镀锌钢管范文第1篇

关键词：法兰连接大管径镀锌安装工艺

一、序言

广州太古汇商业、酒店、办公楼和文化中心工程的空调水系统冷量为14800RT，其空调主机房和空调水泵房皆设置在负四层，而冷却塔设置在办公楼一的40层天面，之间的高差约210米。空调主机和冷却塔之间由4条DN800的竖井立管连接，该冷却水系统采用镀锌钢管，利用法兰连接。系统运行时，最不利点的设计工作压力为2.7MPa，试验压力要求为工作压力的1.5倍即4.05MPa。

二、施工工序及施工方法

以往空调水系统采用镀锌钢管法兰连接方式时一般采用二次镀锌安装工艺，即在工地现场安装完成后，拆卸并运至镀锌厂进行镀锌，镀锌完毕后再运回工地进行组装。而该工程由于工期紧、工程量大等原因，无法按二次镀锌工艺进行施工，而是要求将管道在镀锌厂焊接法兰并镀锌加工成为成品，然后直接将成品运至工地进行安装。由于该冷却管道系统安装要求一次成形，不能进行拆卸，所以必须严格控制所有管道加工成为成品的每一个步骤，以保证每条成品管道的精度，才能确保整个冷却水管道系统的严密性。主要应注意以下几点：

一、 法兰与管道之间的垂直度。

我们必须保证了法兰与管道之间的垂直度，才能保证整条立管能以直线安装并保证法兰间缝隙的严密性。由于该管道的工作压力较高、要求的使用寿命较长，业主选用了金属垫片，而金属垫片的弹性较差，不像橡胶垫片那样可以弥补法兰与管道间垂直度不够的不足，所以该工程对法兰与管道间的垂直度要求更高。因为DN800管径较大，法兰与管道又较重，法兰与管道的对口及焊接过程都容易影响法兰与管道间的垂直度。针对这种情况，我们专门制作了一套法兰与管道对口装置，如下图：

为了确保整个法兰与水管对口装置的精度，我们放弃了传统的水平尺进行度量，所有的水平及垂直线校对都使用红外线水平仪。该装置的制作步骤如下：

1、 将底板1和底板2调整在同一水平线并固定，然后将底板3和底板4调整在同一水平线，并且使两组底板之间的高差为法兰外径与水管外径的差值。

2、 在固定顶板上按法兰的螺丝孔位置对角钻4个螺丝孔，然后将固定顶板校对到与底板1垂直并焊接固定，并在其一侧焊接加强板。

3、 在活动顶板上按法兰的螺丝孔位置对角钻4个螺丝孔，然后将活动顶板校对到与底板2垂直并在其一侧焊接加强板，使其与底板2保持垂直。

4、 将固定顶板和活动顶板校对到平行后，在活动顶板两侧焊接两条限位槽，以确保活动顶板移动过程中能与固定顶板一直保持平行。

5、 在底板3和底板4上各焊接2条槽钢，槽钢与底板垂直，之间的间距为管道外径大小。底板3和底板4上槽钢的连线与两端顶板垂直。

使用法兰与管道对口装置进行对口的步骤如下：

1、 利用4颗螺栓将一片法兰与固定顶板固定好。

2、 将一条管道吊装到限位槽钢内的底板3和底板4上，再将管道推向法兰口，使管口与法兰口之间的间距达到焊接工艺标准要求的距离，然后进行焊接。

3、 利用4颗螺栓将一片法兰固定在活动顶板上，推动活动顶板将该法兰推向管道，使管口与法兰口之间的间距达到焊接工艺标准要求的距离，然后进行焊接。

通过上述步骤即可完成管道与法兰的对口及焊接工作。

二、焊接工艺。

因DN800管管径较大，烧制法兰时应采用对称焊和多道焊工艺，以减小变形。焊接前按规范要求对焊条进行烘培保管。本工程钢管材质为Q235-20，焊接材料选用E4303型，烘培温度为100～150℃，恒温时间为0.5～1h,焊条烘干后应保存在100～150℃恒温箱中,随用随取,焊条在现场使用时,应装在性能良好的保温筒内, 随用随取,并注意盖好,焊条重复烘干不能超过2次。管道坡口采用半自动氧－乙炔切割坡口机进行加工，焊前应检查组装质量，清除坡口面及坡口两侧20mm范围内的铁锈、水份和污物，并应充分干燥。焊接中始端采用后退起弧法，终端应将弧坑填满。多层焊的层间接头应错开50mm以上。为了进一步确保焊缝质量，对焊缝进行超声波或X光检测。

三、热镀锌后法兰水线处理。

镀锌钢管范文第2篇

【关键词】改造；热基镀锌板；连续热镀锌；节省投资

引言

为了进一步提高产品的附加值，满足国内和国际市场的需要，同时充分利用薄板坯连铸连轧生产线可生产板形好、精度高的薄规格热轧带钢的优势，邯钢投资建设了生产规模为35万吨的“热基连续热镀锌”机组。早在2001年，邯钢就投资建设了当时国内尚属空白的热轧基板连续热镀锌机组，机组引进了DANIELI WEAN 的先进技术，关键设备从国外引进，该机组于2002年建成投产。结合十几年来该机组生产情况和市场需求情况，本工程采用国内外行之有效的先进、适用、可靠的工艺和设备，既使主要工艺技术和关键设备具有国际先进水平，又结合现状，采用多层次的技术装备水平，尽可能节省投资，同时改进原机组生产过程中存在的问题。该工程由邯钢设计院承担设计。

1.机组选型特点

机组以热轧酸洗带钢为原料，生产市场上需求的厚规格热基镀锌板，原料由本工程新建的推拉式酸洗机组提供。目前世界上常用的热镀锌方法主要有改良森吉米尔法和美钢联法，两种方法相比较，改良森吉米尔法采用无氧化加热和辐射管加热的卧式热处理炉，通过无过剩空气的火焰可有效清洁带钢和加热带钢，加热效率高，而且节省投资，适合于生产热基镀锌板。鉴于本工程建设的是热基连续热镀锌机组，所以该机组的生产工艺选用改良森吉米尔法。另外，该机组在配置上也考虑了生产冷基镀锌板的可能。

2.生产规模及主要技术参数

机组年产量为35万t，全部以卷状态交货。

带钢规格： 0.8～4.0×850～1500mm

钢卷内径： Ф610mm

钢卷外径： Ф1000～Ф2025mm

钢卷重量： max.30t

产品等级： SQ、CQ、DQ、HSS

表面状态： 普通锌花、涂油、钝化

镀层重量： 60-600g/m2（双面）

3.工艺流程

本机组以热轧带钢为基板，经前一道工序―酸洗机组进行酸洗后，由吊车将钢卷吊到热镀锌机组的入口步进梁上。机组工艺流程如下：

原料上料 开卷 矫直 切头、切尾 焊接 入套 退火 镀锌 镀层厚度控制 风冷 水淬冷却 张力矫直 钝化处理 出套 带钢表面检查 静电涂油 分卷剪切 张力卷取 称重 打捆 入库

4.主要设备性能

本着“立足国内、节省投资、保证生产”的原则，机组除关键设备焊机、气刀装置、纠偏装置、镀层测厚仪等由国外引进，其他设备均由国内供货。主要设备性能如下：

1）焊机：采用泰勒提供的窄搭接焊机，可自动设定焊接参数并带有焊缝质量监测系统，机内配备有高精确度的双直角剪以及焊轮在线自动修磨装置。焊缝搭接量：0.5～4.5mm；焊缝超厚10%；焊缝强度：100%退火后基板强度；焊接速度：0～15.2m/min。

2）入套：用于储存带钢，在入口段进行带钢准备、焊接操作时，保证工艺段的连续运行。采用水平活套，带钢有效储存量为492m。

3）热处理炉：镀锌前连续热处理炉采用卧式炉，并采用无氧化直接加热，既可实现快速加热，又可以有效清除带钢表面的油渍。热处理炉的功能是将热轧酸洗带钢加热到适当温度并调整到入锌锅温度。带钢在炉内被还原成纯铁表面，有利于提高锌层的附着力。热处理炉包括：带预热段的无氧化加热段、辐射管加热段、辐射管均热段、热张紧辊室和锌鼻段。从入口密封辊中心线至热张紧辊中心线全炉总长114m，TV值=120，工艺段最大速度100m/min。采用PLC控制系统，对带温、炉温、及有关介质参数进行有效控制，保证全炉安全正常运行。

4）镀锌后喷气冷却：由移动喷气冷却和固定喷气冷却两部分组成。用于将镀锌后带钢温度（～460℃）冷却到～150℃。

5）锌锅：用于将锌锭熔融，为带钢镀锌提供熔融状态的锌液。采用感应加热陶瓷锌锅，由锅体、感应体和电气系统组成。带有锌液温度控制和液面监测系统。

6）带沉没辊和稳定辊的气刀装置：利用气刀形状准确的气缝、喷射一定压力的空气，控制带钢表面锌层的厚度。锌层厚度的调节主要靠调整气刀高度、空气压力和刀唇距带钢的距离来实现。本机组采用FOEN气刀设备，主要由气刀系统、提升机构/定位装置和双风机空气供给系统组成。配有镀层厚度的闭环控制系统，以提高镀层厚度控制精度。

7）水淬装置：用于将带钢温度降低到能够进行后续工序处理的温度，包括带钢两侧的喷淋集管、水淬槽、槽顶挤干辊组和热风干燥器。带钢入口温度～150℃，出口冷却到

8）拉伸矫直机：通过拉伸和弯曲改善带钢板形。采用6重式、辊盒设计，包括两个弯曲单元、两个矫直单元。另设置一套抗横弯装置，用于消除横向弯曲，一套抗纵弯装置，用于消除纵向弯曲。延伸率：最大2%。

9）化学处理段：用于向带钢表面喷涂钝化液，使带钢表面形成钝化膜以防生白锈，钝化液：CrO3，浓度2%。包括喷淋装置、挤干辊、边部吹扫、循环系统、排雾以及热风干燥装置。另设置一套辊涂装置，用于生产冷基镀锌板时使用。

10）出套：用于储存带钢，在出口段进行剪切、卸卷等操作时，保证工艺段的连续运行。采用水平活套，带钢有效储存量为240m。

11）静电涂油机：用于向带钢上下表面涂上一层薄薄的防锈油。设计为”C”型框架结构，在生产不涂油产品时，即使机组中有带钢停留，涂油机也可以从机组上移出，退到机组传动侧。涂油量：0.3～3g/m2（单面）。

12）出口剪：用于切除焊缝、取样和成品分卷。由剪机和其入口夹送辊组成，带有废料和试样收集系统。

5.改造要点

本次改造遵循“可靠、适用”原则，针对原机组存在的问题进行改进，目的是保证生产、节省投资且最大限度的提高产能。主要改造内容如下：

1）增加热处理炉各段能力，总长度增加～21m，工艺段速度最大可达到100m/min，使机组产量可达到35万t。

2）增加镀后冷却能力，利用原机组中预留小锌花装置的位置，增加一套移动喷气冷却装置，用于解决原机组在生产较厚镀层产品时冷却能力不足的问题。

3）由于原机组预留了利用无铅镀锌生产零锌花产品的可能，所以本机组只考虑生产普通锌花产品、配置一个固定锌锅，这样锌锅地下室大大减小，减少了土建基础的工程费用。

4）锌锅感应器功率加大，配置两个500KW感应器，以满足机组生产能力的提高。

5）取消机组中光整机及其配套设施，由于市场对光整锌花产品并没有多少需求，原机组的光整机基本上没有投入使用，为节省投资，本次改造不再考虑光整机。利用后部拉矫机可以达到改善板形的目的。

6）在喷涂钝化设备后增加一套辊涂钝化装置，更适于生产冷基镀锌板产品。而生产热基镀锌板时，考虑热轧板板形因素，保留了喷涂钝化装置。

7）机组出口增加全自动打捆机和步进梁设备，满足生产能力增大后打捆、称重和卸卷的需要。

8）机组全线采用计算机控制，自动化程度高，节省劳动定员，有利于降低生产成本。

9）贯穿节能降耗思想，热处理炉设计中充分考虑余热回收利用，配置余热锅炉并将其产生的蒸汽并入管网、统一使用。

镀锌钢管范文第3篇

关键词：镀锌产品 性能 研究

我国宽带钢热镀锌的发展与世界水平相比还存在一定差距。70年代之前仅有13条落后的单张钢板熔剂法热镀锌机组,目前已全部被淘汰。从1979年我国引进的第一条宽带钢热镀锌线投产,到目前已经发展到12条线。目前正在建设的有十几条之多。

一、镀锌的目的和作用

1、腐蚀问题

钢材的防腐问题，随着国家工业化的发展，在整个国民经济中具有重要的经济意义。腐蚀会造成极大的经济损失。据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属制品重量大约相当于金属年产量的三分之一，即使考虑在腐蚀报废的金属制品中有三分之二可以回收，每年也还有相当于年产量大约百分之十的进入被腐蚀损失掉了。何况腐蚀损失的价值是不能仅仅已损失了多少金属来计算的。因为，被腐蚀报废的金属制品的制造价值往往要比金属本身的价值好得多。因此，为了节约钢材，必须解决钢材的腐蚀问题。

钢材腐蚀的化学反应式如下：

4Fe+2H2O+3O22Fe2O3・H2O

特别在工业区，空气中还含有大量的二氧化碳、二氧化硫等腐蚀性气体，更会加快腐蚀的速度。所以钢材的腐蚀也是自然界的一个客观规律。为此，人们创造了许多的防止钢材腐蚀的有效方法。概括起来有两大类：合金防腐法：不锈钢生产工艺复杂价格贵，所以它的普遍应用受到限制。表面包层法：金属镀层非金属涂层（如涂漆、如塑料）和非金属膜（如铬酸钝化和磷酸盐处理）等，这些方法由于原材料来源充足，制造容易且生产成本低，所以得到了广泛的应用。目前金属镀层的方法有热镀法、电镀法、渗镀法、包镀法、喷镀法等。热镀锌即是热镀法的一种。此外还有热镀铝、锡、铅和锌铝合金。农村，空气新鲜的地方腐蚀速度1微米／年，15微米＝210克／平米双面用15年。

2、镀锌层的保护原理

钢板之所以进行热镀锌，是因为锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜。它不仅保护了锌层本身，而且保护了钢基。所以，经热镀锌之后的钢材，大大地延长了使用寿命。热镀锌薄板在不同的环境气氛中，主要进行两种腐蚀，即：化学腐蚀：金属同周围介质发生直接的化学作用，例如，干燥气体及不导电的液体介质对锌所起的化学作用。电化学腐蚀：金属在潮湿的气体以及导电的液体介质中，由于电子的流动而引起的腐蚀。腐蚀的结果是产生白锈。白锈的主要成分为氧化锌、氯化锌、硫化锌、硫酸锌、碳酸锌等腐蚀产物。

3、镀锌板生产简单回顾

热镀锌是应用最广泛的金属防锈方法,自从1836年法国把热镀锌应用于工业生产以来,已经有160多年的历史了。然而,在热镀锌漫长的发展中,单张钢板热镀锌却占据了重要位置,直到1931年波兰人森吉米尔把退火工序和热镀锌工序连成一个整体,发明了举世闻名的森吉米尔法,才真正开辟了带钢连续热镀锌的新纪元。带钢热镀锌是以窄带钢起步,逐渐走向宽带钢,它的真正发展是近30年来伴随着热轧冷轧宽带钢的飞速发展而得到大规模发展的。

热镀锌板的生产工序主要包括：原板准备镀前处理热浸镀镀后处理成品检验等。按照习惯往往根据镀前处理方法的不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类。

线外退火：干法、湿法。干法：退火－酸洗－涂氯化锌、氯化铵和氯化锌的混合物。连续－惠林法。线内退火：森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法。在美国、日本等钢铁大国中,热镀锌带钢在粗钢总量中所占的比例已经高达13%～15%。尤其是欧洲,热镀锌带钢的市场更加广阔,各大公司将其所产冷轧板的一半投入热镀锌,预计到2000年热镀锌带钢占冷轧板的比例将会上升到60%以上。在过去20年间,欧洲对镀层产品的需求量每年递增16%,特别是德国、法国、荷兰、比利时、卢森堡等国则高达18%。其主要原因是高质量热镀锌带钢大量用于汽车制造业。据统计,日本汽车用热镀锌板占其总产量的33%而欧洲则高达42%。

随着世界各国经济水平的增长,汽车工业已越来越显示出其支柱产业的地位,而代表汽车行业发展水平的轿车工业的发展更是日新月异到1996年全球汽车产量已高达53.398×106辆。自1975年美国首次把热镀锌板应用于汽车制造业的20多年间,世界各汽车生产大国都在努力开发和研制以防腐蚀为目标,并综合考虑焊接性、涂敷性和成型性的高质量热镀锌板。使热镀锌板在汽车制造所用钢材的比例不断上升。例如日本已高达81%、加拿大76%、意大利71%、法国70%、德国60%、美国45%。

二、我国镀锌板带市场

1992年我国镀锌板表观消费量首次突破100万吨，到2000年达到了377万吨（见表），是1996年的2.52倍。然而，我国镀锌板产量的增长却不尽人意，自给率仅50％左右。我国近年镀锌板消费情况。

我国镀锌板主要用于建筑、轻工、汽车、农牧渔业、商业等行业，其中：

*建筑业用镀锌板做防大气腐蚀的工业及民用建筑屋面板、墙体、龙骨、通风管道、轻型结构等，其规格以0.35～1.5mm×1000～1250mm为主，约占总用量的30％

*轻工行业用其制造家电的外壳、民用烟囱、防盗门以及厨具等，其规格以0.3～0.8mm× 650～1250mm为主，约占总用量的30％

*汽车（主要是轿车）用镀锌板主要用于耐腐蚀部件，如发动机盖板、底板等，其规格以0.5～3.0mm×1000～1950mm为主，约占总用量的20％

*商业、农牧渔业用镀锌板做为粮食储运、肉类及水产品的冷冻加工用具，物资的储运、包装用具等，约占总用量的15％左右

*其它行业用量约占总量的5％左右

通过本文的论述不难看出，连续热镀锌产品由于具有良好的性能在我国具有广阔的市场前景，但是就目前而言我们对这项技术还有很多地方研究的不够透彻，这正是需要我们几代人不断努力去探索的关键所在。

参考文献

[1] 巩养宁,江社明,岳元广,等.国内钢结构热浸锌钢加热技术的新进展[A].第七届亚太镀锌大会论文集(中文版)[C].北京:2007.

[2] 张珠.热浸镀锌废水处理及综合利用[A].第七届亚太镀锌大会论文集[C].北京: 2007.

镀锌钢管范文第4篇

关键词： 接地； 接地网； 耐蚀性金属； 土壤腐蚀； 截面选择； 技术经济性

中图分类号： U264.7 文献标识码： A

0 引言

电力系统接地的目的是提供故障电流及雷电流的泄流通道， 稳定电位， 提供零电位参考点及降低绝缘水平。接地系统是确保电力系统、 电气设备的安全运行， 确保运行人员及其他人员的人身安全的重要措施[1]。

由于铜材的短缺， 我国主要以镀锌钢作为接地装置材料。在很多地区， 接地网腐蚀已构成影响电力系统安全运行的重要因素。在我国， 因接地网腐蚀而引起的电力系统事故时有发生， 每次事故都会产生较大的经济损失。为了抑制接地网的腐蚀， 国际上通常使用铜材为接地材料， 但是铜材的价格昂贵， 为此， 在国内外市场上， 出现了一些新型接地材料， 如铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料。铜镀钢已在国外获得较多的使用， 而其他材料尚无可以依据的使用标准或经验， 因此在生产及使用中存在一定的盲目性。针对上述问题， 本文通过调研相关文献、 标准， 收集数据， 对部分接地金属材料从耐腐蚀性、 金属截面积选择、 技术经济比较3方面进行综合分析， 以供工程参考。

1 国内外各种新型接地材料调研

目前国内各种接地材料众多， 本文首先对国内外已使用和可能使用的材料进行汇总。铜镀钢在国外获得了较多的应用， 美国、 英国等

国家都制订了相关标准[2-4]。该种材料还有铜铸钢、 铜包钢等不同生产工艺[5]； 市场上另有一种热浸锡铜镀钢， 即在铜镀钢的外边镀1层锡， 其防腐性能更好。近些年， 锌包钢、 不锈钢接地棒逐渐出现在市场上。锌包钢是用挤压包覆的工艺[6]将较厚的锌层包覆在钢表面， 克服了热浸镀锌钢镀层太薄的弊端， 从而起到防腐的目的， 这种材料在实际工程中应用不多， 也没有相关标准可以依据。不锈钢的防腐性能是显而易见的， 但目前在接地工程中很少采用。有人提出过不锈钢包钢的想法， 但是目前尚无成型产品。在下面的分析中， 本文将针对镀锌钢、 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料进行详细的比较。

2 金属的耐腐蚀性

金属的耐腐蚀性很大程度上决定了其在接地工程中的应用前景， 在国内外曾进行过大量的相关实验。

2.1 国外开展的相关实验

美国和波兰针对接地材料腐蚀特性进行了深入研究。美国国家标准局在1910―1955年开展了为期45年的 “地下腐蚀” 研究项目[7]； 美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室在20世纪60年代早期与美国国家腐蚀工程师协会合作开展了为期7年的 “接地棒现场测试” 研究项目[8]； 美国国家接地研究计划从1992年开始在国际电气监察协会的南内华达州分部研究不同接地极材料的长期性能， 该项目现在由防火研究基金会继续进行试验[9]。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室也进行了电镀铜与镀锌钢的腐蚀实验[10]研究。

2.2 国外实验结果

美国国家标准局 “地下腐蚀” 研究项目的主要研究成果如下：

（1） 铜和铜镀钢。包括管状和板状样品， 其中铜镀钢的铜层厚度为0.254 mm。在14个不同场地埋入地中13年， 根据重量测量， 得到平均腐蚀深度为12.7×10-6mm。埋置在另外29个不同试验场地8年的样品的平均腐蚀深度为22.86×10-6mm。

（2） 镀锌钢。测试了208个镀锌钢管， 镀层厚度约为0.121 mm， 样品埋入地中10年。10年后镀锌层的平均腐蚀厚度达0.063 5 mm。镀锌层下的钢出现了点蚀。

（3） 对轧制锌材和镀锌钢 （平均镀层厚度0.13 mm）在美国不同地点的50种土壤中进行了腐蚀性能的评定。数据显示， 镀锌钢件的平均腐蚀速率与锌基本一致， 但是点蚀穿透率明显低于锌； 而且当大部分镀层被腐蚀后， 腐蚀速率降低[11]。

美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室对9种不同材料的垂直接地棒 （长2.4 m， 直径16 mm）， 埋入地下7年， 分别在1年后、 3年后、 7年后从土壤中挖出测量， 得到的实验结果如下：

（1） 7年后， 大多数试品的镀锌钢镀层腐蚀掉了，钢芯出现了点蚀。

（2） 包不锈钢的钢接地棒基本没有腐蚀， 但是钢芯出现了约25.4 mm深的点蚀。

（3） 铜镀钢接地棒没有腐蚀， 只是在端部钢芯出现了约50.8 mm深的点蚀。美国海军在其公布的接地体现场测试报告中提供了一些现场测试结果[8,12]， 腐蚀数据如表1所示。

美国国家接地研究计划的试验材料包括了镀锌钢和电镀铜材料。5个试验场地中的4个分别在试验9年、 11年、 12年进行了开挖。结果表明， 镀锌钢出现了中等到严重的腐蚀， 电镀铜导体只有轻微的腐蚀。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室的研究表明， 在相同腐蚀环境及波兰土壤条件下， 腐蚀速率是均匀的， 并且和暴露的时间成比例。热镀锌棒的平均腐蚀速率为1.1 mm/a， 电镀铜棒的腐蚀速度是它的1/25。另外， 文献[13]给出了国外某些在接地装置中可能出现的金属埋在数十种土壤中进行腐蚀评估试验的平均结果， 见表2。从表2中可见， 从平均腐蚀率来看， 钢铁和锌的腐蚀速度最快， 铜和铅的腐蚀速度要慢很多， 仅约为钢铁和锌的1/8； 从点蚀速度来看， 钢铁的最大点蚀速度达到了1.4 mm/a， 而铜的最大点蚀速度不到0.2 mm/a， 为钢铁的1/7。

表2 金属材料在土壤中的腐蚀速率

2.3 国内研究成果

在金属材料的土壤腐蚀方面， 国内尚无针对上述几种金属材料的全面试验比较， 但也做了大量的相关研究。中国科学院金属腐蚀与防护研究所用原位测试方法对碳钢、 不锈钢、 H62黄铜及金属铝在土壤中的腐蚀进行了研究[14-15]， 认为1年内， 铝、 碳钢、 不锈钢、H62黄铜的平均腐蚀率之比为1： 22： 0.5： 4。该所还研究了1Cr13、 1Cr18Ni9Ti两种不锈钢在酸性、 中性及碱性土壤中经过1年、 3年、 5年3个试验周期后的腐蚀特征[16]， 结果表明， 1Cr18Ni9Ti 耐蚀性优于1Cr13， 2种不锈钢在酸性及中性土壤中腐蚀轻微， 在高盐碱性土壤中腐蚀严重， 以点蚀为主。电信科学技术第五研究所采用自然埋藏的研究方法， 对线缆金属材料铜、 铝、 铅在我国各种土壤中的腐蚀进行研究[17-18]， 结果表明： 铜、 铝、 铅平均腐蚀率随时间变化规律基本遵循方程式V=AtB（式中： V为腐蚀速率， g/dm2・a； A、 B为常数； t为时间， a）； 铜在内陆盐

土， 铝在碱性土壤， 铅在酸性土及潮湿草甸土、 紫色土中呈局部斑点腐蚀； 局部腐蚀产物不具保护性。北京科技大学利用汽车镀锌板， 研究了完整镀锌板、 基板和镀锌层不同程度破损试样在泥浆和NaC1水溶液中的腐蚀规律[19]。结果表明： 完整镀锌层的腐蚀速率高于基板； 镀锌层破损试样的腐蚀失重随镀锌层破损面积的增加而增大。

2.4 综合讨论

依据美国海军的试验结果， 该实验室的专家认为， 只有电镀铜厚度为0.25 mm的钢棒以及不锈钢棒的抗腐蚀速度可以被接受[6]。另外， 从8~13年在43种不同土壤中铜试品的测试结果中的41种计算得到30年的平均点蚀深度为0.17 mm， 因此一些国际标准都将电镀铜钢棒的铜镀层的要求确定为至少0.25 mm，包括英国BS7430和美国的UL467[3-4]。但是值得注意的是， 在文献[20]中提到， 在透气性较差的土壤中， 不锈钢的耐腐蚀性会减弱， 而且不同材质的不锈钢具有不同的耐腐蚀性， 因此该文献建议将不锈钢接地从有关标准中移除。以上大量实验数据表明：

（1） 铜、 不锈钢的耐腐蚀性远远好于镀锌钢， 但是他们在特殊土壤中的腐蚀也是不能忽略的， 而且不同材质不锈钢的耐腐蚀性不同。

（2） 铜镀钢30年的平均腐蚀深度一般不大于0.17 mm。依据不锈钢包钢棒与其他金属材料的一些试验结果， 可以认为不锈钢包钢也具有与铜镀钢类似的耐腐蚀性。

（3） 锌材的腐蚀速率与镀锌钢的腐蚀速度相当，因此锌包钢从包覆层的腐蚀速度上来说没有明显优势， 主要是利用其阴极保护能力牺牲自己来实现保护其他金属构件的目的。

（4） 镀层破坏会减弱镀锌钢的抗腐蚀能力。因此可以认为， 在保证产品质量的前提下， 铜、 不锈钢、 铜镀钢的耐腐蚀性要好于镀锌钢， 锌包钢也能起到一定的阴极保护作用。虽然国内外开展了土壤中金属材料的腐蚀研究， 但很多试验对应的环境条件并不明确。鉴于多种金属材料仍缺乏足够的土壤腐蚀试验数据， 很难确定其在不同土壤中的腐蚀速率，因此建议多开展此类试验， 积累数据， 为工程中金属截面的选取提供参考。

3 金属截面积选择

对于接地材料截面积的选取， 除了要考虑其耐腐蚀性能外， 还要考虑其足够的通流能力。美国IEEEstd.80―2000中推荐式 （1） 的简化计算公式：

式中： Akcmil为接地材料截面积， 单位为kcmil， 1 kcmil＝0.507 mm2； Ig为流过接地线的短路电流稳定值， A； te为短路的等效持续时间， s； Kf为接地导体材料的材料系数， 可从表3中取值[21]

， 不同材料的Kf是根据材料最高容许温度取值的 （周围环境温度取40 ℃时）。该标准还提出， 当采用硬拉铜线时， 由于机械强度的原因， 应谨防导体温度超过250 ℃， 以防止导体淬火， 韧

性降低。据此标准， 按照250 ℃计算， 硬铜导体的最小截面积分别要在原热稳定计算的截面基础上， 扩大1.67倍。

表3 部分金属的材料系数

我国电力行业标准DL/T 621―1997 《交流电气装置的接地》 推荐式 （2） 的简化公式：

式 （2） 与式 （1） 类似， 不同之处在于： Ag的单位为mm2

； c为热稳定系数， 该标准中只对钢、 铝、 铜的热稳定系数给出推荐值， 钢、 铜的热稳定系数分别取值70和210， 而对于表3中所列其他金属， 没有给出推荐值[22]。该标准还规定了按机械强度要求的接地钢导体的最小尺寸， 其中圆钢的最小直径为8 mm或10 mm，这里取保守值10 mm， 因此铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢、 锌包钢接地棒按机械强度要求的最小直径为10 mm， 即实际使用的最小截面积为78.54 mm2。假设短路时间为0.5 s， 入地故障电流Ig为10 kA，按IEEE标准、 我国电力行业标准计算， 再考虑机械强

度要求得到不同接地线的截面和半径如表4所示。表4中， 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢均认为没有腐蚀， 只需进行热稳定条件校核， 故其截面积比考虑腐蚀的镀锌钢要小的多； 表4中镀锌钢接地体截面选择包含4种情况： 不考虑腐蚀、 轻度腐蚀 （0.05 mm/a）、强腐蚀 （0.1 mm/a）、 严重腐蚀 （0.2 mm/a）， 同时考虑

50年的腐蚀量， 以及1.2的不均匀腐蚀程度。对于锌包钢 （包覆层厚3 mm）， 由于其耐腐蚀性没有准确的数据， 而且其部分防腐性能体现在作为牺牲阳极上，所以这里没有对其截面选择作计算。

表4 不同金属接地线的截面选择

由表4可见， 2种标准计算的钢接地线的尺寸相差很小， 对于铜接地线的尺寸， IEEE标准更显保守一些。考虑腐蚀后各种接地材料的金属截面积选择差异很大， 采用纯铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢的截面积远远小于镀锌钢和锌包钢， 尤其是镀锌钢在腐蚀较为严重时截面会大大增加。

4 不同金属接地材料的技术经济比较

由于IEEE标准全面给出了各种金属的热稳定系数， 因此下面的分析中选择IEEE标准进行不同金属的技术经济比较。在考虑了材料的耐腐蚀特性、 保证材料足够的通流能力后， 最终材料的选取还要看其综合的技术经济比较结果， 包括材料用量、 价格、 施工难度、 维护成本等。这里主要针对铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢4种耐蚀性金属， 与镀锌钢进行比较。各金属材料的价格见表5， 调查于2009年12月中旬， 铜包钢依据的是部分市场调查， 其余金属参考全国市场的报价。由于锌包钢是新出现的产品， 其市面价格尚不稳定， 因此在表5中以及后面的技术经济比较中并未列出。

考虑不同腐蚀情况下50年的耐用年限， 同时根据机械强度要求， 根据不同短路电流情况 （其幅值分别取值10、 15、 20、 30、 50 kA， 持续时间分别取值0.25、0.5、 1、 2、 3 s） 计算各耐蚀金属与镀锌钢的材料费用比，再进行汇总后如表6所示。其中， 铜的材料费用按照软铜考虑， 如果是硬拉铜， 则费用需乘1.67倍。可见，随着土壤腐蚀性的增强， 使用铜、 铜镀钢、 不锈钢会显现出更好的经济性； 在产品质量有保证的前提下， 相对纯铜而言， 使用铜镀钢、 不锈钢大大节约了材料费用。

表6 考虑不同腐蚀情况下的材料费用比

值得注意的是， 表6的计算是理想的情况， 即不考虑不锈钢和铜的腐蚀等附加因素[22]。在实际应用中考虑到上述问题， 采取的截面会略大， 其材料费用也会增加。对铜、 铜镀钢、 不锈钢构成的接地网的性能综合总结如表7所示。从表7中可以看出， 由于这3种金属的价格要高于钢材的价格， 在一般情况下， 一次性投资比建设钢接地网时大； 但这3种金属的接地网一般不需要改造， 省去了大量的人力、 物力和财力进行大规模开挖检查。因此， 总体来说， 耐蚀性金属接地网虽然一次性投资大， 但是省去了接地网改造的费用， 更重要的是它使得系统更加可靠， 更加稳定， 消除了产生事故的隐患[24]。

表7 几种金属构成的接地系统综合比较

5 结论

铜、 铜镀钢、 锌包钢、 不锈钢等是可以选择的潜在耐蚀性金属接地材料。调研数据表明， 铜、 镀铜材料、不锈钢材料的防腐性能比镀锌钢好得多， 锌包钢能起到牺牲自己来实现保护其他金属构件的防腐效果。可认为， 铜、 性能较高的不锈钢、 镀层厚度0.25 mm以上的铜镀钢、 厚度足够且包覆较好的锌包钢都能维持远超过镀锌钢的使用寿命。在强腐蚀土壤中采用耐蚀性金属导体， 比采用钢导体的费用低。从长远效益看， 采用耐腐蚀性金属材料减少了接地网的腐蚀， 减少了维护费用， 提高了运行的安全性和可靠性。对于

耐蚀性金属， 我国基本没有相关标准可依据， 其使用也存在着一些盲目性和争议， 生产工艺水平也有待提高， 应该多开展这方面的研究和试验， 编制国家标准，将耐蚀性金属纳入接地材料中， 使发变电站接地系统工程的实际施工更具可操作性和规范性。由于目前

的施工工艺下， 深长垂直接地极通常仍然使用钢材，其与以上耐蚀性金属的连接和防腐也是需要深入研究的课题。

6 参考文献

[1] 何金良， 曾 嵘. 电力系统接地技术[M]. 北京： 科学出版社， 2007.

[2] 徐厚善. 优良的接地装置材料： 铜包钢导体[J]. 电线电缆，1998， 6（4）： 21-23.

[3] BS 7430： 1998 Code of practice for earthing[S]. London: BritishStandards Institution, British, 1998.

镀锌钢管范文第5篇

关键字 镀锌钢板；燃油箱；电阻焊

中图分类号TG44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）99-0156-02

0 引言

现在我国汽车的燃油箱一般都是采用镀铅板进行制造，不仅成本过高，还及其容易导致环境污染。在将镀锌钢板用来制造燃油箱后，不仅可以大大降低成本，还可以保证减少对环境的污染以及员工的身体危害，但是必须保证其使用寿命大于原燃油箱。但是，在制造过程中我们遇到一个非常大的挑战，那就是电阻焊难焊的问题，尤其是有气密性要求的缝焊问题。在制造过程中，国外多是采用锌附着量较小的电镀锌钢板来代替缝焊，但是这样将使得燃油箱寿命大大降低。为了找到镀锌钢板电阻焊困难的原因，我们在经过反复研究后，提出了一套确定工艺参数相关的理论，经过跟踪调查发现，效果良好。现将实验情况进行如下分析。

1 实验材料与设备

1）材料情况

燃油箱一般是使用镀铅钢板进行制造，镀层元素的物理性能决定了镀铅板和镀锌板电阻焊之间的差异。实验选用的材料是镀铅钢板，这两种材料镀层元素铅以及锌的物理性能如见表1所示。

2）设备情况

在本次试验中选用了点焊、凸焊以及缝焊设备，他们的详细情况下表2。

2 电阻焊接

2.1 点焊

点焊在汽车燃油箱上主要是用于本体与隔板、加油管支架之间，起到连接的作用。由于镀层以及电极间在高温焊接的条件下会发生合金化反应，当焊接次数到达一定的数量后，会在电极的表面形成一层锌铜合金，这不仅使得电极出现严重的磨损，还扩大了焊接表面的直径，导致电流密度变小，焊接质量严重下降，甚至还会产生坑蚀[1]。

经过详细的分析，我们认为对点焊进行合理的电极冷却是十分重要的，必须保证冷却水流足够充分，从而保证电极能够在温室中工作。试验告诉我们，水流量应该控制在0.5L/min，这是最佳的效果。此外，还要将打点次数增加大2000点左右，不要超过，这与镀铅板点焊差不多[2]。

针对点焊时的飞溅问题，其主要原因是由于锌的沸点过低造成的，只要在操作时把握好焊接的时间以及冷却水的流量即可。试点还确定了点焊接头的工艺参数，详细见表3。

2.2 凸焊

燃油箱内的放油孔其实是将一个直径为16mm的六角螺母内孔和其自身的冲孔相焊接而形成的。螺母其实也有超薄的镀层，但是在焊接时，相比点焊或缝焊，其和镀锌板之间的镀层厚度要减少一半，并且焊接起来较前两者都更加容易，详细可见表4其工艺参数。

2.3 缝焊

缝焊在采用镀锌板时对容器气密性要求比较高，通过分析我们知道， 镀锌板与镀铅板电阻焊之间的的差异，其实是由锌和铅物理性质的不同决定的，包括元素的硬度、熔点 等，这些都对焊接性能产生较大的影响。当然，其中影响最大的要数元素沸点温度了。表5中是缝焊最佳工艺参数，它使用的焊接燃料箱长度达到950mm，有效地避开了渗漏。

3 结论

通过试验我们知道，镀锌钢板燃油箱的电阻焊在制造过程中的确存在许许多多的问题，当外界条件一定时，我们要考虑其焊接是否规范合理，这样不仅能够理清思绪，然后针对问问，强势解决。在进行镀锌板焊接时，极其容易导致电极磨损，在这里我们建议选择相对比较廉价的Cu-Cr与Cu-Zr电极。在试验中，我们确定了工艺参数的具体措施，采用镀锌钢板制造燃油箱不仅能获得较好的经济效益，还能得到更好的社会效益。

参考文献

[1]吴志生，，廉金瑞，等.深冷处理提高镀锌钢板电阻焊电极寿命的机理[J].焊接学报，2009，4（4）：7-10.