鋼管的鍍鋅方法
有熱鍍鋅和電鍍鋅兩大類。熱鍍鋅有濕法、干法、鉛鋅法、氧化還原法等，其工藝流程如圖所示。
不同熱鍍鋅方法的主要區(qū)別在鋼管酸浸清洗后，用什么方法活化管體表面提高鍍鋅質(zhì)量?，F(xiàn)生產(chǎn)中主要采用干法和氧化還原法，其特點見表。
電鍍鋅的鋅層表面十分光滑致密、組織均勻；具有良好的力學性能和抗腐蝕能力；鋅耗比熱鍍鋅低60％～75％。電鍍鋅在技術(shù)上有一定的復雜性，但對單面鍍層，內(nèi)外表面鍍層厚度不同的雙面鍍層，以及薄壁管鍍鋅等皆須采用此法。
鋅層材料的發(fā)展
為滿足日益提高的各種使用條件要求，延長鍍鋅鋼管的使用壽命，鋅層材料正在不斷發(fā)展。主要新鍍層有：(1)鐵一鋅合金化鍍層。即鋼管鍍鋅后再進行熱處理。如在500～550℃進行擴散退火10～15min，這樣可使鍍鋅管在油田中的使用壽命延長近9倍；(2)多元或含有微量合金元素的鍍鋅層。如加入適量的鎳可使耐腐蝕能力比純電鍍鋅管提高10倍以上；(3)復合鍍層。即按使用條件需要，在鋼管鍍鋅層上再涂以適當?shù)挠袡C材料，使得在耐腐蝕、耐高溫、耐嚴寒、耐磨損、耐沖擊及增加彈性等方面，能進一步滿足其中一項或幾項更高的要求。如采用彩色涂層，還有裝飾和標志的效果。
鋅鍍層的外觀呈青白色，標準電極電位為-0.76V，易溶于酸，溶于堿，是曲型的兩性金屬。鋅干燥空氣中幾乎不發(fā)生變化，鋅腐蝕的臨界濕度大于70%，因此在潮濕大氣中能與二氧化碳和氧作用生成一層主要由堿式碳酸鋅組成的薄膜，這層膜有一定的緩蝕作用，鋅與硫化氫等含硫化物起反應(yīng)生成硫化鋅﹔鋅易受氯離子浸蝕，故在海水中不穩(wěn)定。
鋅在密閉或通風不良，空氣潮濕的條件下，與非金屬材料的揮發(fā)物(低分子羧酸，醛，酚，氨等)接觸時，鋅易遭腐蝕，生成白色疏松的腐蝕產(chǎn)物，俗稱”白霜”。鋅在高溫，高濕，密閉條件下，與膠木，油漆，木材釋放的揮發(fā)物接觸，鋅有生長細絲狀單晶的傾向，俗稱”長毛” 。
鋅的標準電位比鐵負，對鋼鐵而言是陽極性鍍層，可提供可靠的電化學保護。在工業(yè)大氣，農(nóng)村大氣和海洋性大氣中使用的鋼鐵制品均可選擇鋅作保護層，其防護壽命幾乎與鋅層厚度成正比關(guān)系。凡屬有工業(yè)廢氣污染的大氣中，鋅鍍層的耐蝕優(yōu)于鎘鍍層，在海上或海水中則相反。
鋅鍍層經(jīng)鉻酸鹽鈍化之后，耐蝕性可提高6--8倍。故鍍鋅鈍化處理是必不可少的的步驟。在鈍化膜上進行有機染色，可作低文件產(chǎn)品的防護---裝飾鍍層。
為降低鋅鍍層厚又能提高耐蝕能力，國內(nèi)外采如下兩種措施﹕一是提高鈍化膜的質(zhì)量，如用藍色，綠色，軍綠色，黑色鈍化代替常規(guī)的彩虹色鈍化膜，尤以軍綠化鈍化膜耐蝕性最好﹔二是以較薄的含鐵0.3%--0.6%的Zn-Fe合金，或含鎳6%-10%的Zn-Ni合金代替純鋅鍍層，耐蝕性能提高三倍以上，廣泛用于汽車鋼板上代替鍍鋅。
鋅鍍層的使用溫度不得超過2500C,在此溫度上鋅結(jié)晶組織變形，發(fā)脆，耐蝕性下降。有耐蝕，耐熱要求的零件宜用Zn-Ni合金層。
鍍鋅電解液可分為堿性和弱酸性兩大類，國內(nèi)外常用的有無氰鋅酸鹽鍍鋅，氰化鍍鋅，銨鹽鍍鋅，氯化物鍍鋅，硫酸鹽鍍鋅等。就國內(nèi)而言，無氰鋅酸鹽鍍鋅仍是主流。近年來由于鍍鋅添加劑的性能的改進提高，氯化物鍍鋅和低氰光亮鍍鋅發(fā)展較快，而銨鹽鍍鋅在繼續(xù)下降。
選擇鍍液要根據(jù)鍍件材質(zhì)，形狀，外觀要求而定，如沖壓小件和復雜件，特別是需要輔助陽極的深孔或管狀件宜選用堿性鍍液﹔對氫脆敏感的零件宜用弱酸性鍍鋅液。當采用兩種性能不同的鍍液時，對生產(chǎn)十分有利。
◆鋅酸鹽鍍鋅
1.鋅酸鹽鍍液的特點：
(1)不用劇毒的氰化物，廢水易處理；
(2)鍍層結(jié)晶細密、光澤好、分散能力和深鍍能力接近氰化鍍液，適合復雜形狀的零件電鍍；
(3)鍍液穩(wěn)定、操作方便；
(4)對設(shè)備無腐蝕性；
(5)綜合經(jīng)濟效益好。這種鍍液亦存在沉積速度慢，允許溫度范圍窄(高于400C不好)，厚度超過15um時有脆性，鑄鍛件較難電鍍以及工作時會產(chǎn)生刺激性氣體逸出，必須要安裝通風裝置等缺點。
2.鋅酸鹽鍍液之鍍液成分：
A、氧化鋅(純度大于98%)；B、氫氧化鈉；C、DE和DPE添加劑；D、光亮劑；E、水
3.維護管理技術(shù)：
A、嚴格控制鋅、堿濃度和比值；B、主添加劑和光亮劑都只能靠經(jīng)驗補加；C、注意溫度和電流密度的相互關(guān)系；D、極間距離及電極排布；E、雜質(zhì)的危害及清除；F、可能產(chǎn)生的故障及糾正方法
◆氰化鍍鋅
1.氰化鍍鋅具有分散能力和深鍍能力好、結(jié)晶細密、與基體結(jié)合力好、耐蝕性能好、工藝范圍寬、鍍液穩(wěn)定易操作、對雜質(zhì)不太敏感等優(yōu)點。但是劇毒、嚴重污染境?，F(xiàn)在大部分應(yīng)用無氰鍍鋅或低氰鍍鋅。
2.氰化鍍鋅的鍍液組成：A、氧化鋅；B、氰化鈉；C、氫氧化鈉；D、氰化鍍鋅光亮劑
◆銨鹽鍍鋅
1.從氯化銨-氨羧絡(luò)合劑鍍鋅電解液中沉積的鋅層、結(jié)晶細致、鍍層光澤美觀、分散能力和深鍍能力好、適合于復雜零件的電鍍。該工藝曾在我國普啟遍應(yīng)用，但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該類鍍液存在鈍化膜易變色、鍍液腐蝕性大、廢水中重金屬難處理、氨對魚類有毒等問題。從70年代后期逐漸被鋅酸鹽鍍鋅所取代。為發(fā)揮弱酸鍍鋅的優(yōu)點。80年代起，無氨氯化物鍍鋅在我國崛起，銨鹽鍍鋅應(yīng)用時不斷下降。
◆氯化物鍍鋅
1.氯化物鍍鋅是八十年代初發(fā)展起來的光亮鍍鋅工藝。氯化物鍍液的特點：A、不含絡(luò)合劑的單鹽鍍液、廢水極易處理；B、鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其鍍液體系；C、電流效率高、沉積速度快；D、氫過電位低的鋼材如高碳鋼、鑄件、鍛件等容易施鍍。
2.氯化物鍍鋅鍍液成分：A、氯化鋅；B、氯化鉀；C、硼酸；D、添加劑(主光亮劑、載體光亮劑、輔助光亮劑)
◆硫酸鹽鍍鋅
1.硫酸鹽鍍鋅的分散能力比前述幾種鍍鋅溶液差些，且結(jié)晶較粗。為改善鍍液性能，引入阿拉伯樹膠或天然桃膠，對細化結(jié)晶有效果，但貨源不足。為此近來國內(nèi)外電鍍工作者開發(fā)了由芳香族醛或酮磺酸鹽、聚醚化合物和芳香族磺酸鹽組合的光亮劑，使鍍液和鍍層性能獲得很大改善、鍍層細致、光亮。由于這種鍍液成本低、電流效率高，可使用很高的電流密度，沉積速度快，適合于電鍍外形簡單的線材、帶材、板材和管材的內(nèi)壁。鍍液的pH值較低，有的還有氯化物，所以對設(shè)備有腐蝕性。
2.硫酸鹽鍍鋅鍍液組成：A、硫酸鋅是主鹽；B、硫酸鈉、硫酸鋁、氯化銨是導電鹽；C、明礬和硼酸是緩沖劑；D、糊精、萘二磺酸等為細化結(jié)晶，提高分散能力.
為提高鋼管的耐腐蝕性能，對一般鋼管進行鍍鋅。鍍鋅鋼管分熱鍍鋅和電鍍鋅兩種，熱鍍鋅鍍鋅層厚，電鍍鋅成本低，表面不是很光滑。吹氧焊管：用作煉鋼吹氧用管，一般用小口徑的焊接鋼管，規(guī)格由3/8-2寸八種。用08、10、15、20或者195-Q235的鋼帶制作成的，為了防腐蝕，有得進行滲鋁處理。
鍍鋅鋼管的重量系數(shù)
公稱壁厚mm： 2.0 2.5 2.8 3.2 3.5 3.8 4.0 4.5
系數(shù)c：1.064 1.051 1.045 1.040 1.036 1.034 1.032 1.028
注鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能(機械性能)的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。鋼的牌號：Q215A；Q215B；Q235A；Q235B
試驗壓力值/Mpa：D10.2-168.3mm為3Mpa；D177.8-323.9mm為5Mpa
常說的鍍鋅管，鍍鋅管的用途現(xiàn)在煤氣、暖氣用的那種鐵管也是鍍鋅管，鍍鋅管作為水管，使用幾年后，管內(nèi)產(chǎn)生大量銹垢，流出的黃水不僅污染潔具，而且夾雜著不光滑內(nèi)壁滋生的細菌，銹蝕造成水中重金屬含量過高，嚴重危害人體的健康。六七十年代，國際上發(fā)達國家開始開發(fā)新型管材，并陸續(xù)禁用鍍鋅管。中國建設(shè)部等四部委也發(fā)文明確從二000年起禁用鍍鋅管，目前新建小區(qū)的冷水管已經(jīng)很少使用鍍鋅管了，有些小區(qū)的熱水管使用的是鍍鋅管。
鍍鋅管應(yīng)該達到的技術(shù)要求
1、牌號和化學成分
鍍鋅鋼管用鋼的牌號和化學成分應(yīng)符合GB 3092所規(guī)定的黑管用鋼的牌號和化學成分。
2、制造方法
黑管的制造方法(爐焊或電焊)由制造廠選擇。鍍鋅采用熱浸鍍鋅法。
3、螺紋及管接頭
3.1 帶螺紋交貨的鍍鋅鋼管，螺紋應(yīng)在鍍鋅后車制。螺紋應(yīng)符合YB 822的規(guī)定。
3.2 鋼制管接頭應(yīng)符合YB 238的規(guī)定；可鍛鑄鐵管接頭應(yīng)符合YB 230的規(guī)定。
4、力學性能
鋼管鍍鋅前的力學性能應(yīng)符合GB 3092的規(guī)定。
5、鍍鋅層的均勻性鍍鋅鋼管應(yīng)作鍍鋅層均勻性的試驗。鋼管試樣在硫酸銅溶液中連續(xù)浸漬5次不得變紅(鍍銅色)。
6、冷彎曲試驗公稱口徑不大于50mm的鍍鋅鋼管應(yīng)作冷彎曲試驗。彎曲角度為90°，彎曲半徑為外徑的8倍。試驗時不帶填充物，試樣焊縫處應(yīng)置于彎曲方向的外側(cè)或上部。試驗后，試樣上不應(yīng)有裂縫及鋅層剝落同象。
7、水壓試驗水壓試驗應(yīng)在黑管進行，也可用渦流探傷代替水壓試驗。試驗壓力或渦流探傷對比試樣尺寸應(yīng)符合GB 3092的規(guī)定。
鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能(機械性能)的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。
①抗拉強度(σb)<沒有計算公式>
試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力(Fb)，出以試樣原橫截面積(So)所得的應(yīng)力(σ)，稱為抗拉強度(σb)，單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計算公式為：
式中：Fb--試樣拉斷時所承受的最大力，N(牛頓)； So--試樣原始橫截面積，mm2。
②屈服點(σs)
具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力，稱屈服點。若力發(fā)生下降時，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。
上屈服點(σsu)：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力； 下屈服點(σsl)：當不計初始瞬時效應(yīng)時，屈服階段中的最小應(yīng)力。
屈服點的計算公式為：
式中：Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定)，N(牛頓)So--試樣原始橫截面積，mm2。
③斷后伸長率(σ)
在拉伸試驗中，試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計算公式為：
式中：L1--試樣拉斷后的標距長度，mm； L0--試樣原始標距長度，mm。
④斷面收縮率(ψ)
在拉伸試驗中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計算公式如下：
式中：S0--試樣原始橫截面積，mm2； S1--試樣拉斷后縮徑處的最少橫截面積，mm2。
⑤硬度指標
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
