片90 d后銹蝕深度。Ra為3個測試點(diǎn)所得到的銹蝕深度均值，Rz為在3個測試點(diǎn)所獲得的最大深度峰值。從圖中可知，在旱季時縫尖處的Ra和Rz最大，縫口處縫隙面與縫隙反面的Ra、Rz板面未見明顯蝕坑；90 d蝕坑峰值Rz≤50 μm。在雨季時縫尖處的Ra和Rz最大，下板的銹蝕深度明顯大于上板，這是因?yàn)橛晁蛘叱睔夥浅Ｈ菀妆晃肟p隙，縫隙口水汽容易揮發(fā)，而內(nèi)部較窄的縫隙，形成了比較特殊的幾何形態(tài)，非常容易滯留，發(fā)生不均勻的縫隙銹蝕，導(dǎo)致雨水停留的部位形成較深的蝕坑。

減輕銹蝕的措施和對策

厚板產(chǎn)品存儲防銹原則

基于湛江旱季、雨季均勻腐蝕、縫隙腐蝕實(shí)驗(yàn)分析，制定厚板產(chǎn)品存儲防銹原則：(1)根據(jù)高、中、低端銹蝕要求用戶分類，高端要求用戶盡量室內(nèi)堆垛，存儲周期控制在30 d內(nèi)，雨天禁止轉(zhuǎn)庫出廠；中端要求用戶室內(nèi)外堆垛比例為3︰7，存儲周期控制在60 d內(nèi)，室外堆垛如為雨季，則需加蓋防雨布；低端要求用戶優(yōu)先室外庫堆垛，存儲周期控制在90 d內(nèi)(雨季60 d)。(2)根據(jù)厚板品種分類，高等級船板、管線及不含Cu、Cr合金的高等級厚板盡量室內(nèi)堆垛，存儲周期控制在30 d。其他厚板品種優(yōu)先室外庫堆垛，存儲周期控制在90 d內(nèi)(雨季60 d)。

厚板產(chǎn)品室外庫堆垛技術(shù)規(guī)定

基于湛江旱季、雨季均勻腐蝕、縫隙腐蝕、加速腐蝕實(shí)驗(yàn)分析，制定厚板產(chǎn)品室外庫堆垛技術(shù)規(guī)定：(1)檢查電磁吸盤的模塊(表面是否有鐵屑、油污等雜物)；(2)檢查場地及積水情況(場地是否平整；鋪設(shè)的混凝土墊塊上是否有雜物，如石子等雜物，必須清理后再進(jìn)行堆放；排水是否暢通等)；(3)厚板堆放高度不超過1.5 m(含底層墊塊)，嚴(yán)禁在鋼板表面堆放其他貨物或吊具；(4)鋼板堆垛時，若鋼板之間采用墊木進(jìn)行襯墊隔離的應(yīng)使用實(shí)木，鋼板長度方向墊木間距為1.5~2 m，上下墊木必須要對齊；(5)鋼板長度或?qū)挾儒e差較大，長度下?lián)隙热舫^20 cm，寬度下?lián)隙热舫^10 cm，必須用墊木襯平，防止產(chǎn)品變形；(6)鋼板堆垛時，按堆垛記號勾連的垛位進(jìn)行堆放(堆垛記號包含港口、交貨期、規(guī)格區(qū)分、分段號、船名)，鋼板表面的嘜頭和側(cè)噴標(biāo)簽位置要朝同一方向；(7)堆垛的間距縱向不少于0.5 m，橫向間距不少于1 m，便于理貨人員核對產(chǎn)品標(biāo)識；主通道距離不少于1 m，堆垛不能超過安全通道。

厚板產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及庫區(qū)管理優(yōu)化

基于湛江旱季、雨季均勻腐蝕、縫隙腐蝕、加速腐蝕實(shí)驗(yàn)分析，制定厚板產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及庫區(qū)管理優(yōu)化：(1)針對拋丸或涂漆工藝厚板產(chǎn)品，倉儲時間<10 d，遵循先進(jìn)先出原則。在距交期小于20 d時，精整分廠按交期控制轉(zhuǎn)庫節(jié)奏，并制定45 d目標(biāo)碼頭庫集批天數(shù)。雨天禁止轉(zhuǎn)庫出廠。堆放條件：放置于枕木之上，水泥枕木上鋪墊柔性材料；堆放要求：平直，鋼板長度存在較大差異時使用墊木墊平；吊運(yùn)：電磁鐵，磁塊上用尼龍帶包裹，減少鋼板表面劃傷；配山：嚴(yán)格按照交貨期、合約號、長度堆放，便于生產(chǎn)組織和庫存周期控制生產(chǎn)組織，按交貨期組織，兼顧庫存周期。(2)基于厚板產(chǎn)品經(jīng)冷矯或壓平后銹蝕加劇的情況，開展工藝優(yōu)化，降低薄規(guī)格厚板產(chǎn)品的冷矯壓平比率，從而減少鋼板發(fā)生銹蝕的機(jī)會。(3)庫區(qū)管理優(yōu)化：根據(jù)湛江當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件在工廠設(shè)計中對門窗合適選型：均選用0.86 kN/m2風(fēng)壓值門窗；車間大門均采用抗風(fēng)卷簾大門，車間大門除成品庫采用卷簾門外裝以外，其余均采用卷簾門內(nèi)裝；沿主車間外墻下不間斷設(shè)置組合立轉(zhuǎn)窗，立轉(zhuǎn)窗選型為LC-806；立轉(zhuǎn)窗扇有可靠的限位能力或限位器，立轉(zhuǎn)窗自帶上下窗框；門窗的抗風(fēng)性、氣密性、水密性、隔聲性等物理指標(biāo)均滿足“門窗設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定”(QZJ-018-2014)的相關(guān)要求；門窗在雨天關(guān)閉防雨，晴時打開通風(fēng)。

結(jié)束語

通過存儲防銹原則的宣傳貫徹、室外庫堆垛現(xiàn)場巡檢、生產(chǎn)工藝及庫區(qū)管理優(yōu)化等措施的落實(shí)，湛江厚板產(chǎn)品在用戶端未出現(xiàn)因銹蝕導(dǎo)致的質(zhì)量異議。

文章來源——金屬世界