镀锌钢管锌层附着力差的原因分析及改进措施

陈凯张琦罗先锋

浙江金洲管道科技股份有限公司浙江湖州313000

摘要：镀锌钢管在使用过程或弯曲过程中会出现锌层开裂等缺陷，本文以实例的形式，给出了锌层附着力差产生的原因，并提出了相应的改进措施。优化工艺，得到了镀锌层附着力优良的产品

关键词：镀锌钢管；附着力；弯曲

引言

镀锌钢管现今主要的生产方式分为电镀锌法和热浸镀锌法。由于热浸镀锌法在生产效率上和产品质量上有着明显的优势而被广泛采用。本文所述的镀锌钢管均为热浸镀锌法生产出来的产品。镀锌钢管由于其表面的锌层在酸碱环境下具有抵抗锈蚀的能力，使得其在流体输送和气体输送方面有着重要的应用。但在实际环境中可能会出现各种情况比如环境恶劣，遭受碰撞或者不可抗力等因素导致锌层的开裂以及剥落，而这些缺陷将直接影响产品的可靠性和安全性，所以采取有效的改进措施是必要的。

1附着力的定义及检验方法

附着力是指两种不同物质接触部分的吸引力。镀锌钢管锌层附着力是指镀锌层与焊接钢管表面结合在一起的牢固程度。在成品检验过程中，我们用钢管弯曲机将镀锌钢管弯曲90°，观察锌层有没有发生剥落作为锌层附着力好坏的判断依据。镀锌管弯曲试验过程如下图1和下图2所示：

图2

2附着力差的表现及原因分析

将规格为DN25×2.8的镀锌钢管放在钢管弯曲机上进行弯曲。试验时，弯曲试样不带填充物，弯曲半径为钢管外径的8倍，使之弯曲90°，焊缝位于弯曲方向的外侧。试验后，观察弯曲方向的锌层，发现有锌层开裂及起皮现象，故判定为附着力不合格。镀锌层开裂见下图3：对其分析产生的原因，从生产过程一直到试验过程，都有其产生锌层附着力不合格的风险。

图3

2.1镀锌层本身与铁基体的附着力不好，导致镀锌层开裂和脱落。

镀锌钢管基体多为碳素结构钢，含有少量合金元素Si，Mn，Nr，Mo等。铁基体与锌层的结合力在先天条件下并不是最好的。另外镀锌层的厚度也影响附着力的好坏。经过大量实验研究表明，镀锌层越厚，附着力越差。

2.2热镀锌时温度过高

镀锌钢管采用的是热浸镀锌法，即将锌锭熔于高温锌锅中。由于锌锅的温度过高，会导致镀锌层的晶粒粗大，造成附着力不良的现象。实践证明，在锌液温度为455~465℃时，带钢入锌锅的温度维持在480～520℃的范围内，对形成具有良好黏附性的镀层最为有利。焊接钢管入锌锅温度增加，锌层附着力增加，因为热镀锌在反应界面上大量供热可加速Fe2Al5中间层形成，但温度过高将引起锌液超温和锌粒缺陷产生，同时带钢出锅后，铁锌继续向含铝的中间层扩散，形成富锌固溶体，粘附介质被破坏。同时由于合金层的增厚，锌层表变为暗灰色。

2.3镀锌层混入气体

在焊接钢管进入镀锌池前会经过酸洗池以去除表面的铁锈，而后进入烘干炉将表面的水分烘干。若生产线速度过快，会导致钢管表面的水分还未完整蒸干就进入镀锌池。此时生产出来的镀锌钢管在经过水淋冷却时，镀锌层内的气体不能及时析出，会在镀层内形成气泡，严重影响镀锌层与铁基体之间的结合。在成品发生碰撞或者弯曲时，镀锌层就会开裂，甚至出现整块掉落的缺陷。

2.4镀锌层中Al的溶解，以致Al3+在磷化槽中积聚，使磷化膜结晶粗大。

2.5钝化膜表面太光滑或有油污、水渍影响附着力。

2.6锌的二次生成物（碱式复盐）易溶于水，多数显示碱性，使用过程中，透过涂层的水与基板上的盐类发生溶解，破坏涂装涂层的附着力。

2.7锌在pH为9～11之内是比较稳定的，透过涂装涂层的水或水溶液的pH如果不在此范围内，锌则会溶解析出，从而影响涂装涂层的附着力。

3防止缺陷发生及改进措施

3.1控制镀锌层的厚度

在达到产品合格标准的前提下不要将镀锌层做的太厚。实践经验表明，镀锌层厚度做的越厚，锌层的附着力性能越差。故合理的控制镀锌层的厚度是很有必要的。控制厚度在验收标准的10%~20%之间，此时镀锌层的附着力为最优。

3.2控制锌锅的温度

不要将温度调的过高以使镀层晶粒粗大。实践证明，在锌液温度为455~465℃时，焊接钢管入锌锅的温度维持在480～520℃的范围内，对形成具有良好附着力的镀层最为有利。

3.3控制生产线烘干炉的速度

保证焊接钢管表面的水分充分蒸发。在镀锌过程中不被带入锌层中形成气泡或者缩孔。

3.4清洁钢管表面

对焊接钢管清洗系统进行改进，合理地配制酸洗槽内硫酸浓度，并对吹扫系统进行调整，使镀锌层在表面形成均匀，降低锌层表面缺陷的形成。同时定期对导轮进行清洗，防止导轮上的污渍对镀锌层表面的污染。

3.5保存在合适的PH范围内。

4结论

综上所述，为获得良好的镀锌层附着力，必须具备的条件有良好的钢板原材料和锌锭原材料，足够的烘干时间，合适的镀锌温度，良好的储存条件。在这样条件下的锌层附着力为最佳。

参考文献

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