本發(fā)明涉及輸電線路工程領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液及噴涂方法。

背景技術(shù)：

耐候鋼作為具有良好抗大氣腐蝕性能的低合金高效鋼材，一直是鋼種開發(fā)與腐蝕研究的熱點(diǎn)，其耐蝕性依賴于使用初期在表面形成的致密性穩(wěn)定化銹層。耐候鋼在應(yīng)用方面最為常見的使用方式是裸露使用。然而，耐候鋼在自然環(huán)境中要完成銹層的穩(wěn)定化嚴(yán)重污染周圍環(huán)境并影響外觀。特別是在含有Cl-離子的海洋大氣環(huán)境中，保護(hù)性的α-FeOOH銹層難于形成，Cl-離子和H₂O易于滲透銹層而使鋼基體進(jìn)一步發(fā)生腐蝕。因此，除裸露用外，比較有前景的是銹層穩(wěn)定化處理后進(jìn)行使用，例如，日本的耐候性膜處理、氧化涂層處理、N處理技術(shù)等已應(yīng)用于生產(chǎn)。近年來，我國各類大型工程建設(shè)需要相當(dāng)長的時(shí)間，在形成穩(wěn)定化銹層之前，常常出現(xiàn)早期銹液流掛與飛散的現(xiàn)象會(huì)釋放有害氣體，危害人的健康。而且，我國目前還沒有有效的辦法來減少大型工程中耐候鋼銹液流掛現(xiàn)象。同時(shí)，國外的幾種方法如上述的耐候性膜處理、氧化涂層處理和N處理技術(shù)等，存在的主要問題是成本高、工藝復(fù)雜，且穩(wěn)定化的時(shí)間較長，基本在1年以上。

本發(fā)明目的在于研發(fā)一種減輕輸電桿塔耐候鋼銹液流掛的表面噴涂方法，其主要涉及到配置一種溶液，該溶液對(duì)耐候鋼的表面進(jìn)行加速腐蝕化學(xué)反應(yīng)，處理后的耐候鋼，在腐蝕前期，銹液流掛頻率及流掛的含量均有減少的現(xiàn)象，研發(fā)后的穩(wěn)定液在輸電桿塔用耐候鋼涂刷應(yīng)用后，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述耐候鋼的銹液流掛問題，本發(fā)明提出了一種減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液及噴涂方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液，其特征在于所述穩(wěn)定液由0.1％～3％的NaCl、0.3％～3％的FeSO₄、0.1％～3％的CuSO₄、0.2％～4％的AlCl₃、0.1％～1％的MnCl₂和0.3％～3％的Na₂SO₄與水混合攪拌而成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液的噴涂方法，包括：

步驟1，除去耐候鋼表面氧化鐵皮；

步驟2，配置穩(wěn)定液，所述穩(wěn)定液的成分為0.1％～3％的NaCl、0.3％～3％的FeSO₄、0.1％～3％的CuSO₄、0.2％～4％的AlCl₃、0.1％～1％的MnCl₂和0.3％～3％的Na₂SO₄與水；以及

步驟3，將配置好的穩(wěn)定液注入噴霧器，使用噴霧器在裸露的鋼材表面噴涂預(yù)定時(shí)間長度；以及

步驟4，在噴涂所述穩(wěn)定液后，將噴涂后耐候鋼自然干燥。

優(yōu)選地，步驟3中所述預(yù)定時(shí)間長度為5-10s。

優(yōu)選地，重復(fù)執(zhí)行步驟3和步驟4兩次或三次。

優(yōu)選地，步驟1中除去耐候鋼表面氧化鐵皮的方法為噴砂。

優(yōu)選地，噴涂完畢后，在噴涂的底部采用吸干材料將多余的穩(wěn)定液吸干。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：所述穩(wěn)定液的發(fā)明成本較低，且溶液中NaCl、FeSO₄、CuSO₄、AlCl₃和MnCl₂均為常見化學(xué)試劑，對(duì)大氣環(huán)境和土壤均無污染，且本發(fā)明所需設(shè)備簡單，操作方便，噴涂處理時(shí)間較短，適合大規(guī)模噴涂，與此同時(shí)，利用本發(fā)明處理過的耐候鋼在特高壓輸電線路工程中可以有效減少污染的排放，對(duì)減少經(jīng)濟(jì)成本和桿塔的維修成本有不可估量的作用。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式：

圖1為一種減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液的噴涂方法的方法流程圖；

圖2為周期浸潤實(shí)驗(yàn)的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件；

圖3為裸露耐候鋼以及表面噴涂穩(wěn)定液后的耐候鋼在周浸環(huán)境下的失重變化規(guī)律示意圖；

圖4為裸露耐候鋼以及表面噴涂后的耐候鋼在周浸環(huán)境下的腐蝕速率示意圖；

圖5為室外掛片驗(yàn)證中耐候鋼電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬電路圖；

圖6為室外掛片驗(yàn)證中北京良鄉(xiāng)地區(qū)輸電鐵塔銹層電阻變化圖；

圖7為室外掛片驗(yàn)證中平潭地區(qū)輸電鐵塔銹層電阻變化圖；以及

圖8為室外掛片驗(yàn)證中四個(gè)不同地方輸電鐵塔銹層XRD成分檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)施，并且不局限于此處描述的實(shí)施例，提供這些實(shí)施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對(duì)于表示在附圖中的示例性實(shí)施方式中的術(shù)語并不是對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1為減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液的噴涂方法的方法流程圖。如圖1所示，減輕耐候鋼銹液流掛的穩(wěn)定液的噴涂方法從步驟101開始，在步驟101中，首先出去耐候鋼表面的氧化鐵皮。優(yōu)選地，除去耐候鋼表面的氧化鐵皮的方法可以為噴砂，但不僅限于上述方法，在不破壞耐候鋼化學(xué)結(jié)構(gòu)的前提下，其他可以去除金屬表面氧化層的方法均可。

優(yōu)選地，在步驟102中，進(jìn)行穩(wěn)定液的配置。優(yōu)選地，所述穩(wěn)定液的成分為0.1％～3％的NaCl、0.3％～3％的FeSO₄、0.1％～3％的CuSO₄、0.2％～4％的AlCl₃、0.1％～1％的MnCl₂和0.3％～3％的Na₂SO₄與水。優(yōu)選地，可以根據(jù)實(shí)際情況確定所需穩(wěn)定液的量以及溶液中各成分在溶液中所占的百分比。

優(yōu)選地，在步驟103中，將配置好的穩(wěn)定液注入噴霧器，并使用噴霧器在裸露的耐候鋼表面噴涂穩(wěn)定液預(yù)定時(shí)間長度。優(yōu)選地，在進(jìn)行噴涂操作時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況確定噴涂時(shí)間，本發(fā)明中所述的預(yù)定時(shí)間長度為5-10s。

優(yōu)選地，步驟104中，在裸露的耐候鋼表面進(jìn)行噴涂穩(wěn)定液后，將噴涂后的耐候鋼自然干燥。

優(yōu)選地，重復(fù)進(jìn)行步驟103和步驟104，并根據(jù)實(shí)際情況確定重復(fù)噴涂的次數(shù)。在本發(fā)明中，優(yōu)選的噴涂次數(shù)為兩次或三次。

優(yōu)選地，噴涂完畢后，在噴涂的底部用吸干材料將多余的穩(wěn)定液吸干。

圖2為周期浸潤實(shí)驗(yàn)的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件。為驗(yàn)證噴涂穩(wěn)定液后的實(shí)際效果，對(duì)兩種不同型號(hào)的耐候鋼09CuPCrNi和SQNH 420進(jìn)行周期浸潤實(shí)驗(yàn)。首先對(duì)兩種耐候鋼進(jìn)行線切割，切割的尺寸規(guī)格為：50mm×50mm×3mm，用丙酮先對(duì)耐候鋼表面進(jìn)行除油，隨后采用無水乙醇清洗干凈并吹干；然后配置5000ml的穩(wěn)定液，并將配置好后的耐候鋼處理液，采用噴霧的方式對(duì)耐候鋼片進(jìn)行噴淋，待樣品表面干燥后，重復(fù)噴淋處理液2～3次，等噴淋干燥后，用清水對(duì)耐候鋼表面進(jìn)行噴淋，除去浮銹；最后對(duì)表面未處理和表面處理后的耐候鋼進(jìn)行室內(nèi)加速腐蝕實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)條件為：實(shí)驗(yàn)溫度為45±2℃、實(shí)驗(yàn)濕度為70±5％RH、腐蝕溶液的組成為5％NaCl+0.2％Na₂S2O₈、實(shí)驗(yàn)的循環(huán)周期為，每一循環(huán)周期60±3分鐘，其中浸潤時(shí)間12±1.5分鐘以及實(shí)驗(yàn)時(shí)間分別為3天、6天、9天和12天。

圖3為裸露耐候鋼以及表面噴涂穩(wěn)定液后的耐候鋼在周浸環(huán)境下的失重變化規(guī)律示意圖。對(duì)于09CuPCrNi和SQNH 420，總體來說，經(jīng)表面預(yù)噴涂后，其總增重量比裸露狀態(tài)有增加，表面腐蝕量增加主要是因?yàn)榉€(wěn)定處理液在前期，會(huì)加速耐候鋼腐蝕，促進(jìn)耐候鋼表面銹層生成，經(jīng)過穩(wěn)定液處理后的腐蝕試樣，其外觀銹蝕顏色均勻一致。在室內(nèi)腐蝕3～9天時(shí)，09CuPCrNi和SQNH 420經(jīng)穩(wěn)定液處理后，其腐蝕增量均有增加，但是在室內(nèi)腐蝕12天時(shí)，SQNH 420，表面噴涂后，其總失重量明顯大于裸露狀態(tài)的，而09CuPCrNi的腐蝕量有減少，表明09CuPCrNi表面的穩(wěn)定銹層生成時(shí)間比SQNH 420快。

圖4為裸露耐候鋼以及表面噴涂后的耐候鋼在周浸環(huán)境下的腐蝕速率示意圖。由圖4可知，在腐蝕前期(3～6天)，SQNH 420穩(wěn)定液處理后的腐蝕速率大于未處理的，09CuPCrNi穩(wěn)定液處理后的腐蝕速率則是先增加后減少；在腐蝕中后期(9～12天)，SQNH 420穩(wěn)定液處理后的腐蝕速率基本上和原始裸露的耐候鋼保持一致，說明耐候鋼穩(wěn)定液的處理效果較為理想。09CuPCrNi穩(wěn)定液處理后的腐蝕速率在9天時(shí)明顯高于未處理，在12天時(shí)，明顯低于未處理的，說明了穩(wěn)定液對(duì)于09CuPCrNi的處理效果優(yōu)于SQNH 420鋼。經(jīng)過室內(nèi)加速腐蝕的數(shù)據(jù)分析表明，經(jīng)穩(wěn)定液處理后的耐候鋼，在腐蝕前中期，會(huì)加速腐蝕量，使耐候鋼表面腐蝕均勻一致，在腐蝕后期，穩(wěn)定液處理后的耐候鋼腐蝕速率低于未處理的。

大氣暴曬實(shí)驗(yàn)是研究鋼鐵材料大氣環(huán)境腐蝕最直接的方法，大氣暴曬最直接的優(yōu)點(diǎn)是能夠反映鋼大氣環(huán)境腐蝕的實(shí)際情況，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可靠性和直觀性，可以直接用來估算鋼材在自然環(huán)境下的使用壽命，為設(shè)計(jì)壽命，合理選材和制定產(chǎn)品的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。為了驗(yàn)證該穩(wěn)定液的實(shí)際效果，將穩(wěn)定液處理后的角鋼搭建成電力塔架，且電力塔架分為穩(wěn)定液處理過和穩(wěn)定液未處理過兩種類型，放置在良鄉(xiāng)和平潭兩地，進(jìn)行大氣暴曬實(shí)驗(yàn)，大氣暴曬時(shí)間為3～15個(gè)月。

圖5為室外掛片驗(yàn)證中耐候鋼電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬電路圖。在室外掛片驗(yàn)證中，利用交流阻抗測試和極化曲線測試對(duì)不同的耐候鋼樣本進(jìn)行測量。首先對(duì)帶銹耐候鋼樣本進(jìn)行切割取樣，然后將取樣后的樣本進(jìn)行交流阻抗測試和極化曲線測試，最后利用ZSimpwin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到樣本的電阻變化圖。優(yōu)選地，交流阻抗測試在0.5％NaCl的水溶液中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)采用三電極體系，帶銹耐候鋼樣本為工作電極、鉑片作為對(duì)電極以及飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，測量頻率為10^-2～10⁶Hz。交流阻抗測試的實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖5所示，其中Rs為電解液的電阻；Rr為銹層電阻；Cr為銹層與體系溶液構(gòu)成的電容；Cd為鋼基體與深入銹層的電解液構(gòu)成的電容；Rt為鋼基體溶解反應(yīng)的電荷傳遞電阻；Rw為Warburg阻抗。優(yōu)選地，極化曲線測試在與交流阻抗測試相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行測試，其中實(shí)驗(yàn)中掃描速度為5mV·min-1。

室外掛片驗(yàn)證中，通過交流阻抗測試得出北京良鄉(xiāng)地區(qū)輸電塔銹層的電阻變化圖如圖6。由圖6可知，隨著暴曬時(shí)間的增加，良鄉(xiāng)地區(qū)塔架不同位置銹層電阻均不斷增加，在暴曬初期(3～9個(gè)月)，頂部和底部處理過的電阻在不同暴曬時(shí)間均大于未處理的，在暴曬后期(15個(gè)月)，頂部處理過電阻大于未處理的，底部處理過電阻稍小于未處理的。具體表現(xiàn)在頂部處理過的銹層電阻分別為3.3Ω(3個(gè)月)、11Ω(6個(gè)月)、10.8Ω(9個(gè)月)和34Ω(15個(gè)月)，而頂部未處理的則分別為3.5Ω(3個(gè)月)、7Ω(6個(gè)月)、7.3Ω(9個(gè)月)和11Ω(15個(gè)月)。由此可知，處理過的銹層電阻明顯大于未處理過的，平均銹層電阻(3～15個(gè)月)提高了約51％，頂部經(jīng)穩(wěn)定液處理后，效果較為明顯。底部在前期處理過的電阻大于未處理的，但在后期，未處理的銹層電阻稍大于處理過的，這種反?，F(xiàn)象主要是不同位置取樣和實(shí)驗(yàn)誤差造成的，總的來說，底部處理過的銹層平均電阻高于未處理過的，平均銹層電阻提高了約2％，兩者基本差別不大。

室外掛片驗(yàn)證中，通過交流阻抗測試得出福建平潭地區(qū)輸電塔銹層的電阻變化圖如圖7。由圖7可知，隨著暴曬時(shí)間的增加，銹層電阻基本上逐漸增加，在6個(gè)月時(shí)，銹層電阻最高，頂部處理過和底部未處理過的銹層電阻達(dá)25Ω。頂部位置，在暴曬前期(3～9個(gè)月)，頂部處理過的銹層電阻和未處理電阻相差較小，但在后期(15個(gè)月)，頂部處理過銹層電阻明顯大于未處理的，差別較大。而底部處理和未處理的銹層電阻在暴曬期間，相差均不大?？偟膩碚f，綜合頂部和底部銹層電阻變化情況，在平潭地區(qū)，因?yàn)榭拷戏胶Ｑ蟓h(huán)境，Cl^-1濃度較高，穩(wěn)定銹層不易形成。從電阻變化來看，穩(wěn)定液噴涂處理后的效果好于未噴涂處理的。

圖8為室外掛片驗(yàn)證中四個(gè)不同地方輸電鐵塔銹層XRD成分檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果示意圖。為了準(zhǔn)確分析銹層中銹層物相的組成成分，用以分析穩(wěn)定液對(duì)穩(wěn)定銹層形成的作用，對(duì)良鄉(xiāng)和平潭地區(qū)輸電鐵塔銹層進(jìn)行XRD成分檢測，檢測結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，不同地區(qū)銹層電阻組成成分一致，均由α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄和無定形化合物組成。其中α-FeOOH為穩(wěn)定銹層的主要成分，通常采用α/γ*＝α-FeOOH/γ-FeOOH表示穩(wěn)定銹層的穩(wěn)定程度，從圖8中可知，良鄉(xiāng)和平潭地區(qū)暴曬15個(gè)月后，穩(wěn)定液噴涂處理后的銹層穩(wěn)定程度明顯高于未噴涂處理的，良鄉(xiāng)噴涂的銹層α/γ*為0.36，未噴涂銹層α/γ*為0.25，平潭噴涂的銹層α/γ*為0.60，未噴涂的銹層α/γ*為0.36，綜上所述，穩(wěn)定液處理后有利于耐候鋼穩(wěn)定銹層的生成。

通過周期浸潤實(shí)驗(yàn)和室外掛片實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際噴涂效果的驗(yàn)證，說明了本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中能達(dá)到比較好的減輕耐候鋼銹液流掛現(xiàn)象，且制造成本低，溶液中NaCl、FeSO₄、CuSO₄、AlCl₃和MnCl₂均為常見化學(xué)試劑，對(duì)大氣環(huán)境和土壤均無污染，與此同時(shí)，本發(fā)明所需設(shè)備簡單，操作方便，噴涂處理時(shí)間較短，適合大規(guī)模噴涂，最重要的是，利用本發(fā)明處理過的耐候鋼在特高壓輸電線路工程中可以有效減少污染的排放，對(duì)減少經(jīng)濟(jì)成本和桿塔的維修成本有不可估量的作用。

已經(jīng)通過參考少量實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的，除了本發(fā)明以上公開的其他的實(shí)施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個(gè)/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個(gè)實(shí)例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運(yùn)行，除非明確地說明。