一、前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)30多年的高速發(fā)展，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日新月異，同時(shí)對(duì)交通安全也更加重視，人們對(duì)工程質(zhì)量的認(rèn)識(shí)不斷提高，這就對(duì)交通安全設(shè)施材料提出了更高的要求。
波形梁鋼護(hù)欄是介于混凝土防撞護(hù)欄和纜索護(hù)欄之間的一種半剛性護(hù)欄，已廣泛應(yīng)用于高速公路的安全防護(hù)設(shè)施上，近年在地方公路上也已普及。由于護(hù)欄板長(zhǎng)期暴露于大氣中、受到風(fēng)吹日曬、雨淋及汽車尾氣的腐蝕怍用。就要求護(hù)欄板應(yīng)有足夠的耐大氣腐蝕性。國(guó)際上初期的高速公路護(hù)欄板采用涂漆進(jìn)行防腐蝕，后改為熱鍍鋅，而鋼材表面熱浸鍍鋁在我國(guó)是九十年代初開(kāi)始在高速公路防撞安全設(shè)施上被廣泛采用的。熱浸鍍鋁鋼板材料具有鋼的強(qiáng)度、鋁的防腐性能，目前遼寧省內(nèi)高速公路的波形梁鋼板護(hù)欄大多采用此種工藝進(jìn)行制作。
二、工藝原理分析
鋼的熱浸鍍鋁工藝主要有兩種，即森吉米爾法和熔劑法。前者又稱氧化還原法，主要適用于連續(xù)生產(chǎn)線。高速公路護(hù)攔板的熱浸鍍鋁主要采用熔劑法。
熔劑法熱浸鍍鋁技術(shù)，其特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)工件的表面凈化處理和熔劑保護(hù)，以保證鋼板在進(jìn)入鋁液后，利用金屬表面與鋁液的相互化學(xué)作用，形成性能優(yōu)良的鍍鋁層。其工作原理是當(dāng)將表面凈化處理、浸粘特殊熔劑的鋼板浸入鋁液中后，熔劑汽化蒸發(fā)，使鋁液接觸純凈的金屬表面，固態(tài)鐵與液態(tài)鋁之間發(fā) 生一系列化學(xué)作用，形成由鐵鋁化合物構(gòu)成的合金層和純鋁鍍層，從而有效地改善金屬性質(zhì)，形成性能優(yōu)良的波形梁護(hù)欄板。用熔劑法加工的高速公路熱 浸鍍鋁護(hù)攔表面呈銀白色金屬光澤，若再經(jīng)氧化著色處理，可顯永久的茶色、果綠色、棕色或黃色等多種色彩。該護(hù)攔年腐蝕率僅為0.5um，—般抗腐蝕壽命可達(dá)50年以上。
熔劑法熱浸鍍鋁工藝又分“一浴法”和“二浴法”?！耙辉》ā笔菍⑷軇└采w在液態(tài)鋁表面，使工件穿透此溶劑層進(jìn)入鋁液浸鋁的方法，“二浴法”是預(yù)先將工件表面浸粘溶劑層，再浸鋁的方法。前者工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，但對(duì)熔鹽的組成要求嚴(yán)格，工藝質(zhì)量不易保證，因鋁鹽反應(yīng)而易于老化，熔鹽揮發(fā)而浪費(fèi)量大，且鋁鍋易腐蝕，壽命短。后者雖然需要2 個(gè)高溫爐子，但對(duì)熔鹽組成無(wú)過(guò)分要求。二浴法熱熔浸鋁技術(shù)與其他熱熔浸鋁技術(shù)相比，具有工藝條件寬，適合加工單件重量大鍍件，鋁層不易產(chǎn)生漏鍍，鋁層致密無(wú)針孔等優(yōu)點(diǎn)，比較適合像護(hù)攔板這樣大件的熱浸鍍鋁作業(yè)。（如圖1圖2）
上圖為兩種鍍鋁鋼板斷面在顯微鏡下的形態(tài)，圖1為采用“一浴法”生產(chǎn)的鋼板，表面粗糙，鍍鋁層疏松不均勻；圖2為采用“二浴法”生產(chǎn)的鋼板，由于提前用溶劑對(duì)鋼板進(jìn)行了預(yù)處理，使鍍層表面光滑，均勻，且更加密實(shí)，防腐效果更好。
三、與鍍鋅防腐技術(shù)對(duì)比
1、常規(guī)大氣中
鋅與大氣中的水、二氧化碳、氧的共同作用下，生成不易溶解的、穩(wěn)定的堿式碳酸鋅，它牢固的附在鋼材表面，阻止鋅的繼續(xù)腐蝕，從而保護(hù)鋼材不受腐蝕。鋁在這種情況下，生成致密的三氧化二鋁鈍化膜，也保護(hù)鋼材不受腐蝕，所以在種種情況下，鋅和鋁同樣可以保護(hù)基體。
2、特殊大氣中
在公路兩側(cè)由于大量汽車尾氣的存在，大氣中含有大量的二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、二氧化氮等介質(zhì)。在這種情況下，鍍鋅層表面不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的堿式碳酸鋅，而生成可溶性的硫化鋅等化合物，這些化合物別溶解流失后，鋅重新被暴露出來(lái)，腐蝕繼續(xù)進(jìn)行，所以鋅的阻擋作用消失，當(dāng)鋅被腐蝕完后，基體就將受到嚴(yán)重的腐蝕破壞。鋁層在上述環(huán)境中，仍然可以生成致密的三氧化二鋁鈍化膜，這種鈍化膜對(duì)汽車尾氣中的化學(xué)成分都是穩(wěn)定的，所以不會(huì)發(fā)生腐蝕反應(yīng)。相比之下，在這種環(huán)境中，鋁層的阻擋保護(hù)作用要遠(yuǎn)強(qiáng)于鋅的保護(hù)作用。
可以看出，從保護(hù)機(jī)理所存在的區(qū)別來(lái)看，鋁層的耐自然環(huán)境腐蝕性能要好于鋅的耐腐蝕性能，也更加適用于公路護(hù)欄防腐。這個(gè)結(jié)果也被表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)所充分證實(shí)。（如表1）
在實(shí)際應(yīng)用中鍍鋅護(hù)欄板會(huì)很快變灰色并銹蝕，而改用熱鍍鋁護(hù)欄板，尤其在沿海地區(qū)的公路應(yīng)用中，鍍鋁的護(hù)欄板在工業(yè)大氣條件下的耐蝕性是鍍鋅板的3倍，在海洋大氣條件下也超過(guò)1.5倍。而熱浸鍍鋁護(hù)欄板的生產(chǎn)成本又低于鍍鋅護(hù)欄板，因此用鍍鋁護(hù)欄板代替鍍鋅護(hù)攔板其社會(huì)效益十分可觀。
四、應(yīng)用情況
經(jīng)過(guò)對(duì)多家護(hù)欄板廠家的調(diào)查，由二浴法熱熔浸鋁技術(shù)所得護(hù)欄板鍍鋁層表面光滑無(wú)漏鍍，具有良好的外觀質(zhì)量，其鍋體壽命也明顯延長(zhǎng)。
遼寧省自沈大高速公路起開(kāi)始推廣熱浸鍍鋁護(hù)欄板，目前省內(nèi)公路已廣泛采用，多年的應(yīng)用實(shí)踐證明熱浸鍍鋁護(hù)欄防腐蝕性能優(yōu)良，壽命長(zhǎng)。而近年來(lái)二浴法熱熔浸鋁技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大了熱熔浸鋁技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)護(hù)攔板熱浸鍍鋁工藝的研究和生產(chǎn)，證明了該工藝技術(shù)可靠、先進(jìn)實(shí)用、操作程序簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有較大的推廣價(jià)值。該項(xiàng)目的實(shí)施，促進(jìn)了我國(guó)對(duì)鋁的熱浸鍍鋁工藝的技術(shù)研究和工程化實(shí)踐。同時(shí)提高了交通安全設(shè)施的工程質(zhì)量。
