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文檔簡(jiǎn)介
1、油漆檢查員培訓(xùn)資料油漆檢查員的任務(wù)與職責(zé)人們一般認(rèn)為油漆檢查員不是初級(jí)質(zhì)量控制的一部分,初級(jí)質(zhì)量控制完全是由表面處理和油漆施工的操作人員來(lái)負(fù)責(zé)的。盡管如此,建造者及其分包商也是可以獲得油漆檢查員所提供的服務(wù)的。油漆檢查員的任務(wù)應(yīng)在合同中通過(guò)各方協(xié)商加以規(guī)定,其職責(zé)以及所要求具備的知識(shí)和技能也是如此。職責(zé)油漆檢查員應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)確認(rèn)并保障涂料系統(tǒng)按照規(guī)格說(shuō)明書(shū)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和有益實(shí)踐的要求,通過(guò)包括(準(zhǔn)備)參照區(qū)域取樣和現(xiàn)場(chǎng)控制在內(nèi)的監(jiān)測(cè)工作,完成了防腐保護(hù)工作。油漆檢查員應(yīng)負(fù)責(zé)完成合同或規(guī)格書(shū)指定的其他所有工作。為避免知識(shí)和技能陳舊,油漆檢查員有責(zé)任積極把握鋼結(jié)構(gòu)涂料防腐領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。油漆檢查員應(yīng)根據(jù)
2、規(guī)格書(shū)完成工作。.鋼結(jié)構(gòu)防腐工作的各階段以及各方面包括:設(shè)備:油漆檢查員應(yīng)當(dāng)確保涂裝設(shè)備數(shù)量充足,并符合設(shè)備規(guī)格書(shū)和工程的要求。在防腐工作的全過(guò)程中,油漆檢查員應(yīng)對(duì)設(shè)備使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。油漆檢查員在日常工作中所使用的設(shè)備應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn),并保持良好的工作狀態(tài)。鋼材處理:油漆檢查員應(yīng)當(dāng)確保鋼材表面的瑕疵、邊緣以及焊縫都按照規(guī)格書(shū)進(jìn)行了處理。表面處理:油漆檢查員應(yīng)當(dāng)確保表面在施工時(shí)符合規(guī)格書(shū)要求。油漆施工:油漆檢查員應(yīng)當(dāng)確保油漆的施工符合規(guī)格書(shū)和供應(yīng)商使用說(shuō)明書(shū)的要求。氣候條件:油漆檢查員應(yīng)當(dāng)對(duì)微觀和宏觀氣候條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。當(dāng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有氣候條件與規(guī)格書(shū)要求不符時(shí),油漆檢查員應(yīng)對(duì)矛盾加以解
3、決。環(huán)境、健康與安全: 油漆檢查員有責(zé)任熟悉通用的關(guān)于環(huán)境健康安全的條例、法規(guī)和指導(dǎo)。報(bào)告制度:在防腐工作的全過(guò)程中,油漆檢查員應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)工作階段的記錄進(jìn)行不斷更新。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間隔,就應(yīng)當(dāng)編制并提交報(bào)告。這些報(bào)告的形式會(huì)隨各種防腐工作要求的不同而不同。調(diào)查:除非在必要情況下,不應(yīng)要求油漆檢查員向除甲方之外的人員就是否采取某種防護(hù)工藝的效果發(fā)表意見(jiàn)。知識(shí)油漆檢查員應(yīng)當(dāng)充分掌握下列知識(shí):-典型的位置問(wèn)題(車間、現(xiàn)場(chǎng))-鋼材的處理和清潔方法-油漆以及其他防護(hù)涂料的施工方法-油漆涂料的功能機(jī)理-油漆涂料的特點(diǎn)-相關(guān)代碼、國(guó)家法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)油漆檢查員應(yīng)當(dāng)大體掌握下列知識(shí):-典型的設(shè)計(jì)要求-適當(dāng)?shù)牟牧霞夹g(shù)-
4、腐蝕原理-陰極保護(hù)-根據(jù)應(yīng)用范圍,用于表面處理和涂料施工的設(shè)備-鋅、鋁及其合金的熱噴涂施工-油漆涂料的癥狀以及/或者崩潰模式-與健康和環(huán)境有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)要素-正確的廢物處置技能油漆檢查員應(yīng)當(dāng)能夠:-閱讀并理解規(guī)格書(shū)-根據(jù)規(guī)格書(shū)進(jìn)行安排并開(kāi)展工作-所有跟工作有關(guān)的檢驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)和使用-使用跟工作相關(guān)的表格與標(biāo)準(zhǔn)-對(duì)下列相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估:鋼材的表面處理涂料和其他防護(hù)涂料的正確使用相容性(如,與其他油漆)一般情況下可以適用的設(shè)計(jì)條件(如連接、電偶、可用性、盒體以及其他 空心構(gòu)造等)裝配及生產(chǎn)方法環(huán)境分類(如腐蝕類別、腐蝕應(yīng)力等)表面狀況(如預(yù)處理底漆、鍍鋅、金屬化處理、現(xiàn)有的涂層系統(tǒng)等)位置(如車間或現(xiàn)
5、場(chǎng)、一般情況等)人員(如操作人員技術(shù)等)與規(guī)格書(shū)的差異所指出的健康安全和環(huán)保保護(hù)顏色及色卡正確的施工文件記錄和報(bào)告-確保產(chǎn)品在指定區(qū)域的正確施工,并編寫(xiě)這些區(qū)域的相關(guān)報(bào)告-編寫(xiě)檢查報(bào)告,并確保此類報(bào)告的正確發(fā)送-根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定竭盡所能解決矛盾任務(wù)我們所必須了解的是油漆檢查員,為建造者/分包商工作的除外,都屬于我們所說(shuō)的二級(jí)質(zhì)量控制體系。因此他們不必采取任何直接行動(dòng),對(duì)不符合規(guī)格書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)或者與優(yōu)良技術(shù)的要求和實(shí)踐不符的操作進(jìn)行糾正。二級(jí)質(zhì)量控制的內(nèi)容包括開(kāi)展隨機(jī)檢查,查看工作的正確完成與否。如果發(fā)現(xiàn)了差錯(cuò),就必須由建造者/分包商加以糾正。從事二級(jí)質(zhì)量控制的人員無(wú)權(quán)中止工作(安全理由除外),這是因
6、為像油漆檢查員這樣的二級(jí)質(zhì)量控制人員的職責(zé)就是觀察、監(jiān)督和報(bào)告。腐蝕引言腐蝕是由于材料與所在環(huán)境的相互作用而發(fā)生的自然變質(zhì)或損壞。腐蝕主要發(fā)生在金屬中,該術(shù)語(yǔ)用于描述金屬與氧氣之間的反應(yīng)。大多數(shù)人將腐蝕一詞和生銹聯(lián)系在了一起,但所有的材料都會(huì)發(fā)生表面變質(zhì)。盡管其中存在物理和機(jī)械因素的作用,但通常都是化學(xué)或電化學(xué)過(guò)程。由于更換腐蝕構(gòu)件和保護(hù)現(xiàn)有構(gòu)件而給社會(huì)造成的腐蝕成本預(yù)計(jì)每年約占一個(gè)縣的GNP的2-4%,雖然該百分比很可能偏高,但如果是正確的話,這就意味著對(duì)挪威來(lái)說(shuō)年成本將達(dá)到約30億美元。在美國(guó),據(jù)計(jì)算1985年的腐蝕成本超過(guò)100億美元。從這些可能的正確數(shù)字來(lái)看,每年腐蝕對(duì)社會(huì)造成的成本顯
7、然是巨大的。這些成本中有很大一部分是可以大幅度降低的,但由于大部分所發(fā)現(xiàn)的損壞都是由于人們對(duì)腐蝕以及有利于發(fā)生腐蝕的條件缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。人們往往沒(méi)能對(duì)材料進(jìn)行正確的選擇,而對(duì)同種材料的保護(hù)也往往不夠充分。金屬的腐蝕通常僅局限于表面。有些情況下,如鋁材,表面會(huì)形成一個(gè)氧化層,成為阻止其進(jìn)一步接觸氧氣的阻擋層,從而抑制了腐蝕的發(fā)生。干燥空氣中鐵的氧化層薄得都無(wú)法用肉眼看見(jiàn),它為鐵提供了保護(hù)。但在潮濕的情況下,就會(huì)形成氧化鐵的氫氧化物,鐵就會(huì)變得多孔,可以吸收氧氣,使腐蝕得以進(jìn)行。人們數(shù)十年來(lái)一直在努力通過(guò)向純金屬中添加其他物質(zhì)來(lái)抑制或者阻止金屬的腐蝕,取得了不同程度的成功。向鐵中所添加的微量物質(zhì)可
8、能加快腐蝕的速度,但一些其他物質(zhì)則可能抑制腐蝕。在黃銅中添加鋁可以使它更耐腐蝕。采用不容易發(fā)生腐蝕的材料解決腐蝕問(wèn)題的缺點(diǎn)在于與原來(lái)的金屬相比,其物理性能往往會(huì)有所缺失,或者由于合金的成本而導(dǎo)致成本增加。最常用的防腐方式就是給需要保護(hù)的金屬外加一個(gè)有耐受能力的表面涂層(或者敷層)。此類涂層所使用的材料各不相同,但最常用的是油漆、塑料、橡膠、陶瓷以及通過(guò)各種方式(如電鍍、熱浸鍍鋅、噴涂等)施用在表面上的其他金屬,如鋁、鋅、鉻或鎳等。在使用防護(hù)性涂層系統(tǒng)保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)免遭腐蝕時(shí),所有的相關(guān)人員,從構(gòu)件的設(shè)計(jì)師、油漆工人一直到涂料檢查員都至少必須對(duì)腐蝕及其影響因素有基本的了解。這些化學(xué)知識(shí)是不可或缺的
9、?;瘜W(xué)反應(yīng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的研究構(gòu)成了所有化學(xué)的基礎(chǔ),不論是有機(jī)還是無(wú)機(jī)的。所有的化學(xué)反應(yīng)都涉及到分子內(nèi)或者分子之間化學(xué)鍵的形成和斷裂,從而形成了不同的物質(zhì)。化學(xué)被人們定義為物質(zhì)的科學(xué)研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和屬性,以及存在于其自身或自身與其他物質(zhì)的產(chǎn)生新物質(zhì)或者變樣物質(zhì)的反應(yīng)。當(dāng)氫氣和氧氣結(jié)合形成我們稱為水的化合物時(shí),一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)就發(fā)生了。從分子的層面上來(lái)看,這是由于兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子形成一個(gè)化學(xué)鍵,產(chǎn)生了水(H2O)。我們常常把化學(xué)反應(yīng)與物理變化混為一談,這應(yīng)加以避免。狀態(tài)的改變是物理變化,這經(jīng)常與化學(xué)變化混淆。和大多數(shù)物質(zhì)一樣,水由于受外部影響的誘導(dǎo),如壓力、氣溫等,可以以各種狀態(tài)存在。
10、當(dāng)加熱到沸點(diǎn)以上時(shí),水就轉(zhuǎn)化為蒸汽,而當(dāng)冷卻到凝固點(diǎn)以下時(shí),就會(huì)結(jié)成冰。各種狀態(tài)的水形態(tài)各異,物理屬性也各不相同,但它還是H2O?;瘜W(xué)反應(yīng)與能量有關(guān),在化學(xué)反應(yīng)中,不是需要能量來(lái)開(kāi)始或者維持化學(xué)反應(yīng),就是反應(yīng)將釋放能量?;瘜W(xué)反應(yīng)所釋放的能量被稱為放熱,而反應(yīng)所需要的能量被稱為吸熱?;瘜W(xué)反應(yīng)中所涉及的能量形式可能包括熱量、壓力、輻射、電能等,但是當(dāng)我們具體討論涂料的化學(xué)反應(yīng)時(shí),我們主要探討的就是熱能。氫氧之間形成水的反應(yīng)會(huì)釋放出一定量的熱能。因此該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。水分子一旦形成,僅僅通過(guò)水的冷卻(放出熱量)我們是無(wú)法打開(kāi)原子之間的化學(xué)鍵的。只有將與原反應(yīng)所釋放的相同的能量(例如以電能的形式)歸還
11、給水,斷開(kāi)將氫氧原子結(jié)合在一起的化學(xué)鍵,這個(gè)鍵才能打開(kāi)。后一種反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)是通過(guò)在反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)化學(xué)屬性的變化來(lái)加以鑒別的。這種屬性的變化可能非常復(fù)雜,一般還很持久。食鹽(NaCl)溶化時(shí),在溶液中通入直流電就能分解成元素。在負(fù)極上,我們將得到銀色的熔化金屬鈉(Na),而在正極上我們將得到釋放出來(lái)的黃綠色有毒氯氣(Cl)。從上述例子我們可以看出食鹽的融化僅僅發(fā)生了物理變化,而只有當(dāng)我們將電流通過(guò)溶液時(shí)才得到了化學(xué)屬性的改變。這種變化實(shí)際上是非常復(fù)雜的,因?yàn)閮煞N元素之間化學(xué)鍵的打開(kāi)使食鹽從一種無(wú)害的物質(zhì)變成了兩種基本元素,其中一種還具有很強(qiáng)的毒性。何為腐蝕?對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō),腐蝕只
12、不過(guò)就是棕紅色的鐵銹而已,是鋼鐵受到腐蝕時(shí)所形成的副產(chǎn)物。盡管這種鐵銹是最常見(jiàn)的腐蝕副產(chǎn)物,但我們還發(fā)現(xiàn)了銅發(fā)生腐蝕時(shí)形成的綠的銹蝕(銅銹)(盡管這種銹斑大部分情況下被看作所謂的“銅綠”)和鋅發(fā)生腐蝕時(shí)形成的白色“銹蝕”。為什么我們?cè)跇?gòu)件中所使用的材料會(huì)以這種形式發(fā)生損壞呢?回到金屬上來(lái),我們知道大部分金屬都是通過(guò)向礦石中加入大量的能量而形成的。在它的自然狀態(tài)下,礦石與其他各種元素,如碳或硫等,聯(lián)結(jié)在一起。金屬的自然狀態(tài)是最穩(wěn)定的,而且不容易發(fā)生腐蝕。而在金屬(如鋼或鋁)的生產(chǎn)過(guò)程中,我們改變了礦石的自然狀態(tài),使其接觸大量的能量,不論是在高爐、電爐還是在電解過(guò)程中。這部分能量的加入使礦石被分解
13、成為了形成熔融狀態(tài)的純金屬單獨(dú)元素以及其他不需要的殘留產(chǎn)物,通常被我們稱為爐渣。金屬?gòu)臓t渣中被分離出來(lái),冷卻到固態(tài)。在這一固態(tài)情況下,金屬非常容易發(fā)生腐蝕,且其殘留能量處于高水平。制作工藝,如軋制或擠壓等,可能向金屬施加額外的能量。鋼板的軋制要讓紅熱的鋼材接觸氧氣,在鋼材表面形成一個(gè)氧化層。這層氧化鐵被稱為氧化皮。當(dāng)氧化皮保持完好時(shí),就能保護(hù)鋼材,但氧化皮是非常易脆的,暴露在室外就會(huì)迅速開(kāi)裂和分解,從而使鋼材遭受腐蝕。腐蝕的副產(chǎn)物鐵銹在組分上與鐵礦石是非常相似的,因此比鋼鐵更加穩(wěn)定。鐵銹的能量水平要比后者更低,非常接近于鐵礦石自然存在狀態(tài)下的能量水平。腐蝕理論金屬的腐蝕是需要電導(dǎo)液或?qū)щ娢镔|(zhì)的
14、一個(gè)電化學(xué)過(guò)程,也就是我們所說(shuō)的電解液和氧氣。水常常被作為電解液(海水是非常好的電解液),甚至冷凝水或者是雨水通過(guò)吸收大氣中或者基材表面上污染物中的顆粒,也可以導(dǎo)電。電解液就是具有導(dǎo)電性的液體。接觸導(dǎo)體如其他金屬或者電解液時(shí),金屬很容易釋放出被稱為電子的帶電顆粒。物質(zhì)釋放出一個(gè)或一個(gè)以上電子,就會(huì)因?yàn)樵雍酥姓娮拥拇嬖诙鴰д姟N针娮拥奈镔|(zhì)會(huì)由于電子的負(fù)電荷而帶負(fù)電。帶正電或者負(fù)電的物質(zhì)被稱為離子。在一些金屬中,這種趨勢(shì)很弱,如鉑或金等。電子釋放量很少的此類金屬被命名為貴金屬。其他帶有離子釋放趨勢(shì)強(qiáng)烈的金屬,比如鋁或鋅等,都被命名為賤金屬。如果將兩種金屬浸沒(méi)在電解液,但不直接接觸,那么這兩
15、種金屬就會(huì)以一定的速率發(fā)生腐蝕。但如果兩種金屬有直接接觸,那么其中的賤金屬腐蝕速度就會(huì)明顯加快,而貴金屬的腐蝕速度就會(huì)減慢或者被抑制。腐蝕速度取決于若干因素,例如所涉及金屬的種類、與電解液的接觸時(shí)間、電解液的成分、基材表面上的污染物等。試想將鋼直接接在銅上,并浸泡在一種電解液中。當(dāng)一個(gè)鐵原子被釋放到表面上時(shí),它會(huì)釋放出兩個(gè)電子,并成為鐵離子(Fe+)。釋放電子的一側(cè)被稱為陽(yáng)極。陽(yáng)極通過(guò)腐蝕被消耗。電子(帶負(fù)電)通過(guò)鋼傳輸給銅,而銅就成為了陰極。陰極形成氫氧根離子。這些離子將與鐵離子發(fā)生反應(yīng),然后與空氣或者電解液中的氧氣發(fā)生反應(yīng),形成鐵銹,或者含水氧化鐵(Fe2O3; Fe3O4 + H2O)。
16、我們?cè)陔姵刂芯屠昧诉@種現(xiàn)象。傳統(tǒng)電池就是將碳棒或者石墨棒浸在電導(dǎo)性物質(zhì)(電解液)中。極棒和電解液都包裹在鋅殼中。極棒和鋅殼都與電線(極)相連接。如果將合適的小燈泡接在兩極上,燈泡就將被點(diǎn)亮。電池釋放出電流。一段時(shí)間后,隨著鋅殼(陽(yáng)極)被溶解耗盡(即,腐蝕),這種電流的釋放就將終止。賤金屬會(huì)被溶解,并在陽(yáng)極釋放出電能。這部分能量將被陰極所吸收。對(duì)于腐蝕的發(fā)生來(lái)說(shuō),并不一定要像上面的例子那樣,將兩種不同的金屬連接在一起。鋼實(shí)際上是一種合金,當(dāng)它暴露在戶外環(huán)境中時(shí)就會(huì)發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵陲@微鏡下看來(lái),鋼的成分并不均勻。所有的鋼材上都存在包含貴和賤金屬顆粒的微小區(qū)域。如果不對(duì)鋼材進(jìn)行涂裝,并使其接觸
17、電解液,那么氧化皮、石墨或者其他貴物質(zhì)的顆粒就會(huì)形成很小的陰極,而鋼本身將成為陽(yáng)極。這些區(qū)域就形成了微小的“電池”,發(fā)生腐蝕。腐蝕將溶解陽(yáng)極(鋼材本身),并保留陰極完好無(wú)缺。然而,必須指出的是,陰極周圍的電解液性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變,成為堿性(pH值增大)。反應(yīng)過(guò)程如下所示:鐵 +氧氣 +水 + 能量 鐵離子 + 氫氧根離子 = 氧化鐵 + H2O除了在陰極形成氫氧根離子外,還可能發(fā)生其他反應(yīng)。在酸性溶液或者酸中,會(huì)生成氫氣。貴金屬還可能通過(guò)溶液分解出來(lái),沉積在陰極的金屬上。電流序列(金屬活動(dòng)序列)金屬的耐腐蝕性就是指金屬在環(huán)境中抵抗腐蝕的能力。金屬或合金的耐久性取決于金屬本身以及對(duì)其所施加的影響。所
18、有的金屬或者合金都包含一定數(shù)量的殘留能量。這部分殘留能量是可以進(jìn)行測(cè)定的(以伏特計(jì))。這種測(cè)定值被稱為電勢(shì)或者電壓。兩種金屬之間的電勢(shì)差可以用伏特表來(lái)測(cè)定,但如果我們想測(cè)定單獨(dú)或者一起測(cè)定某種金屬的電勢(shì)的話,我們就需要使用參考電極了。參考電極的作用就像零刻度一樣。這里的參考電極是指標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)。它在所定義的電解液中0oC時(shí)的電勢(shì)為0伏。為了測(cè)定海水中的電勢(shì),應(yīng)使用下列參考電極。電極電解液電勢(shì)銀/氯化銀Ag/AgCl海水約為+ 0.25 V銅/硫酸銅Cu/CuSO4海水約為+ 0.30 V兩種參考電極的電勢(shì)都高于氫電極。金屬和金屬合金可以根據(jù)其抗腐蝕能力進(jìn)行排列,就是我們所謂的電流序列(
19、金屬活動(dòng)序列)表。這種金屬活動(dòng)序列表是通過(guò)測(cè)定金屬或者合金在定義環(huán)境中的電壓或者電勢(shì)而建立的。金屬浸沒(méi)在海水中的活動(dòng)序列是最常見(jiàn)的,而且從中我們可以迅速確定當(dāng)連接在另一種金屬上時(shí),哪種金屬會(huì)發(fā)生腐蝕。電勢(shì)低于另一種金屬的金屬被認(rèn)為不如另一種貴。當(dāng)兩種金屬連接在一起時(shí),最好要盡量減少腐蝕的發(fā)生。如果無(wú)法隔絕金屬直接的電學(xué)接觸的話,則應(yīng)該盡可能減小兩種金屬的電勢(shì)差。如上所述,腐蝕過(guò)程的推動(dòng)力就是金屬之間的電勢(shì)差。電勢(shì)差越大,賤金屬的腐蝕就會(huì)越嚴(yán)重。由于兩種金屬之間的電勢(shì)差或者合金本身內(nèi)部的電勢(shì)差造成的腐蝕,被稱為電流/雙金屬腐蝕。金屬的腐蝕很大程度上取決于金屬所接觸的介質(zhì)。鋁合金和不銹鋼在城市里或
20、者工業(yè)大氣環(huán)境中不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。然而,同種金屬接觸海水時(shí)則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。有些金屬或合金的電勢(shì)可能不是固定的。這是因?yàn)檫@些金屬被一層很薄的保護(hù)氧化層所覆蓋。只要氧化層保持完好,它就能實(shí)現(xiàn)我們所說(shuō)的金屬的鈍化。如果氧化膜遭到破壞或者被去除,金屬的電勢(shì)就會(huì)發(fā)生變化,金屬就會(huì)進(jìn)入我們所說(shuō)的活性狀態(tài)。由于氧化膜的去除而降低其耐腐蝕性能。含有這種鈍化膜的合金包括不銹鋼和耐酸鋼、鎳鋁合金等。水和氧氣的充足供應(yīng)將重新形成氧化膜,但如果金屬表面受到污染或者是臟的,那么氧氣的供應(yīng)可能受到影響,并發(fā)生腐蝕。如果在外部條件影響下,兩種相似金屬的電勢(shì)發(fā)生了改變,那么就可能發(fā)生電流/雙金屬腐蝕。供氧的變化就是此類外部
21、影響中的一個(gè)例子。下表說(shuō)明了某些針對(duì)商業(yè)用途的金屬材料在海水中的電流序列,列表最頂端為電勢(shì)最高的材料。電勢(shì)高說(shuō)明防腐蝕能力強(qiáng)。貴金屬(陰極)鉑金石墨鈦銀耐熱鎳基合金(62 Ni, 18 Cr, 18 Mo)鎳基合金C (62 Ni, 17 Cr, 15 Mo)18-8-3 不銹鋼(鈍化)18-8 不銹鋼(鈍化)Inconel合金 (80 Ni, 13 Cr, 7 Fe)鎳(鈍化)銀焊料蒙乃爾銅-鎳合金 (70 Ni, 30 Cu)銅鎳合金 (60-90 Cu, 40-10 Ni)青銅合金(Cu-Sn)銅黃銅合金 (Cu-Zn)耐熱鎳基合金 (66 Ni, 32 Mo, 1 Fe)鎳基合金(60
22、 Ni, 30 Mo, 6 Fe, 1 Mn)Inconel合金(活性)鎳(活性)錫鉛鉛-錫焊料18-8-3 不銹鋼(活性)18-8 不銹鋼(活性)耐鎳鑄鐵鉻基不銹鋼11-30 Cr(活性)鑄鐵鋼或鐵2024鋁 (4.5 Cu, 1,5 Mg, 0.6 Mn)鎘純鋁鋅鎂及鎂合金賤金屬(陽(yáng)極)表格中分為一組的合金可以同時(shí)使用,對(duì)兩種金屬都不存在發(fā)生嚴(yán)重電流腐蝕的危險(xiǎn)。腐蝕性環(huán)境與pH值的影響在干燥的內(nèi)部空間里,發(fā)生腐蝕的危險(xiǎn)是很小的。但一旦暴露在室外,受到環(huán)境的影響作用,如日曬、雨水污染和氣生污染等都會(huì)使情況發(fā)生改變,通常這些影響會(huì)提高大部分金屬的腐蝕速率。氣生污染尤其會(huì)產(chǎn)生不利影響。相當(dāng)多從工
23、業(yè)排放到大氣中的氣體,不是酸性或堿性物質(zhì),就是將轉(zhuǎn)化成為酸性或堿性物質(zhì)。這些物質(zhì)通常為水溶液會(huì)對(duì)金屬以及其他構(gòu)件材料造成腐蝕。當(dāng)我們需要說(shuō)明溶液的酸堿性時(shí),我們會(huì)測(cè)定溶液的pH值。通常這一數(shù)值的測(cè)定范圍為0-14,如下圖所示。pH值范圍: 酸性 中性 堿性0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14純水的pH值為7,說(shuō)明溶液處于中性。pH值低于7為酸性溶液,而pH值高于7為堿性溶液。酸堿度是按照對(duì)數(shù)構(gòu)建的,也就是說(shuō),從中性開(kāi)始,前進(jìn)或者后退一個(gè)單位,溶液的濃度就將增加10倍。pH值為4的溶液濃度將是pH值為7的溶液濃度的10 x 10 x 10 = 1000倍。一般來(lái)說(shuō)
24、金屬的腐蝕在酸性或者堿性溶液中會(huì)有所加劇。鋁和鋅在堿液中的腐蝕速率會(huì)加快,而鋼接觸堿液時(shí),則會(huì)在鋼材表面上形成一層氧化鐵薄膜,而發(fā)生鈍化。這種鈍化膜能為耐腐蝕提供良好的保護(hù)。大部分金屬在酸液中都將被迅速耗盡。據(jù)有關(guān)發(fā)現(xiàn),當(dāng)鋼筋嵌在混凝土中時(shí),鋼材在堿性環(huán)境中會(huì)發(fā)生鈍化。只要混凝土保持堿性,鋼筋就不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。由于氣生污染物被溶解在雨水或者冷凝液水中,常常會(huì)形成酸,導(dǎo)致對(duì)基材表面的腐蝕。暴雨將沖刷掉此類污染物,但小雨和冷凝液卻無(wú)法做到這一點(diǎn)。灰塵和鹽等污染物能夠吸收水分(這些污染物是吸濕性的),從而延長(zhǎng)潮濕時(shí)間。這也正是位于降水極少但總體濕度很高的區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件可能發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的原因所在。腐蝕
25、類型基本上,所有的腐蝕都是物質(zhì)的原子核周圍殼體向外散出一個(gè)或一個(gè)以上的電子,于是留下了一個(gè)帶正電的離子。因此,在幾乎所有的情況下,腐蝕都是電流性/雙金屬的。盡管如此,由于腐蝕本身有多種表現(xiàn)形式,而腐蝕的開(kāi)始和傳播又在很大程度上受到外力的影響,因此為了加以互相區(qū)別,我們又對(duì)腐蝕的這些子形式進(jìn)行了命名。各種腐蝕類型形式的系統(tǒng)清單列舉如下:腐蝕并使受影響區(qū)域均勻變薄的腐蝕類型:一般/均勻腐蝕大氣腐蝕電流/雙金屬腐蝕雜散電流腐蝕一般生物腐蝕液狀金屬中的腐蝕高溫/熱電腐蝕在特定區(qū)域金屬穿透率很高的局部腐蝕:點(diǎn)狀腐蝕裂縫/沉積/氧濃差腐蝕絲狀腐蝕局部生物腐蝕化學(xué)腐蝕受合金化學(xué)和熱處理影響的冶金影響腐蝕:粒
26、間/晶體間腐蝕脫合金成分腐蝕/選擇性腐蝕機(jī)械分解:沖刷腐蝕磨損侵蝕氣穴現(xiàn)象跌落沖擊腐蝕腐蝕疲勞環(huán)境導(dǎo)致的開(kāi)裂:應(yīng)力腐蝕龜裂(SCC)氫脆化液狀金屬脆化固體金屬引發(fā)的脆化仔細(xì)研究更為常見(jiàn)(也更加重要)的那些腐蝕類型,我們發(fā)現(xiàn):一般腐蝕在金屬表面平均擴(kuò)散的腐蝕被稱為一般腐蝕。此類腐蝕中金屬的消耗是相當(dāng)平均的。我們發(fā)現(xiàn)同一表面上同時(shí)發(fā)生了陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。這是由于金屬表面上的外來(lái)元素,或者鋼合金中電勢(shì)能不同的各種元素,或者電解液的不同,造成各部分勢(shì)能各不相同的緣故。從技術(shù)角度來(lái)看,這類腐蝕并不會(huì)造成特別的難題。通過(guò)許多試驗(yàn)都可以對(duì)腐蝕速度進(jìn)行非常精確的計(jì)算,并對(duì)不同金屬制成的構(gòu)件的使用壽命進(jìn)行精確
27、的估算。如果某構(gòu)件中的鋼材以每年0.05mm的速度被均勻腐蝕,那么鋼材厚度減少2mm就將耗費(fèi)40年時(shí)間。如果保持結(jié)構(gòu)完整(安全)性所需的鋼材厚度為7mm,而構(gòu)件的壽命估計(jì)為40年,那么就需要使用初始厚度為9mm的鋼材用于該物品的制造。通過(guò)下列的一種方法,可以延緩一般腐蝕的發(fā)生:-選擇合格材料-陰極保護(hù)-涂裝-添加抑制劑(只用于長(zhǎng)期接觸液體的系統(tǒng))-改變環(huán)境條件(如除濕等)大氣腐蝕這種腐蝕是一般腐蝕的子類型。它只發(fā)生在大氣條件下(一般腐蝕還可能發(fā)生在浸沒(méi)條件下),而且它的腐蝕速度雖然較為緩慢而且可以預(yù)測(cè),但在很大程度上受到大氣腐蝕環(huán)境的影響。隨著氧化層在發(fā)生腐蝕的金屬表面上的積累不斷增加,氧氣無(wú)
28、法進(jìn)入金屬表面,腐蝕速度也就減慢了。電流/雙金屬腐蝕當(dāng)在電解液中的兩種材料之間存在導(dǎo)電接觸時(shí),就會(huì)發(fā)生電流/雙金屬腐蝕。這是最常見(jiàn)的腐蝕類型之一,可能也是最危險(xiǎn)的一種。其危險(xiǎn)在于,在條件允許的情況下,在腐蝕電池中作為陽(yáng)極的金屬的腐蝕速度非常迅速并無(wú)法控制。陽(yáng)極的腐蝕在接觸點(diǎn)處是最嚴(yán)重的,其腐蝕程度會(huì)隨著與接觸點(diǎn)距離的增加而減小。腐蝕損壞的外觀各異,并取決于多種因素。其中兩種金屬的面積關(guān)系以及電解液的導(dǎo)電率是至關(guān)重要的。陰極表面積大而陽(yáng)極表面積小,陽(yáng)極的腐蝕就會(huì)加快而且非常嚴(yán)重。另一方面,陰極小而陽(yáng)極大,陽(yáng)極的腐蝕速度就較慢。電流/雙金屬腐蝕的推動(dòng)力是兩種相關(guān)金屬之間的電勢(shì)差,電勢(shì)差越大,腐蝕速
29、度就越快。從在海水中的電流序列表中我們可以相當(dāng)精確地預(yù)測(cè)出發(fā)生電流/雙金屬腐蝕的危險(xiǎn)性?;瘜W(xué)品輪液艙中的不銹鋼加熱盤(pán)管是應(yīng)該與支柱上不含有害物質(zhì)的鋼制支架隔開(kāi)的,但工人在安裝加熱盤(pán)管時(shí),忘了使用隨附的特氟綸墊片。在過(guò)了很短的時(shí)間后,支架和支柱發(fā)生了腐蝕損壞,造成盤(pán)管發(fā)生松動(dòng)和斷裂。幸運(yùn)的是沒(méi)有造成事故,但必須支付更換支柱、支架以及(部分)盤(pán)管的成本。船只也必須停用一段時(shí)間,又進(jìn)一步增加了損失。電流/雙金屬腐蝕可以通過(guò)以下措施得到緩解:-采用合適的電焊條-避免不良的金屬接觸-將材料彼此絕緣-使用屏蔽涂料或者油漆-避免金屬離子在表面的沉積-縮短金屬浸沒(méi)在電解液中的時(shí)間點(diǎn)狀腐蝕點(diǎn)狀腐蝕就外觀來(lái)看是金
30、屬表面點(diǎn)狀或孔洞狀的局部損壞。此類腐蝕損壞在不利條件下,將極為迅速地?cái)U(kuò)散,因此給安全造成很大的危險(xiǎn)性。金屬表面上的損壞是從表面鈍化層很小的局部分解開(kāi)始的,并在該點(diǎn)處發(fā)生了劇烈的分解。點(diǎn)狀腐蝕主要有兩類,也就是腐蝕坑表面開(kāi)口較大、對(duì)金屬的滲透較淺的類型,以及表面開(kāi)口較窄、深入滲透金屬的類型。其中后一種類型更為危險(xiǎn),據(jù)觀察發(fā)現(xiàn),這種腐蝕可以在3-4個(gè)月內(nèi)滲透達(dá)到6mm。點(diǎn)狀腐蝕往往難以被發(fā)現(xiàn),這是因?yàn)楦g坑常常會(huì)被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋。在含有氯化物的環(huán)境中部分金屬很容易發(fā)生此類腐蝕,應(yīng)當(dāng)避免將此類金屬用于長(zhǎng)期接觸海水的構(gòu)件,如盤(pán)管系統(tǒng)等。同時(shí)當(dāng)為像化學(xué)加工業(yè)這樣的產(chǎn)業(yè)指定材料時(shí),應(yīng)注意材料的選擇。陽(yáng)極表
31、面積與陰極相比的相對(duì)大小在決定腐蝕速度時(shí)具有決定性作用。表面積差異越大,腐蝕速度越快。這種情況尤其適用于氧化膜或者材料本身中的雜質(zhì)。含有原來(lái)某種金屬的完整殘留物的合金在浸沒(méi)在電解質(zhì)中時(shí)必然會(huì)發(fā)生點(diǎn)狀腐蝕。由于氯離子對(duì)氧化膜的破壞,不銹鋼一般要比低碳鋼遭受更大腐蝕。氧化膜上的脆弱區(qū)域首先受到影響,然后鈍化面積與活性面積之間的比例將增大。低碳鋼表面上缺陷點(diǎn)的數(shù)量通常會(huì)比較多,從而造成陽(yáng)極和陰極之間的比例較小。點(diǎn)狀腐蝕一般發(fā)生在金屬總體被鈍化,但局部處于活性狀態(tài)的小塊區(qū)域。點(diǎn)狀腐蝕也可能是由于電流/雙金屬腐蝕所引起的。在較貴金屬離子沉積在較賤的材料的金屬表面上時(shí),可能發(fā)生這種情況。例如銅離子沉積在不
32、銹鋼或者鋁的表面上。一艘鋁制小舢板用含有氧化亞銅的防污漆進(jìn)行噴涂,但鋁與含銅防污漆之間沒(méi)有任何底層油漆用于隔離。在海上航行了一個(gè)夏天之后,鋁就已經(jīng)被腐蝕得使船只無(wú)法安全涉足了。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,含有大量鉻、鎳或鉬的材料能夠耐受點(diǎn)狀腐蝕。因此應(yīng)當(dāng)選擇含有大量此類物質(zhì)的材料用于制作接觸含有氯化物的環(huán)境的構(gòu)件。人們常常使用含有銅鎳或銅鈦合金的特殊不銹鋼或耐酸鋼。點(diǎn)狀腐蝕可以通過(guò)以下措施加以緩解或者消除:-改進(jìn)材料選擇-改變腐蝕環(huán)境裂縫/沉積腐蝕在充滿了電解液的狹窄空間內(nèi)人們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)一種特殊的局部腐蝕類型,裂縫腐蝕。發(fā)生裂縫腐蝕的一個(gè)條件就是裂縫中的電解液處于停滯狀態(tài)。一般為鈍化狀態(tài)或者很容易發(fā)生鈍化的金屬
33、最容易發(fā)生這種腐蝕。此類金屬包括不銹鋼、鋁和堿性環(huán)境中的低碳鋼。裂縫腐蝕的主要控制因素是鈍化金屬表面的氧氣供應(yīng)量不足。容易發(fā)生腐蝕的典型區(qū)域包括法蘭、螺栓盤(pán)、螺栓和螺絲頭、重疊焊縫、熱軋夾層等。裂縫腐蝕還可能發(fā)生在金屬被沙土、灰塵、泥漿和海洋植物所覆蓋的情況下。在后一種情況下,也就是金屬被覆蓋的情況下,裂縫腐蝕也被稱為厭氧腐蝕或者沉積腐蝕。全世界各個(gè)港口的水往往污染都非常嚴(yán)重。當(dāng)將這樣的港口水載入壓載艙時(shí),污染物中的殘留物以及水中的懸浮顆粒,如沙子、泥漿、油脂和有機(jī)物等,就會(huì)沉積在壓載艙內(nèi)部,尤其是艙內(nèi)的水平面上。這些沉積物都是吸濕性的,可能導(dǎo)致船艙鋼材的嚴(yán)重腐蝕。船只一進(jìn)入開(kāi)放水域,在能夠取
34、到干凈的海水時(shí),就應(yīng)該由船員進(jìn)行有效的“清理”,也就是清空并沖洗所有的壓載艙。裂縫腐蝕可能通過(guò)采取下列實(shí)際防范措施而得到緩解:-材料必須通過(guò)焊接而不是螺栓或法蘭進(jìn)行連接-非長(zhǎng)期浸沒(méi)的區(qū)域應(yīng)把水排干-應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)銳利的點(diǎn)、邊緣和角落-聚集死水的區(qū)域應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整改-避免使用吸水性的包裝材料選擇性腐蝕合金會(huì)發(fā)生這種腐蝕。合金中的賤金屬被腐蝕并溶解。有兩種金屬特別容易發(fā)生此類腐蝕,那就是鑄鐵和黃銅。鑄鐵中含有3-4%的石墨,在一定條件下,鐵會(huì)為了石墨而犧牲自己,并在表面上留下一層石墨。該石墨層不具有任何機(jī)械強(qiáng)度,但物體看起來(lái)仍然是完整的。石墨可以輕而易舉地用小刀等工具去除。在黃銅中發(fā)生溶解的是鋅,而留下
35、的是不具備明顯機(jī)械強(qiáng)度的多孔銅層。鋅的溶解只會(huì)在黃銅的鋅含量超過(guò)15%時(shí)發(fā)生。當(dāng)鋅的含量超過(guò)這一水平時(shí),可以通過(guò)向合金中添加微量的其他材料,如0.05%的砷等,來(lái)避免鋅的溶解。應(yīng)力腐蝕(龜裂)像金屬元件的焊接、彎曲、冷變形或者電鍍這樣的生產(chǎn)工藝將使金屬局部受到張力或者應(yīng)力形式的能量。其中的一個(gè)例子就是管道的冷彎處理。應(yīng)力的能量留在了金屬中,并可能引起一般為開(kāi)裂形式的腐蝕。不銹鋼、鋁和黃銅特別容易發(fā)生此類腐蝕。互相接觸的材料熱膨脹系數(shù)的差異可能增加發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂(SCC)的危險(xiǎn)。如果在冷彎后進(jìn)行熱處理的話,就可以避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕也被稱為應(yīng)力腐蝕龜裂 (SCC)。紊流腐蝕幾乎所有的(90%)銅管
36、損壞都是紊流腐蝕造成的。這種腐蝕的起因是一定強(qiáng)度的局部紊流清除了銅表面的氧化膜,并在不斷破壞重新形成的氧化膜。這種腐蝕可能受限于一個(gè)局部點(diǎn),并在較短的時(shí)間內(nèi)穿透管壁。如果增大機(jī)械作用力的話,比如提高水的流速或者送入超過(guò)一定大小的含水氣泡,那么腐蝕的強(qiáng)度就會(huì)增大。這種形式的腐蝕往往很容易通過(guò)其外觀特征加以識(shí)別。在銅制品中,我們常常發(fā)現(xiàn)在面對(duì)水流方向一側(cè)表面的下方被切出了很尖的坑洞。這些坑洞可能是成組的,也可能是單個(gè)的。在銅合金中,如黃銅中,這些坑洞可能是馬蹄形狀的。我們發(fā)現(xiàn),這種腐蝕坑常常發(fā)生在靠近法蘭、彎管和分離器等的局部地方。紊流腐蝕可以通過(guò)下列方法加以避免:-將水的流速降低到可以去除氧化膜
37、的流速以下-盡量避免使用法蘭、彎管等腐蝕疲勞長(zhǎng)期受到彎曲、扭曲或者振動(dòng)等不同的機(jī)械作用,而同時(shí)可能發(fā)生腐蝕的金屬,在遭受比通常的機(jī)械作用低很多的情況下就會(huì)發(fā)生斷裂。這被稱為腐蝕疲勞。在低于所謂的疲勞極限的情況下,我們可以任意彎曲一根鋼線,但超過(guò)這一極限,鋼線就很容易被折斷了。船只推進(jìn)器上的大部分裂紋都是腐蝕疲勞造成的,而20世紀(jì)50年代英國(guó)彗星號(hào)飛機(jī)上機(jī)翼與機(jī)身連接處的疲勞開(kāi)裂所引發(fā)的問(wèn)題至今仍然令人記憶猶新。腐蝕疲勞可能通過(guò)下列方式得到緩解:-去除機(jī)械作用-加強(qiáng)構(gòu)件,使機(jī)械作用不超過(guò)疲勞極限-陰極保護(hù)表面處理對(duì)于“表面處理”,我們理解成為了油漆或涂料系統(tǒng)的施工而對(duì)金屬表面進(jìn)行處理的所有活動(dòng)和
38、方法。手頭的規(guī)格書(shū)或參考標(biāo)準(zhǔn)決定了處理的程度。對(duì)表面處理有相當(dāng)多的方法和設(shè)備,下面便是對(duì)相關(guān)方法與設(shè)備的討論。手工方法絕大多數(shù)人都曾經(jīng)通過(guò)使用鋼絲刷,刮刀或鶴嘴錘來(lái)除銹。但這些方法勞動(dòng)強(qiáng)度大也很累人,因此人們很快就厭倦了這些方法。這些方法效率低下,調(diào)查顯示:- 一把鋼絲刷大約可以去除氧化鐵層的5-10%- 一把鋼刮刀大約可以去除氧化鐵層的30-35%,但需要30次的來(lái)回運(yùn)動(dòng)或者可能是4045次的單次運(yùn)動(dòng)??偠灾竭_(dá)效果必須在鋼絲刷和刮刀上加上一定的壓力。在花費(fèi)巨大的人力45次刮擦一塊很小的區(qū)域之后,總共還有65-70%的氧化層未除盡, 顯然不是經(jīng)濟(jì)可行的辦法。用于手工表面處理方法的設(shè)備:-
39、 鋼絲刷鋼絲刷有多種類型,有2排,3排,4排或5排鋼絲型。單獨(dú)的直升手柄的鋼絲刷比那些在刷身上延長(zhǎng)出手柄的鋼絲刷耐用。- 鋼刮刀鋼刮刀有許多不同的形式和外形,或有或沒(méi)有可變換刀片。最常用的鋼刮刀包括角形刮刀,三角形刮刀,硬質(zhì)合金刮刀等。- 鶴嘴錘這些鐵錘的尾端都有一突出的尖點(diǎn),用于撞擊易脆的氧化鐵層以便部分去除它。- 砂紙或金剛砂紙這兩種砂紙都很有名,而且金剛砂紙的使用壽命比砂紙長(zhǎng),也更容易去除氧化層。當(dāng)處理現(xiàn)存油漆表面以備復(fù)涂時(shí),砂紙和金剛砂紙用量極大因而成本很高??紤]到單位時(shí)間內(nèi)表面處理生產(chǎn)量的有限性,上述的所有方法效率都很低而成本很高。只有在不能使用其他方法以及小面積的表面處理時(shí)才會(huì)考慮
40、使用人工處理方法。機(jī)械方法的效率也很低,從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),這些方法也應(yīng)該盡量避免。機(jī)械方法對(duì)于使用者而言,這些方法和工具使得從基材上除去氧化物和雜質(zhì)(部分或全部)變得更加便捷,因?yàn)椴恍枰麄兲嗟捏w力與能量。這些方法和工具也和人工方法一樣有很多的缺點(diǎn),比如同樣不能完全有效地去除氧化層。盡管使用電力或者風(fēng)力等外力驅(qū)動(dòng),這些方法仍然效率很低。- 氣錘這些氣錘既可像手工鶴嘴錘一樣使用,也可以旋轉(zhuǎn)使用。比較特殊的形式有旋轉(zhuǎn)式懸?guī)А? 撞針槍這是氣錘的一種變換,一些針替代了錘子,這些針通常有20100支,扎成一捆。這些針快速地撞擊表面以去除表面的氧化物和其他雜質(zhì)。使用合適的撞針槍清理鋼鐵表面,適合
41、施工無(wú)機(jī)物硅酸鋅也是可能的。- 刮刀有一種可以模擬手動(dòng)刮刀前后移動(dòng)的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)刮刀。- 打磨機(jī)研磨機(jī)是旋轉(zhuǎn)型的工具,上面安裝了鋼絲刷、各種形狀和材料的研磨圓盤(pán)以及砂輪。這些附加裝置能夠有效地去除氧化物,但是效率仍然很低?;鹧媲謇砟壳?,火焰除銹法已經(jīng)不常用,因?yàn)榇蠖鄶?shù)的鋼材已經(jīng)由離心噴砂機(jī)進(jìn)行過(guò)清理并且施工過(guò)預(yù)制底漆(以前稱車間底漆)?;鹧娉P可以達(dá)到如下目標(biāo):- 去除鋼材表面的氧化皮- 去除氧化物或把它們轉(zhuǎn)化為低害的狀態(tài)(從腐蝕的角度出發(fā))- 干燥鋼材表面- 燃燒有機(jī)污染物如油類和脂類- 在油漆施工之前加熱基材這種熱清理方法是通過(guò)在被清理表面上以一定的速度并保持一定的距離來(lái)移動(dòng)火爐(火焰)進(jìn)行的
42、。氧化皮和鋼鐵有不同的膨脹系數(shù),這個(gè)方法便是利用了這個(gè)原理。由熱量引起的張力導(dǎo)致氧化皮開(kāi)裂并從鋼鐵上剝落。表面溫度可達(dá)將近150度。在這個(gè)溫度下鋼材并無(wú)結(jié)構(gòu)上的變化,然而火焰除銹法不適用于厚度低于56mm的鋼材。噴射清理因?yàn)樵谇謇磉^(guò)程含有一些特殊的原理,雖然也是采用機(jī)械方法用于基材的清理,但噴射清理卻獨(dú)立于機(jī)械方法。噴射清理是利用動(dòng)能,然而上述的機(jī)械方法只是直接利用能量。噴射清理是在基材表面進(jìn)行微粒投擲撞擊。無(wú)論是采用風(fēng)動(dòng)作用噴射清理還是離心力噴射清理,在噴射清理過(guò)程中撞擊基材表面的微粒存儲(chǔ)著大量的能量,這些能量在與基材作用的過(guò)程中釋放出來(lái)。這種能量稱為動(dòng)能。計(jì)算這種能量的公式如下:e = 0
43、.5m v2其中動(dòng)能e是微粒質(zhì)量與微粒速度平方乘積的0.5倍。該公式可用于計(jì)算在給定空氣壓力下不同磨料(磨料不同,比重不同)的效率。除了質(zhì)量和速度外,微粒的外形以及噴砂嘴的長(zhǎng)度和類型對(duì)不同的噴射過(guò)程的效率也有一定的影響。噴射清理主要用于金屬表面的處理。但是,也用于金屬燒鑄模具的清理,家具表面油漆的去除,玻璃、陶瓷、石頭以及混凝土的各種裝飾處理。對(duì)于高拉力的鋼材采用圓形鋼球進(jìn)行噴射以降低鋼材表面過(guò)剩的張力,這個(gè)過(guò)程稱之為噴丸沖擊法。這個(gè)系統(tǒng)的原理和過(guò)去采用的錘打的方法一樣,圓形微粒以高速度噴射到待處理金屬部位的表面。微粒的沖擊引起表面呈放射狀地永久伸長(zhǎng)并超越拉力臨界點(diǎn)引起表面纖維的粘流。該部位的
44、金屬比它下面的金屬要強(qiáng)硬。噴丸沖擊法可用于不規(guī)則的零部件,因?yàn)椴捎脽崽幚砜赡芤鹱冃巍娡铔_擊法也可用于經(jīng)過(guò)加工、熱處理或打磨處理的最后一道工藝,往往在這些處理之后是只能采用搪磨或輕輕砂磨處理的。噴丸沖擊法的合理使用可延長(zhǎng)各種機(jī)器零件的使用壽命。使用實(shí)例如下:處理后的零件:延長(zhǎng)使用壽命:機(jī)軸板簧連桿盤(pán)簧(圓彈簧)齒輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)搖桿 900% 600%1000%1370%1500% 475%1400%而且,磨料噴射廣泛用于飛行器零件和渦輪零件的清理。但是所使用的磨料是有機(jī)物如碾碎的胡桃殼、櫻桃核。噴射設(shè)備通常使用的噴射設(shè)備有3種主要類型,我們根據(jù)它們不同的工作原理分類如下:- 風(fēng)動(dòng)式在這些裝置中,
45、磨料與來(lái)自磨料容器的高壓氣流通過(guò)混合閥和管路系統(tǒng)進(jìn)行混合。最后系統(tǒng)內(nèi)的磨料和空氣的混合物經(jīng)過(guò)噴嘴,磨料微粒噴射到待清理金屬表面。- 水噴射式中國(guó)3000萬(wàn)經(jīng)理人首選培訓(xùn)網(wǎng)站在這些設(shè)備中水成為清理介質(zhì),雖然磨料微粒可以加入水流中。水流以很高的壓力噴射到金屬表面。水噴射的分類如下:分類:噴嘴處水壓:低壓水清洗高壓水清洗高壓水噴射超高壓水噴射170 MPa (25,000 psi)* * =在這類設(shè)備中多數(shù)工作壓力為200-250 Mpa (30,000-36,000 psi),然而存在壓力為300 Mpa(45,000 psi)的超高壓水噴射設(shè)備。 現(xiàn)在水噴射設(shè)備領(lǐng)域有了很迅速的發(fā)展,更高水壓的泵
46、將很快面世。而且設(shè)備中水的使用量也有了迅速的降低,以下列出2種主要類型的泵:泵類型噴嘴壓力水消耗量三元活塞泵200 MPa (30000 psi)20 l/min線形二元活塞泵300 MPa (45000 psi)6 l/min水消耗量的減少為水噴射的在航使用打開(kāi)了大門(mén),多數(shù)船上的蒸發(fā)器便能供應(yīng)足夠的需水量。- 離心式這種設(shè)備稱為輪式研磨器,使用離心力噴射磨料流至金屬表面。磨料是通過(guò)軸加入快速旋轉(zhuǎn)的輪盤(pán)的,輪盤(pán)中的磨料通過(guò)一個(gè)開(kāi)口噴射到處于密閉膛的基材。鋼材被轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入這個(gè)密閉膛,從而將所有的表面都暴露于磨料“雨”,因?yàn)檗D(zhuǎn)運(yùn)器的上下(或兩側(cè))都有離心輪盤(pán)。輪式研磨器和風(fēng)動(dòng)噴射都能去除基材上氧化物
47、和(部分)其他雜質(zhì)。這種方法也能產(chǎn)生表面粗糙度(美國(guó)人稱錨定模式-anchor pattern)。高壓水噴射不能在金屬表面造成任何的表面粗糙度,這也限制了其對(duì)已有所需要粗糙度的基材上舊油漆的去除,或?qū)Ρ砻娲植诙扔幸蟮谋砻嫣幚矸矫娴膽?yīng)用。表面粗糙度定義為表面構(gòu)造(surface configuration)更恰當(dāng),表面構(gòu)造不僅涵蓋了表面輪廓(surface profile)也包括了基材表面單位面積上存在的表面特征量。 磨料最早是采用天然砂子用于磨料噴射,在當(dāng)時(shí)稱為噴砂。淡水砂被廣泛地應(yīng)用,在美國(guó)以著名的渥太華砂子作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在挪威,同樣出名的Wollstad砂也成為工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。將砂用作磨料已
48、有幾十年的歷史,然而,砂子中含有大量的硅石能夠引起硅肺病,操作人員完全暴露在沙土灰塵中的安全問(wèn)題引起重視,所以含有大量硅石的砂子已禁止使用或者慢慢淘汰。其他的噴射介質(zhì)也出現(xiàn)了,但是必須注意的是盡管它們不含大量硅石,灰塵的防護(hù)仍然是必要的。有棱角的噴射磨料稱為砂(grit)而圓形的噴射磨料稱為丸(shot)。我們根據(jù)磨料的種類、形狀、粒徑大小以及硬度進(jìn)行分類。磨料供應(yīng)商按ISO 11124 11127標(biāo)準(zhǔn)供貨。目前市場(chǎng)上有各種各樣的噴射介質(zhì),下表是一些最為常見(jiàn)的磨料:種類:磨料名稱:礦石, 天然類:- 硅石- 橄欖石 - 石榴石- 鋯石- 金剛砂礦石, 人造類:- -煤礦渣 - 硅酸鋁- 鐵礦渣
49、- 銅礦渣- -氧化鋁- 陶瓷玻璃- 碳化硅金屬類:- 鋼材(丸,砂和絲段)- 生鐵 (丸和砂)- 鋁- 青銅 (丸)有機(jī)物:- 聚苯乙烯珠- 尼龍珠- 胡桃殼 (圓形)- 櫻桃核 (圓形)- 橄欖核 (圓形)- 米殼 (碾碎)- 椰子殼 (圓形)- 杏仁殼 (圓形)- 玉米棒 (碾碎)- 燕麥殼 (圓形)其他:- 水- 冰晶體- CO2干冰- 發(fā)酵粉- 包裹著的海綿- 包裹著的鋅從上表不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在有各種各樣的噴射介質(zhì),完全能滿足不同的需求。上述提到的一些磨料如鋼丸和鋼砂,經(jīng)過(guò)清洗和灰塵分離后可重復(fù)使用。然而,多數(shù)磨料為消耗品,使用后不可再生。磨料噴射該術(shù)語(yǔ)通常都與風(fēng)動(dòng)噴射清理相聯(lián)系的。有兩種
50、最主要的類型即干磨料噴射和濕磨料噴射。濕磨料噴射還可分為濕噴射和砂漿噴射。上述的兩種方法使用同樣的設(shè)備,包括以下幾類:壓縮空氣流- 能夠保證設(shè)備正常運(yùn)行的足量的空氣供應(yīng)是必須的。若在現(xiàn)場(chǎng)有其他工作設(shè)備連接到同一氣源時(shí),顯然比噴射處理?yè)碛歇?dú)立的氣源的要不利得多,因?yàn)樵谝粋€(gè)大系統(tǒng)內(nèi)多用戶必然導(dǎo)致系統(tǒng)波動(dòng)大得多。噴砂清理取決于最小壓力和足夠體積的空氣穩(wěn)定供應(yīng),而在一個(gè)大系統(tǒng)內(nèi)以上兩者是無(wú)法保證的。- 壓縮的空氣通常進(jìn)入一個(gè)膨脹箱,這樣才能保證壓力的穩(wěn)定。- 來(lái)自膨脹箱的壓縮空氣導(dǎo)入噴射罐,而噴射罐的漏斗部分的壓力與系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過(guò)漏斗和管路的空氣壓力一樣。干磨料由于重力的作用通過(guò)卸砂閥落入主管道,然后由壓
51、縮空氣帶入軟管和噴嘴。- 對(duì)壓縮空氣進(jìn)行經(jīng)常的檢查以確認(rèn)是否存在水或者油是十分必要。在壓縮機(jī)上常常有油水分離器。膨脹箱和噴射罐以及其他設(shè)備也必須檢查??稍跉饬髑皯覓煲粡埡稚獍b紙用于檢查空氣中是否含有水或油。水和油會(huì)在紙上顯示出微小的點(diǎn)。而水點(diǎn)很快便會(huì)干掉,但是油點(diǎn)卻不會(huì)。- 壓縮空氣的供應(yīng)是采用直徑足夠大的管路(或軟管)。通??梢?jiàn)到直徑不足的管路或者軟管被用于空氣的供應(yīng)。謹(jǐn)記使用空氣作為能量源的時(shí)候,空氣的體積與保持有效的壓力一樣重要。噴砂罐- 罐本身的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單,其中有用于磨料的漏斗(容積大約80100L)。在壓縮氣體進(jìn)口,管分為兩部分,其中一部分通過(guò)壓力計(jì)與磨料漏斗相連而另一部分在漏
52、斗底部與卸砂閥相連。管路使得磨料和空氣的混合物進(jìn)入軟管,頂部的漏斗裝滿磨料。當(dāng)氣壓打開(kāi)時(shí),塞子關(guān)閉了漏斗頂部的開(kāi)關(guān)使得磨料受重力的影響而下降。漏斗內(nèi)的壓力與旁路管的壓力相當(dāng)。因此當(dāng)卸砂閥打開(kāi)時(shí),磨料便受重力作用而下降到氣流中。氣流帶著磨料和空氣的混合物經(jīng)過(guò)軟管(內(nèi)壁由加固橡膠制成)而進(jìn)入噴嘴。- 軟管通常制成有外部快速接口的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度,并使得管內(nèi)產(chǎn)生最小障礙。噴砂嘴市面上有多種噴嘴,但兩種主要的類型是直孔型和文丘里(Venturi)管。噴嘴由襯有碳化鎢的鋼材制成的。陶瓷和塑料(PVC襯有碳化鎢)制成的噴嘴也有使用。后者價(jià)格相對(duì)便宜,但若撞擊到基材易脆易碎。噴嘴的長(zhǎng)度和直徑對(duì)于它的效率是至關(guān)重要的
53、,顯然帶有大直徑的長(zhǎng)噴嘴的效率要比小直徑的短噴嘴的來(lái)得高(按單位時(shí)間的清理面積計(jì)算)。文丘里管噴嘴內(nèi)徑先是逐漸減小的,大約到噴嘴的一半,然后開(kāi)始增加內(nèi)徑。這樣設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)增加空氣的流速來(lái)增加磨料的速度。正確設(shè)計(jì)的文丘里管噴嘴會(huì)聚型的進(jìn)口的精確計(jì)算,連同窄路和分散區(qū)域的精確計(jì)算,使得出口處產(chǎn)生超音速的氣流。文丘里管加速空氣的流動(dòng),根據(jù)Bernoulli規(guī)則,高速度的氣流產(chǎn)生了低壓區(qū)域從而加速了磨料和氣體的混合。此外,磨料將更均勻流動(dòng)并在襯碳化鎢的噴嘴中產(chǎn)生較小的摩擦。離心輪式設(shè)備這類清理設(shè)備通常用于大量外形簡(jiǎn)單且相似物件的噴射清理,如鋼板和型材的噴射清理。這種離心清理裝置通常是所謂的預(yù)制底漆設(shè)備的一部分,物件經(jīng)清理后表面施工一度薄的預(yù)制底漆(也叫車間底漆)- 在板式底漆設(shè)備中,板材從倉(cāng)庫(kù)運(yùn)送至傳送帶。板材首先通過(guò)一個(gè)預(yù)熱區(qū),達(dá)到所需的溫度。這種預(yù)熱工藝一般是靠燒氣或油的加熱器來(lái)加熱的,不過(guò)有時(shí)也會(huì)使用電加熱器。- 然后,板材將進(jìn)入輪式研磨機(jī)。板的尺寸決定了輪子的使用數(shù)量,一般為68個(gè)。通過(guò)磨料顆
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