新一代桥梁缆索钢丝用Zn-Al-Mg涂层的制备技术研究文献综述

 2022-10-25 12:15:14

文献综述(或调研报告):

新一代桥梁缆索钢丝用Zn-Al-Mg镀层的制备技术研究

摘要:本文研究超高强度钢丝Zn-Al-Mg镀层的制备及性能。通过查阅相关文献分析工艺参数对镀层厚度和质量的影响;分析镀层的微观组织结构和形成机理;根据腐蚀产物分析镀层的耐蚀机理。选择Zn-5%Al-1.5%Mg合金镀层为主要研究对象,通过不同热浸镀温度、时间等因素制备钢丝镀层,探索Zn-Al-Mg合金镀层的耐腐蚀性能,为工业生产超高强度合金镀层钢丝提供技术参考。

关键词:桥梁缆索钢丝;热浸镀;Zn-Al-Mg镀层;耐蚀性

引言

桥梁缆索是缆索桥梁承重传力的构件,主要包括悬索桥、斜拉桥和拱吊桥等的主缆、吊索和斜拉索。目前除少数斜拉索和吊索应用过杆件和碳纤维增强塑料(FRP)材料外,绝大部分桥梁缆索系统 (主缆、斜拉索、吊索等)是由高强度钢丝或钢丝制品(钢绞线、钢丝绳)组成。桥梁缆索通常跨越江、河、湖、海,长期处于风雨、潮湿和污染空气的大气环境中,腐蚀防护是延长和保障缆索结构桥梁安全寿命的关键技术之一,热镀金属镀层是钢丝腐蚀防护的有效方法,钢丝应用的金属镀层主要是热镀锌。21世纪,随着桥梁技术的发展,对桥用拉索提出了更高要求,未来发展方向是轻质、高强、密封防腐性能好及操作简便。目前我国斜拉桥应 用较多的是平行钢丝斜拉索,平行钢丝斜拉索的制造和应用在国内已有20多年的历史,拉索的设计使用寿命最初要求能够保证30年,但一些斜拉桥因为斜拉索的腐蚀问题,运行仅15年左右就出现斜拉索失效或存在隐患,不得不实施换索。斜拉索是斜拉桥的基本命脉构件,由于大跨度斜拉桥增多,长、大规格斜拉索大量使用,使其换索的难度大,经济成本较高,因此对拉索的防腐蚀性能就提出了更高要求。

因此,研究钢铁材料的防腐蚀措施是很有必要的。长期以来,人们创造了许多防止钢铁腐蚀的有效方法,概括起来主要有两大类:一类是合金防腐法,另一类则是表面包覆防腐法。合金法,例如把钢制成含有一定镍铬的不锈钢,由于生产工艺复杂,价格昂贵,所以他的普遍应用受到了限制;而包覆法,例如金属镀层、非金属镀层和非金属膜等,由于原材料来源充足,制造容易且生产成本低,所以得到广泛的应用。近年来,锌铝合金镀层钢丝技术在国内桥梁快速推广应用,促进了桥梁缆索钢丝防护技术的发展[1, 2]。但是,随着镀层的服役环境越来越复杂,对镀层的耐蚀性的要求越来越高,镀锌技术的研究逐渐向多合金镀层方向发展。大量的研究表明[3-7],Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀性较其他合金镀层显著提高。如果成功的研制出一种适用于桥梁缆索钢丝的高质量Zn-Al-Mg镀层,将大大提高桥梁的工作寿命,带来巨大的经济效益。

但是,目前国内外对于Zn-Al-Mg镀层的研究主要集中在镀层钢板上。由于热浸镀会带来钢铁镀件力学性能上的损失,且Mg元素的加入使得对热浸镀的工艺要求大大提高,现今国内外还未出现足够成熟的技术将Zn-Al-Mg镀层运用桥梁缆索钢丝上。因此,本课题将力图制备出一种适用于桥梁缆索钢丝的高质量Zn-Al-Mg镀层。

1.Zn-Al-Mg镀层的研究现状

1.1. Zn-Al-Mg镀层的耐蚀机理

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