Công nghệ lớp phủ bề mặt của thép carbon có thể chống lại sự ăn mòn hóa học không?

Trong lĩnh vực công nghiệp và xây dựng, Neo tấn công bằng thép carbon là một thành phần chịu tải chính, được tiếp xúc với các môi trường phức tạp trong một thời gian dài. Ăn mòn hóa học là một trong những nguyên nhân chính của sự thất bại của nó. Trong những năm gần đây, công nghệ lớp phủ bề mặt đã được sử dụng rộng rãi để cải thiện khả năng chống ăn mòn của nó, nhưng công nghệ này có thể thực sự chống lại sự ăn mòn hóa học không?

1. Cơ chế bảo vệ của công nghệ lớp phủ: Rào cản đa cấp và thụ động hóa học
Công nghệ lớp phủ chống ăn mòn của các bu lông neo bằng thép carbon chủ yếu bao gồm hai cơ chế cốt lõi: bảo vệ rào cản vật lý và bảo vệ thụ động hóa học:
Lớp rào cản vật lý: Thông qua mạ kẽm nhúng nóng, phun nhựa epoxy hoặc lớp phủ fluorocarbon và các quá trình khác, một lớp phủ dày đặc được hình thành trên bề mặt của chất nền để phân lập độ ẩm, oxy và môi trường ăn mòn (như Cl⁻, vì vậy) từ tiếp xúc trực tiếp. Ví dụ, độ xốp của lớp phủ fluorocarbon nhỏ hơn 0,5%, có thể làm giảm đáng kể tính thấm.
Hiệu ứng thụ động hóa học: Lớp phủ dựa trên kẽm (như mạ kẽm nóng) trì hoãn ăn mòn chất nền thông qua bảo vệ catốt của cực dương hiến tế; Trong khi các lớp phủ epoxy chứa cromat tạo ra các màng oxit ổn định (như CR₂O₃) trên bề mặt kim loại thông qua các phản ứng thụ động, ức chế các phản ứng ăn mòn điện hóa.
2. Xác minh thử nghiệm: Dữ liệu định lượng về hiệu suất của lớp phủ
Các xét nghiệm ăn mòn tăng tốc trong phòng thí nghiệm cho thấy lớp phủ bề mặt có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của bu lông neo thép carbon:
Thử nghiệm xịt muối (ASTM B117): Các bu lông neo thép carbon không tráng phát phát triển rỉ đỏ trong vòng 72 giờ, trong khi các mẫu có hệ thống phủ kép của "Epoxy Kinc Powder Primer Polyurethane Topcoat" có thời gian kháng muối hơn 2.000 giờ và tốc độ ăn mòn giảm hơn 90%.
Thí nghiệm ngâm axit và kiềm: Trong dung dịch H₂so₄ có độ pH 3, tốc độ giảm cân ăn mòn của bu lông neo phủ fluorocarbon chỉ là 1/15 của thép trần và lớp phủ không bị phồng rộp.
Quang phổ trở kháng điện hóa (EIS): Mô -đun trở kháng của hệ thống phủ có thể đạt hơn 10⁶ · cm², cho thấy nó có khả năng chống xâm nhập ion tuyệt vời.
3. Các trường hợp ứng dụng thực tế: Xác minh hiệu suất trong môi trường khắc nghiệt
Ứng dụng nền tảng ngoài khơi: Một dự án biển sử dụng các bu lông neo thép carbon niêm phong epoxy nhúng nóng. Sau khi phục vụ trong bầu khí quyển biển chứa xịt muối và độ ẩm cao trong 8 năm, không có sự ăn mòn có thể nhìn thấy trên chất nền, và độ bám dính của lớp phủ vẫn ở trên 95% (được thử nghiệm bằng phương pháp cắt chéo).
Bảo vệ ăn mòn thực vật hóa học: Một tháp phản ứng của nhà máy hóa học cố định Bolt sử dụng lớp phủ Polytetrafluoroetylen (PTFE). Trong điều kiện tiếp xúc với axit mạnh (nồng độ 30% HCl), không có sự cố lớp phủ hoặc ăn mòn cơ chất trong vòng 5 năm và chi phí bảo trì giảm 70%.
4. Định hướng và đề xuất tối ưu hóa kỹ thuật
Mặc dù công nghệ lớp phủ hiện tại đã cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của bu lông neo thép carbon, nhưng các vấn đề sau đây vẫn cần phải chú ý đến:
Phù hợp với lớp phủ: Chọn hệ thống lớp phủ theo loại môi trường ăn mòn (như PTFE được ưa thích trong môi trường axit và nhựa epoxy phù hợp với môi trường kiềm).
Kiểm soát quá trình xây dựng: Độ dày lớp phủ, nhiệt độ bảo dưỡng và tiền xử lý bề mặt (như làm cát đến mức SA2.5) ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng bảo vệ.
Chi phí vòng đời: Đầu tư ban đầu của lớp phủ hiệu suất cao (như fluorocarbon) cao, nhưng nó có thể giảm chi phí thay thế và bảo trì sau này, và chi phí toàn diện là lợi thế hơn.
Dựa trên dữ liệu thử nghiệm và hiệu suất kỹ thuật thực tế, công nghệ lớp phủ bề mặt của bu lông neo bằng thép carbon có thể chống lại sự ăn mòn hóa học một cách hiệu quả và tác dụng bảo vệ của nó phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu phủ, kiểm soát quá trình và khả năng thích ứng môi trường.