钢材及焊接接头表面热浸镀锌前酸洗液配方研制

钢材及焊接接头表面热浸镀锌前酸洗液配方研制AAMM,管子下料尺寸应考虑工艺加长,即等于设计尺寸150MM需进行管屏弯曲时,还应考虑弯曲设备夹持直段长度3管片始焊端与终焊端宽度方向收缩量相差0716MM,因此,应搭配组焊,配之以压辊间的距离调整,以保证管片宽度要求通过调整各焊道问热输入量,调节压辊,校正辊及侧辊压力,可有效控制面弯,旁弯值,保证在合格范围之内单元片旁弯值较大时,在拼大片时,可以完全矫正过来4经测定,碳钢件焊接接头硬度焊缝平均为9088HRB,热影响区平均836HRB管子平均7386HRB,扁钢平均7486HRB图3旁弯偏差示意图参考文献4结论1脉冲MAG焊机可成功应用于膜式壁焊接生产中,经调试确定的焊接参数范围可满足JB/T525591所规定的焊缝质量及熔深要求旁弯,面弯等均可控制在合格范围之内经近三年的运行,约10000T膜式壁的生产,证明其质量可靠,运行平稳2管子直径与扁钢精整量应匹配每道焊缝的横向收缩量最大为03MM,扁钢精整量及管间距的调整应计入焊缝收缩量焊缝纵向收缩量为每米2251林宗虎,张永照锅炉手册M北京机械工业出版社198949632JB/T525591,焊制鳍片管屏技术条件S3王震激,郝廷玺气体保护焊工艺及设备M北京罔防工业出版社,19824黄嗣罗混合气体保护半自动焊在低温压力容器I的应用J焊接技术,1992425作者简介王香云,1962年出生,本科学历,高级工程师,主要从事锅炉及压力容器焊接工艺研究钢材及焊接接头表面热浸镀锌前酸洗液配方研制黑龙江工程学院哈尔滨市150050于久灏王佳杰胡明星摘要钢材的热浸镀锌是一种常用的防腐方法,而钢材及焊后接头表面热浸镀锌前除锈去氧化皮酸洗始终是一个难题主要介绍了钢材及焊接接头表面清除氧化皮的酸洗液配方研制,通过改变基础配方各组分参数,观察清洗速度与腐蚀速度的变化,可找出各组分的最佳用量同时对材料表面进行轻度的蚀刻,以增加锌镀层与基体的结合力实践表明,该配方去锈能力强,防锈蚀性好,生产成本低,在钢材焊后接头表面热浸镀锌前除锈去氧化皮方面具有可行性关键词热浸镀锌酸洗清洗速度中图分类号TG15660前言热浸镀锌作为一种成本低,环境污染小的钢材表收稿日期20070510542007年第9期面工程防腐措施,目前愈来愈受到广泛关注热浸镀锌前,必须对钢材表面进行必要的预处理,主要任务是将其表面残留的轧制乳化液及锈蚀产物,进行彻底清除,并经过后续的溶剂处理,进一步净化和活化材料生产应用R鳝慈表面,确保熔融状态的锌液能与铁基体发生充分反应以取得良好的镀锌层否则会干扰热浸镀后正常铁锌合金层的形成,降低镀层的粘附性,造成镀层的低应力局部剥落,甚至大面积脱层,缩短镀层的正常使用寿命而焊接接头表面热浸镀锌前的预处理始终是一个难题L2J虽然喷砂,磷化等工艺也能作为热浸镀锌前的预处理,但是具有成本高,操作环境差等缺点_3J实验欲寻求一种常温下酸洗速率快,去锈能力强,对基体腐蚀小的酸洗液配方1实验原理钢材焊接接头表面的氧化物来源于两方面HJ一是焊接过程中高温产生的氧化铁皮二是受大气腐蚀形成的腐蚀产物铁锈主要成分是氧化亚铁,三氧化二铁,含水三氧化二铁和四氧化三铁,这些氧化物均能与酸反应,溶解在酸溶液中另外,酸还与金属作用产生氢气,使氧化皮机械地剥落主要机理有三类化学溶解反应生成氯化亚铁和三氯化铁,能溶于溶液中,还会生成难溶的氢气,氢气对难溶的一FEO起着机械剥离,脱落作用,有利于除锈,但原子氢渗入金属基体会发生氢脆现象电化学还原性溶解反应主要是在钢材及焊接接头表面上锈层不连续处产生的局部电池的阴极反应,三氧化二铁中的三价铁还原成二价铁直接进入溶液,锈层溶解到酸液中的主要是亚铁离子机械剥离是指当酸液渗入锈层最内层,与最内层的氧化物或夹在氧化物之间的金属发生反应生成FEC1,和FEO,使锈层失去附着物,从而脱落下来L5J从总体来看,电化学还原反应主要起着剥离作用酸洗除锈主要是酸通过化学反应把锈层从金属基体上剥离下来,而不是将锈层全部溶解L6J所以,清洗结束后应将清洗过的设备进行彻底的清理,把脱落下来的铁锈彻底清除2实验过程21试件的选材与加工试件材料选用典型的Q235型钢同时为保证实验数据的准确性,试样几何尺寸不宜过大,分别采用边长为3MMX3MMX50MM的两个方截面钢管,进行焊条电弧焊,选用J422焊条,焊条直径32MM,电压2022V,焊接电流80100A,并对其表面积做出计算由于试件从带有焊接接头方钢管中切取,因此其表面的含铁氧化物基本来源于制造加工和焊接过程中产生的氧化铁皮,以及受大气腐蚀形成的腐蚀产物,主要成分是氧化亚铁,三氧化二铁,含水三氧化二铁和四氧化三铁以上化合物与酸反应后溶解在酸溶液中此外,酸与金属作用产生氢气,促使氧化皮实现机械剥落22试液选配与制备分析化学溶解,电化学还原性溶解,机械剥离等基本酸洗机制,选定试验所用试剂主要由盐酸,磷酸,草酸,OP一10,六次甲基四胺,十二烷基硫酸钠,三乙醇胺,环氧树脂等作为基本组元,进行合理组配采用的基本操作如下1将无机药品或易溶于水的试剂组元加入烧杯,加水溶解得到溶液甲2将有机药品或难溶于水的试剂组元加入另一烧杯,加热熔化得到溶液乙3将溶液甲和溶液乙混合即可得样品23酸洗速率的测定采用的基本测定过程包含以下步骤1用环氧树脂将试样截面端口涂封并烘干,用万分之一天平称重,记录质量为G2在常温下,将试样悬挂于样品溶液中浸泡3用计时器对试样浸泡时间进行记录,在氧化黑皮去净前取出试样,时问计为T用蒸馏水漂洗不超过5S,再用热无水乙醇浸泡,吹干得到酸洗后试样4对酸洗后试样称重,记录质量为G,得到酸洗速率为G一G/ST100001其中为清洗速率S为试样表面积24腐蚀速率的测定腐蚀速率的测定即为缓蚀效果的检验采用的基本测定过程如下1试样用天平称重,记录质量为M2在常温下将试样悬挂于样品溶液中浸泡3设定浸泡时间,实际采用时间为30MIN,到时将试样取出,用蒸馏水漂洗不超过5S,再用热无水乙醇浸泡,吹干后称重,记录质量为,得到腐蚀速率为M一M/ST100002其中为腐蚀速率F为腐蚀时问2007年第9期553实验结果分析LO31磷酸含量的确定实验以盐酸为洗液主酸,由于提高盐酸含量会产生一定量酸雾,污染环境空气,造成对操作者的伤害,因此实验过程中,在洗液内加入适量磷酸以提高酸洗速率磷酸加入量在1025之间变化时,获取的实验结果如图1所示/T3I”O,体积分数图1磷酸含量对酸洗与腐蚀的影响由图1可见,随磷酸含量的增加,酸洗速率和腐蚀速率同时发生显着变化开始随着磷酸加入量的增加,酸洗速率曲线呈单调加快,腐蚀速率曲线则呈先平缓状态,在磷酸含量20左右时酸洗速率最快,而在磷酸含量超过20的腐蚀速率迅速加快,此后,继续增加磷酸含量,反而引起酸洗速率呈反向变化,因此,选定酸洗液中的磷酸配方含量为2032六次甲基四胺含量的确定酸洗液的缓蚀剂采用六次甲基四胺,在酸洗过程中起到减慢酸液对基体金属的腐蚀作用其加入量在06一12之间变化时,得到的实验结果如图2所不由图2可见,同磷酸加入酸洗液之后引起的酸洗和腐蚀速度变化规律相似,随六次甲基四胺加入量的增加,酸洗速率和腐蚀速率也同时发生变化其中六次甲基四胺含量在达到08以前,酸洗速率单调上升而腐蚀速率单调下降,且腐蚀速率下降较快在其含量达到1O左右时,酸洗速率达到最大值,而后速度下降而腐蚀速率在含量达到08以后变化趋于平稳因此,选定酸洗液中六次甲基四胺的配方含量为562O07年第9期暑爵谣六次甲基四胺体积分数图2六次甲基四胺对酸洗与腐蚀的影响33OP一10含量的确定OP一10是一种普遍用于酸洗液中的表面活性剂,具有促进氧化层与基体分离,加快酸洗速率的作用其加入量在01025之间变化时,实验结果如图3所示由图3可见,随着OP一10含量的逐步增加,酸洗速率与腐蚀速率同步增加,且在其含量超过015后酸洗速率明显加快,而腐蚀速率在其含量超过02以后明显加快综合分析认为,OP一10含量在02左右时,酸洗速率较高且腐蚀速率相对最低,因此选定酸洗液中的OP一10配方含量为02暑爵蠼谣OPLO体积分数图3OP一10对酸洗与腐蚀的影响34配方经实验确定,以下配方在常温下具有较快的除锈下转第59页一GT暑瓣基餐65432LGT暑瓣基餐O5O5O5O5443322柏加蚰加加蚰柏加554444433333一GI_暑瓣程一NG暑瓣基餐65432生产应用俘掳织由图5A母材的金相显微组织可以看出,母材组织由细小的铁素体和碳化物组成,由于母材含有较多的合金元素,因此形成了细小的显微组织A母材B第三层C盖面层D母材与堆焊层界面图5金相组织图5B为堆焊层第三层的显微组织,该层组织也由铁素体和碳化物组成,铁素体形貌由片状和块状两种形态构成由于堆焊层含有的合金元素比母材低,其结晶形成的晶粒比母材大,合金元素和含碳量降低,使析出的碳化物密度减少,从而降低了堆焊层的强度,提高了堆焊层的塑韧性图5C为堆焊层最上层熔覆金属显微组织,可以看出铁素体形貌以片状和块状两种形态构成由于合金元素含量进一步降低,因此形成的显微组织比第三层稍微增大,合金元素的降低使得熔覆金属的强度降低,进一步改善了堆焊层的塑韧性图5D为母材与堆焊层界面的显微组织由图可见,界面熔合良好,没有产生分离现象,也没有产生裂纹,气孔,夹渣等显微缺陷,使堆焊层与母材结合性能良好,在承受磨损的过程中,提高了界面抗剥离性能3结论1随着堆焊层数的增加,CR含量随着堆焊层数的增加显着降低,C,V含量也是逐渐降低的2距离母材越远,母材对熔覆金属的稀释率越低,合金元素含量越少,C当量越低,塑韧性越好3随着堆焊层数的增加,合金元素含量降低,显微组织中铁素体增大,碳化物减少,使熔覆金属强度降低,塑韧性增强并且母材与堆焊层熔合良好,没有产生界面分离现象,也没有产生裂纹,气孔,夹渣等显微缺陷,界面抗剥离性能良好参考文献1刘凯超临界汽轮机组的发展及关键技术J江苏电机工程,2005,24142黄瓯,阳虹,彭泽瑛我国超超临界汽轮机的发展方向J热力透平,2004,33126作者简介刘霞,1970年出生,工程硕士,高级工程师上接第56页能力,同时酸液对基体的腐蚀较弱具体配方如表1所示表1酸洗液配方体积分数124结论3该配方在用于钢材及焊接接头表面热浸镀锌实际生产试用后,效果良好,具有很大的发展前景与国内其他同类产品相比,本产品具有如下特点1常温条件下酸洗时,去锈能力和酸洗后抗锈蚀效果较好2不含易挥发有毒物质,具有良好的环境友好I生3生产工艺简单,不需要特殊的设备投入4投资费用少,生产成本低参考文献陈建秋,汪东钢铁氧化层酸洗液配