CN113073279A - 电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺及亚光铁塔 - Google Patents

电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺及亚光铁塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺及亚光铁塔，其中表面亚光化工艺过程为：先对工件表面进行预处理，接着进行助镀，然后浸锌，取出后空冷，再进行冷却，最后进行磷化处理；以重量份数计，所述浸锌处理所用锌液成份为：锌≥99.5％，铁≤0.02％，铝≤0.003％，镍≤0.005％；磷化处理在常温下进行，将工件浸入磷化液3～5min后取出，所述磷化液中含有1wt.％铬干和1wt.％浓硫酸。本发明的有益效果：通过合理设计工艺过程，对采用低锰含量的钢材制成的铁塔构件进行表面处理，能够成功制备光泽度低也即具有亚光效果的铁塔构件。

Description

电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺及亚光铁塔
技术领域
本发明属于钢铁表面镀层处理技术领域，具体涉及电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺。
背景技术
输电线路铁塔在成型后进行热浸镀锌处理，需要进行镀锌处理的包括塔身构件，以及所有杆件、螺栓、螺母、垫片。镀锌处理的主要目的在于提高防腐能力，使铁塔满足使用寿命要求。镀锌层的厚度、均匀性、附着性均须满足相关国标要求。高原地区由于空气质量好、无污染，生产的铁塔亮度高，几年甚至十年以上颜色不变，形成了长期光污染。并且，由于整体线路呈现银白色，易被敌方侦察发现。因此，除了保证铁塔的防腐蚀性能，还需要降低铁塔表面反光性，减少光污染，并提高军事安全性。申请号为202110280540X 的中国专利申请公开了一种低合金钢构件亚光化表面处理方法，能够对常见的Q355、Q420材料进行表面亚光化处理，然而采用该方法对常用的Q235钢材进行表面镀锌处理，发现光泽度仍较高，难以达到设计要求。因此，必须进一步改进工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺。
其技术方案如下：
一种电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其关键在于按以下过程进行：先对工件表面进行预处理，接着进行助镀，然后浸锌，取出后空冷，再进行冷却，最后进行磷化处理；
以重量份数计，所述浸锌处理所用锌液成份为：锌≥99.5％，铁≤0.02％，铝≤0.003％，镍≤0.005％；
所述磷化处理在常温下进行，将工件浸入磷化液3～5min后取出，所述磷化液中含有1wt.％铬干和1wt.％浓硫酸。
作为优选，上述磷化处理过程中，保持磷化液pH值为3-4。
作为优选，上述工件所用材料锰含量在1.0％以下。
作为优选，上述浸锌处理的锌液温度为446-452℃，浸锌时间为2-5min。
作为优选，上述空冷时间为4min以上。
作为优选，空冷后，在30-60℃温度下进行冷却。
作为优选，上述预处理包括酸洗、清洗和助镀，其具体过程为：
将工件浸入盐酸溶液，所述盐酸溶液浓度为40-220g/l，工作温度为常温，酸洗时间0.5-4h，以除去工件表面氧化铁；
酸洗后的工件使用清洗液清洗，清洗温度为60-70℃，所述清洗液中盐酸浓度≤4g/l，氯化亚铁≤4g/l；
清洗后的工件浸入助镀液中，所述助镀液含有氯化铵120-260g/l，氯化锌 70-80g/l。
作为优选，上述助镀温度为60-70℃，助镀时间为0.5-1min。
作为优选，上述工艺还包括后处理步骤，即对漏镀处采用热喷涂锌或涂富锌涂层方法进行修复，修复层厚度应比镀锌层要求的最小厚度厚30μm以上。
本发明的目的之二在于提供一种亚光铁塔。其技术方案为：
一种亚光铁塔，包括铁塔本体，该铁塔本体由若干铁塔构件连接而成，其关键在于，所述铁塔构件分别按照上述任意一项所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺进行处理，再组装形成所述铁塔本体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
对照例
本申请的发明人前期研发出一种铁塔构件亚光化表面处理方法，适用于低合金高强度钢构件，其工艺过程为：吊挂→酸洗→清洗→助镀→浸锌→空冷→冷却→后处理。具体步骤为：
步骤一、工件吊挂：将工件吊挂在行车上；
步骤二、酸洗：行车工作，将工件浸入浓度为40-220g/l的盐酸溶液，温度为常温，酸洗时间0.5-4h，以除去工件表面氧化铁；
步骤三、清洗：将酸洗后的工件浸入清洗液中，清洗温度为60-70℃，清洗液中盐酸浓度≤4g/l，氯化亚铁≤4g/l，以除去工件表面杂质，清洗液可以使用自来水；
步骤四、助镀：将清洗后的工件浸入温度为60-70℃的助镀液中，助镀液含有氯化铵120-260g/l，氯化锌70-80g/l，工件浸入助镀液0.5-1min；
步骤五、浸锌，锌液温度为446-452℃，浸锌时间为2-5min，以重量份数计，锌液成份为：锌≥99.5％，铁≤0.02％，铝≤0.003％，镍≤0.005％；
步骤六、空冷：工件从锌液中取出后进行空冷，空冷时间为1min以上；
步骤七、冷却，采用水冷冷却，冷却温度控制在30-60℃；实际生产发现，若超过60℃，镀件上会出现水花纹，而温度低于30℃，镀件上会出现龟裂纹；
步骤八、后处理：检查工件，总漏镀面积不应超过每个镀件总表面积的 0.5％，每个修复镀锌面不应超过10cm2，若总漏镀面积较大或单个漏镀面积>10cm2，应返镀。对漏镀处采用热喷涂锌或涂富锌涂层方法进行修复，修复层厚度应比镀锌层要求的最小厚度厚30μm以上。采用涂富锌涂层方式处理漏镀时，可以用环氧富锌漆，确保颜色基本一致。
处理完成后，观察构件的变形，每根构件的弯曲变形应不超过L/1500(L 为构件长度)，且不大于5mm，否则，应通过机械方法进行冷矫正。矫正中镀锌层损坏超过上述第步骤八中的要求时应重新镀锌。不允许对热镀锌后的构件进行再切割或开孔、焊接加工。
处理完成后，对工件进行抽样，检测镀锌层厚度、附着性、均匀性和光泽度。经检测，采用上述工艺进行表面处理，镀锌层的厚度、附着性、均匀性等指标均能满足国标GB/T2694和GB/T 13912的要求。对于光泽度的检测使用光泽度检测仪，一般光泽用60度角的光泽度检测仪，低光泽用大角度的光泽度检测仪，高光泽用小角度光泽度检测仪。按照设计要求，镀锌层外观颜色以暗灰色为宜，在强光下不反光，采用中低光泽度测试仪(60度角或 80度角的光泽度检测仪)时，一般光泽度要求为光泽度≤30GU，冷却后的工件表面光泽度≤40GU。
对照例的工艺效果记载在申请号为202110280540X的申请中，在此不再赘述。采用上述工艺条件时，常见的Q355、Q420钢材制造的工件经表面处理后能够得到亚光表面。然而，采用Q235钢材时，表面处理后的工件表面无法达到亚光效果。
实施例
一种电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其工艺过程为：吊挂→酸洗→清洗→助镀→浸锌→空冷→冷却→磷化处理→后处理。表面处理具体步骤与对照例相比，区别在于：冷却后还进行磷化处理，即常温下，将工件浸入磷化液3～5min后取出，所述磷化液中含有1wt.％铬干和1wt.％浓硫酸，磷化处理过程中，通过pH检测设备监测所述磷化液酸度，pH大于4时补充硫酸，保持磷化液pH值为3-4。磷化处理使得工件表面光泽度降低，呈现亚光效果。
如表1，对照例1～4均采用相同的工艺方法进行表面处理，Q355与Q235 工件表面光泽度存在较大区别。对比对照例3～4与实施例1～2，在增加磷化处理步骤后，工件表面光泽度大幅降低，满足设计要求。
表1不同表面处理工艺后两种材料表面光泽度比较
Figure BDA0002990299180000051
发明人研究发现，不同材料采用同样工艺条件(对照例)进行处理，表面光泽度差别较大的主要原因在于材料中锰含量的影响。对于Q355和Q420 钢材，其锰含量一般在1.0-1.7％，而Q235钢材锰含量一般在0.3-0.8％。研究还发现，对于含锰量在1.0％以下的低合金钢材构件，采用本发明的方法均能够成功获得光泽度在40GU以下的亚光表面。
除磷化处理外，锌液成分、浸锌处理时锌液温度、空冷时间等也是影响光泽度的关键因素。实施例与对照例相比，尽管增加了磷化处理步骤，本发明的工艺中，较优的锌液成分、锌液温度、空冷时间等参数与对照例相同。
本发明的有益效果：通过合理设计工艺过程，对采用低锰含量的钢材制成的铁塔构件进行表面处理，能够成功制备光泽度低也即具有亚光效果的铁塔构件。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于按以下过程进行：先对工件表面进行预处理，接着进行助镀，然后浸锌，取出后空冷，再进行冷却，最后进行磷化处理；
以重量份数计，所述浸锌处理所用锌液成份为：锌≥99.5％，铁≤0.02％，铝≤0.003％，镍≤0.005％；
所述磷化处理在常温下进行，将工件浸入磷化液3～5min后取出，所述磷化液中含有1wt.％铬干和1wt.％浓硫酸。
2.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：所述磷化处理过程中，保持磷化液pH值为3-4。
3.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：所述工件所用材料锰含量在1.0％以下。
4.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：所述浸锌处理的锌液温度为446-452℃，浸锌时间为2-5min。
5.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：所述空冷时间为4min以上。
6.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：空冷后，在30-60℃温度下进行冷却。
7.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：所述预处理包括酸洗、清洗和助镀，其具体过程为：
将工件浸入盐酸溶液，所述盐酸溶液浓度为40-220g/l，工作温度为常温，酸洗时间0.5-4h，以除去工件表面氧化铁；
酸洗后的工件使用清洗液清洗，清洗温度为60-70℃，所述清洗液中盐酸浓度≤4g/l，氯化亚铁≤4g/l；
清洗后的工件浸入助镀液中，所述助镀液含有氯化铵120-260g/l，氯化锌70-80g/l。
8.根据权利要求7所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：助镀温度为60-70℃，助镀时间为0.5-1min。
9.根据权利要求1所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺，其特征在于：还包括后处理步骤，即对漏镀处采用热喷涂锌或涂富锌涂层方法进行修复，修复层厚度应比镀锌层要求的最小厚度厚30μm以上。
10.一种亚光铁塔，包括铁塔本体，该铁塔本体由若干铁塔构件连接而成，其特征在于：所述铁塔构件分别按照权利要求1-9任意一项所述的电力铁塔低锰含量钢构件表面亚光化工艺进行处理，再组装形成所述铁塔本体。
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