起重機(jī)械的防腐設(shè)計(jì)與防腐控制

  起重機(jī)械的腐蝕主要是其金屬材料的腐蝕，起重機(jī)械的腐蝕問題不僅影響了工作效率，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)其還會(huì)引發(fā)惡性安全事故，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。起重機(jī)械腐蝕所引發(fā)的安全事故不在少數(shù)，我們應(yīng)當(dāng)積極控制起重機(jī)械的防腐，保證起重機(jī)械的性能穩(wěn)定?；谝陨?，本文簡(jiǎn)要分析了起重機(jī)械的防腐設(shè)計(jì)與防腐控制。

  1 起重機(jī)械的防腐設(shè)計(jì)

  1.1 材料選擇

  大部分起重機(jī)械的主要材料為碳鋼，在使用過程中，由于油漆的分離作用，并不會(huì)引起強(qiáng)烈的腐蝕。但在腐蝕性介質(zhì)濃度高且污染嚴(yán)重的環(huán)境下，碳鋼由于抗腐蝕性較差會(huì)遭到嚴(yán)重腐蝕。例如冶金企業(yè)的酸洗車間環(huán)境、電解車間環(huán)境等高腐蝕、高污染的環(huán)境。因此在選擇起重機(jī)械材料的時(shí)候避免這種碳鋼的選擇，積極選用耐蝕鋼，例如普通低合金鋼等，雖然耐蝕鋼材料的造價(jià)相對(duì)較高，但其抗腐蝕性較好，經(jīng)濟(jì)效益要比碳鋼高，如我國(guó)生產(chǎn)的16MuCu合金耐蝕鋼。

  1.2 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  起重機(jī)械相關(guān)構(gòu)件的工藝設(shè)計(jì)會(huì)引起機(jī)械應(yīng)力，一旦液體停滯、顆粒沉積，很容易導(dǎo)致起重機(jī)械表面金屬膜的破損，從而引起局部腐蝕以及應(yīng)力腐蝕的現(xiàn)象，因此必須要確定合理的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體的起重機(jī)械工藝設(shè)計(jì)原則如下：

  ①起重機(jī)械工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)單且盡量選擇同種材料，這不易產(chǎn)生電腐蝕；

  ②在設(shè)計(jì)的過程中盡量減少縫隙及傷痕，避免起重機(jī)械構(gòu)件表面出現(xiàn)損壞，部位腐蝕形成有利條件；

  ③為了保證腐蝕介質(zhì)與起重機(jī)械構(gòu)件的隔離，應(yīng)當(dāng)涂防銹漆，尤其一些焊縫位置要著重涂防銹漆；

  ④在焊接的過程中要盡量連續(xù)焊接，避免內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和集中，同時(shí)要減少局部熱點(diǎn)，避免焊接熱過高；

  ⑤避免焊接缺陷：在起重機(jī)械的焊接過程中，焊瘤、噴濺、咬邊以及焊接不徹底等焊接缺陷會(huì)對(duì)起重機(jī)械的腐蝕性能產(chǎn)生較大影響，具體來說，焊瘤不僅會(huì)形成集中應(yīng)力，還會(huì)在木材與焊瘤之間形成夾縫，從而影響腐蝕性能，咬邊也會(huì)形成集中應(yīng)力，咬邊中的凹陷邊會(huì)形成夾縫，從而影響腐蝕性能，這兩種焊接缺陷會(huì)引起起重機(jī)械的應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕。焊瘤產(chǎn)生的原因主要有焊接速度較慢和焊接電流較小，咬邊產(chǎn)生的原因有焊接速度過快和焊接電流較大以及在角焊的過程中焊條的角度不合理等。此外，如果焊接不徹底、未焊透也會(huì)產(chǎn)生夾縫和孔洞，從而引起孔洞腐蝕和縫隙腐蝕。因此，應(yīng)當(dāng)注重起重機(jī)械的焊接工藝，避免因焊接工藝問題而影響起重機(jī)械的腐蝕性能；

  ⑥搭接處的夾縫要進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)：由于鉚接點(diǎn)的夾縫會(huì)產(chǎn)生灰塵和積液，從而引起縫隙腐蝕，因此在搭接處夾縫設(shè)計(jì)的過程中不應(yīng)使用鉚接結(jié)構(gòu)，單面焊接會(huì)產(chǎn)生濃差電池腐蝕以及縫隙腐蝕，因此也不應(yīng)當(dāng)采用單面焊接結(jié)構(gòu)。應(yīng)采取雙面連續(xù)對(duì)接焊的方式進(jìn)行搭接處夾縫的設(shè)計(jì)，這樣能夠有效避免縫隙腐蝕。

  1.3 強(qiáng)度計(jì)算

  不同的腐蝕環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不同的腐蝕效果，因此，在起重機(jī)械防腐設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)起重機(jī)械的工作環(huán)境來計(jì)算合乎實(shí)際環(huán)境的強(qiáng)度值。一般來說，起重機(jī)械設(shè)計(jì)的強(qiáng)度值不僅要滿足起重機(jī)械自身工作的強(qiáng)度要求和剛度要求，還需要留有一定的腐蝕裕量，腐蝕裕量的設(shè)計(jì)值一般為起重機(jī)械設(shè)計(jì)壽命內(nèi)均勻腐蝕深度的一倍左右。

  2 起重機(jī)械的防腐控制

  起重機(jī)械的防腐控制主要有以下幾個(gè)方面：①定期在起重機(jī)械上涂刷防腐漆料，隔絕腐蝕源；②對(duì)起重機(jī)械的工作環(huán)境進(jìn)行控制，降低環(huán)境大氣中有害氣體的濃度和濕度；③采用犧牲陽極保護(hù)法對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行陰極保護(hù)，利用這種電化學(xué)防腐技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械的防腐控制。

  犧牲陽極保護(hù)法是起重機(jī)械當(dāng)前最為重要的防腐控制方法。起重機(jī)械電化學(xué)腐蝕的原理就是在金屬表面形成了原電池，原電池一般由中心碳棒、外圍鋅皮、以及電極之間的電解質(zhì)溶液組成，其中中心碳棒指的是正電極和陰極，外圍鋅皮指的是負(fù)電極和陽極，陰極和陽極會(huì)與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而使鋅離子化。具體來說，陽極的外圍鋅皮上會(huì)發(fā)生鋅的氧化反應(yīng)，將鋅氧化成為離子狀態(tài)并產(chǎn)生電子，陰極的中心碳棒上發(fā)生的是氫離子的還原反應(yīng)，消耗電子，生成氫氣。隨著外圍鋅皮的不斷離子化且不斷產(chǎn)生電子，導(dǎo)致了陽極腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，從化學(xué)的角度來講稱為犧牲陽極。

  電化學(xué)腐蝕與金屬元素的電動(dòng)序相關(guān)，一旦起重設(shè)備發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在腐蝕中的原電池陰極為標(biāo)準(zhǔn)電極電位高的金屬，陽極為標(biāo)準(zhǔn)電極電位低的金屬，而鋅則是標(biāo)準(zhǔn)電極電位低的金屬，在電化學(xué)腐蝕中，作為陽極的鋅常常被腐蝕，因此，我們可以在起重設(shè)備上利用白鐵皮及鋅來實(shí)現(xiàn)對(duì)起重設(shè)備主要材料鋼的保護(hù)。這種控制方法即是犧牲陽極保護(hù)法。

  具體來說，將犧牲陽極焊接在起重設(shè)備的主梁上，上下蓋板固定在蓋板凸緣上。陽極與起重機(jī)械本體之間要保證一定距離或用尼龍墊板等相隔開，以保證二者之間的絕緣。犧牲陽極與起重機(jī)械被保護(hù)的面積有一定的比例，一般來說，犧牲陽極的材料為起重機(jī)械被保護(hù)金屬面積的1%～5%，且在被保護(hù)金屬表面分布。

  結(jié)語

  綜上所述，起重機(jī)械的防腐設(shè)計(jì)關(guān)乎到起重機(jī)械使用的穩(wěn)定性、安全性以及壽命強(qiáng)度。本文從材料選擇、工藝結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算等三個(gè)方面研究了起重機(jī)械的防腐設(shè)計(jì)，提出要使用耐蝕性材料、工藝設(shè)計(jì)原則以及留有腐蝕裕量等觀點(diǎn)，并探討了犧牲陽極保護(hù)法對(duì)于起重機(jī)械的腐蝕控制，旨在為相關(guān)單位起重機(jī)械的防腐提供參考。

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