腐蚀环境对起重机金属结构的影响及防护措施

方迎军　郭万里

【摘  要】随着时代的发展，我国的工业设备种类越来越多，在性能上也比以前有了很大的提升。尽管如此，腐蚀问题一直我国金属设备正常运行的主要问题。基于此，本文首先介绍了腐蚀环境对臂架结构应力影响，接着分析了腐蚀检测方法，最后介绍了起重机金属结构腐蚀预防措施，希望能够提供相关借鉴，切实保障起重机结构的承载性能。

【关键词】腐蚀环境;起重机;金属结构;影响及防护

引言

一般情况下，起重机都是在比较潮湿或者是露天的环境中的，这种情况使得起重机的表皮油漆很可能会受到损坏，从而导致起重机的性能大大下降。在导致起重机腐蚀的因素中主要包括了作业环境的酸碱性介质排布状况、温度以及湿度等，在这些因素中，影响最为明显的就是湿度，作业环境的湿度如果超过了正常值，就会导致起重机的金属结构腐蚀。据调查，全世界因为腐蚀问题而报废的金属设备大概有金属产量的20%～40%。所以说，为了节约资源，就一定要采取相关的防护措施来解决起重机金属结构的腐蚀问题。

1.起重机械金属结构腐蚀机理

起重机金属结构的腐蚀机理是比较简单的，起重机在很多作业中都是在常温大气环境中进行的，这使得起重机很容易受到空气中的水分以及其它污染物的电化学、化学的作用。另外，其中金属结构表面有一层很薄的水膜，这种水膜是空气中水分的直接沉降以及大气温度的突然变化而产生的凝露，能够和大气中的水、二氧化碳、二氧化硫以及尘土、盐类等相融合.還需要注意的是，在起重机的正常生产、运输、甚至是在使用过程中也会受到来自自然环境以及人为因素而导致的污染。这些因素使得起重机表面水膜的导电性大幅度增强，腐蚀的速度也就变得越来越快。通常情况下，部分均匀腐蚀以及局部腐蚀是起重机金属结构腐蚀的两种主要的腐蚀种类。其中部分均匀腐蚀指的是腐蚀的介质不能够对保护膜材料表面进行保护，部分均匀腐蚀会使得起重机金属结构的厚度变得越来越薄，导致金属结构的韧性发生变化。局部腐蚀指的是能造成腐蚀的各种因素通过各种不同的形式对金属结构的局部造成影响，从而产生腐蚀的问题。局部腐蚀包含的种类是很多的，其中最为常见的就是缝隙腐蚀、孔腐蚀、晶间腐蚀以及氢腐蚀等。缝隙腐蚀主要在起重机金属结构焊接的焊缝处，在这个位置是很容易有一些腐蚀物质的，这些物质哎堆积到一定程度以后就会慢慢的扩大腐蚀面积;孔腐蚀在起重机金属结构的保护膜和钝化膜上较为常见，如果保护膜或者是钝化膜被破坏的话，在破坏的部分会形成电化腐蚀;晶间腐蚀主要是从起重机金属结构的表面从晶界慢慢的向里面深入，主要会对金属的塑性以及强度造成影响;最后就是氢腐蚀了，氢腐蚀主要是在高温以及高压的情况下进行的，在高温高压条件下，氢气会侵入金属的表面，在和某种元素发生了反应以后就会造成金属腐蚀。需要注意的是，部分均匀腐蚀和局部腐蚀都是起重机金属结构腐蚀，它们两种腐蚀类型发生的机理几乎是一样的。

2.腐蚀检测方法研究

目前钢结构腐蚀损伤的检测技术有了很大的发展，检测技术也在不断提高。由于起重机金属结构腐蚀存在局部性，金属表面局部有腐蚀坑，且不均匀分布，采用常规的检验方法无法准确描述其表面特征，检验人员应根据起重机实际使用环境和检验条件采取有针对性的检验方法，一般可以选用的方法包括超声波法、涡流法等。

2.1超声波法

超声波法是一种重要的腐蚀检测方法之一，超声波监测的原理就是超声波在金属的内部反射的响应关系，这种方法主要可以用来检测监护的厚度以及裂纹缺陷。脉冲反射法是对起重机金属结构进行超声波检测时最常用的一种方法。首先需要对待测的位置进行除锈打磨，接着再使用超声波测厚仪对起重机进行测量，将测量出的数据和设计时候的数据进行比较，如果当时测量的主要受力结构件断面腐蚀达设计厚度的10%并且没有办法进行修复的时候，就能够判断这个设备已经达到了报废的标准。超声波检测方法有着灵敏度高、操作灵活以及缺陷可以直接定位的优点，到目前为止是一种较为常见的检测方法。但是超声波检测方法有着一定的缺点，如果说所需要检测的起重机长期一直在腐蚀性的环境中、表面腐蚀的情况较为严重、粗糙度较高的话，金属接触面就没有办法和超声波探头完全的贴合，回波信号就很可能收不到，示值的测量就无法保障准确性。

2.2涡流检测

随着科学技术的发展，越来越多的新型技术应用到了腐蚀检测中。涡流检测技术就是一种新型的无损检测方法，起重机金属结构出现腐蚀或者是缺陷的时候，涡流的强度和分布就会受到很大的影响，相应的检测线圈的阻抗和电压会因为涡流的变化而产生变化，通过这种方式就可以发现金属结构内部的腐蚀情况。相较于超声波检测方法，涡流的检测方法可以说是有着很大的优势，这种方法不需要耦合介质，检测的效率和准确性要高很多。然而，涡流检测方法对检面表面的要求是很高的，检面的表面在进行检测之前必须进行清洁，在检测的过程中不能够有粉尘等污染物。还需要注意的是，在探头离开检测表面的时候，检测信号会受到很大的影响，所以需要有经验的专业人员进行操作。

3.起重机金属结构腐蚀预防措施

3.1选材

在当前市场中，起重机金属结构主要使用的是型号为Q235B的钢材料，这种钢材料在大部分情况下是满足标准的。但是在一些特殊的情况下，施工环境中的腐蚀性介质浓度是较高的，普通的钢材料就没办法满足需求，这时候就需要使用诸如16MnCu等的合金钢，这种合金钢不仅对金属结构内部的晶体结构进行了优化，还保障了钢材的化学稳定性，在一定程度上提高了耐腐蚀性。

3.2结构规划

在对腐蚀性强或者是湿度高等施工环境中的起重机进行结构规划过程中，首先需要注意的事情就是降低死角区域的产生率，这样能够对无法进行喷涂或者是积水的现象进行避免。其次就是对焊接方法和衔接的形式进行明确，这个过程一定要建立在缝隙等过渡性区域产生的影响效果被充分考虑基础上才能进行。其中，为了对金属结构的防腐性能进行强化，可以选择面积较小的圆管或者是方管，并且密封处理截面封闭端口位置，避免二氧化硫等气体或者是雨水等液体对金属结构造成侵袭，保障其稳定性。

3.3表面涂装

表面涂装是一种较为直接的防腐措施，主要是使用相关的涂料在起重机金属的表面进行涂抹，这样金属的表面就会出现一层薄膜，这层薄膜可以很好的对空气中的水分或者是其它的污染物进行屏蔽，延迟了金属的腐蚀速度。然而表面涂装这种方法的屏蔽作用并没有很强，在维护时长上有着很大的局限性，随着时间的推移，涂膜层的完整性还是会受到腐蚀性气体或者是液体的破坏，接着漆膜的表层也会遭到腐蚀，导致涂抹的油漆掉落。除此之外，由于油漆涂膜的特性，其很容易受到外界各种因素的影响，尤其是一些高湿度和高温度的环境中，油漆涂膜老化的速度会比其它的情况要快许多，这时候其起到的作用也就大大降低。现如今，在起重机行业中，表面涂层以及喷涂是较为常见的方法，对于起重机金属结构防护来说，是一种比较有目的性的防腐手段。为了达到防护的目的，主要使用钢丝绳表层镀锌的措施来对市政、民生工程进行防护，使用钢丝绳镀铬的方法来对长期处于高湿度、腐蚀介质浓度高等环境中的起重机金属设备。在起重机构件中，最为重要的构件之一就是铸锻件。在对铸锻件进行防腐的时候使用最多的就是热喷法，这种方法能够在很大程度上提升起重机的防腐性能。比如说，可以将粉末喷涂在起重机加速器的表面，还可以另涂一层环氧漆来强化金属结构的防腐性能。在起重机中，最为关键性的受力装备就是主梁、小车架以及端梁等金属结构，如果不好好对这些金属结构进行防腐，起重机的整体质量和使用价值就会大打折扣，所以说一定要采取合适的措施来对这些金属结构进行防腐。防腐措施可以采取以下步骤：（1）为了将构件上的锈迹给清除掉，可以使用酸洗除锈、人工除锈以及喷砂除锈的方法，保障清除以后的构件符合相关的精细度标准和涂装工艺清洁度。（2）对涂料进行选择。一般情况下，如果起重机是一直在酸性介质环境下工作的话，可以选择一些耐酸性较好的酚醛树脂漆来对金属结构的表皮进行处理。相反，如果起重机是一直在碱性介质的环境中工作的话，在金属结构表皮的处理中可以使用优良的环氧树脂漆。（3）为了保证防腐到位，在施工之前一定要对施工的气候、环境以及土壤的酸碱性等进行综合的分析，保障万无一失。

3.4优化车间布局

优化起重机设备制造单位的车间分布对预防起重机金属结构的腐蚀是很重要的。比如说，可以使用隔绝处理的生产工艺清除车间生产过程中形成的酸碱性气体，这样能够将空气中飘散的腐蚀性介质的浓度进行大幅度的降低，保障金属介质的稳定性。为了构建优质型的车间，在进行选址的时候可以对雨水季节积水流动的方向、风向等进行考虑。

4.结束语

总而言之，化学腐蚀和电化学腐蚀是造成起重机金属结构腐蚀的两大重要原因，所以说，为了保障起重机的正常运行一定要对腐蚀的机理进行仔细研究，并且采取相关的防护措施来进行防护。另外还要对起重机进行定期的检查，对在检查过程中发现的问题要给予足够的重视，并且及时采取措施进行解决，提高起重机金属结构的防腐工作质量。

参考文献：

[1]张盾，王毅，王鹏，吴佳佳，戚鹏，陈士强，孙艳.海水环境生物腐蚀污损与防护 [J].装备环境工程，2016.

[2]陈利紅.金属铁、铜表面绿色缓蚀剂缓蚀机理的研究 [D].上海大学，2015.

[3]陈金贵. 掌上型数字涡流探伤仪的研制[D]. 南昌航空大学，2007.

[4]张瑞军.基于参数不确定性安全评估技术的稳健优化设计方法研究 [D].北京邮电大学，2015.

（作者单位：上海振华重工（集团）股份有限公司）