[发明专利]地铁用的管片连接件的耐腐蚀和耐碱处理相结合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁用的管片连接件的耐腐蚀和耐碱的方法，更确切地说涉及一种地铁用管片连接件的多元金属共渗和耐碱处理相结合的方法。

背景技术

城市轨道交通是解决我国城市、特别是大型和特大型城市交通的重要手段之一。近年来，轨道交通工程中采用深埋盾构法的隧道工程也日益增多，对地铁管片连接件的防腐蚀技术也提出了更高要求。

地铁隧道管片连接件必须满足地铁隧道100年设计使用寿命的耐久性要求。如果地铁隧道的管片连接件发生锈蚀，由于隧道管片连接件不可更换，将导致构件承载力下降，直接危及地铁的长期运营安全。可见，管片连接件的防腐蚀技术是确保地铁隧道结构耐久使用的重要因素之一；由此可见，地铁管片连接件的服役环境不同于普通铁路或高速铁路，它不仅对机械性能和通用的防腐蚀性能有比较高的要求，还需要解决两个特殊的问题：一、地铁建设施工时，由于施工需要和地下水渗透的原因，施工现场会存在大量的水，水与砼结构件接触后会形成碱性的水溶液，碱性溶液的存在会加速以锌铝元素为抗腐蚀介质防腐层的失效。二是地铁建成运营以后，地铁列车通过隧道时，在隧道中会产生电迷流，电迷流会对列车的形成安全造成较大的安全隐患，因而管片螺栓必须导电，且通过安全结构及时传导出去。

目前，常用的防腐技术有如下几种：a)电镀锌；b)热浸锌；c)热喷锌或铝、或锌铝合金；d)达克罗技术；e)QPQ盐浴复合热处理技术；f)粉末渗锌及在其基础上发展的多元合金共渗+封闭层技术。

电镀锌和热浸锌由于环境污染的问题，已经属控制发展的行业。热喷锌(或铝、或锌铝合金)存在着难以克服的孔隙率问题，尽管目前可控制在1％左右，但是无法从根本上解决，而一旦封闭存在缺陷，水、氧气和盐类很容易通过孔隙进入机体发生腐蚀。达克罗技术耐蚀性强，抗中性盐雾好，但涂层薄、耐磨性欠佳，且受施工环境影响较大。QPQ复合热处理技术能耗高，有不利环保因素，而耐蚀寿命也仅2-3年。

综上所述，针对地铁隧道中管片连接件的特殊要求，必须有效解决上述抗碱和电速流问题，提供一种共渗处理和耐碱处理相结合的方法，使制备的管片连接件满足地铁隧道的设计要求，从而构筑成本发明的构思。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地铁用管片连接件的多元金属共渗处理和耐碱处理相结合的方法。

本发明的任务是这样实现的：首先对管片连接件进行多元金属共渗处理，使其具备防腐蚀性能和导电性能，然后在多元金属共渗的基础上进行耐碱处理，使其具备耐碱性。

本发明中，在管片连接件上进行的多元金属共渗处理，通过锌、铝以及稀土等元素在380～430℃的温度条件下，与助渗剂的化学反应，形成活性多种金属原子，与钢铁基体间发生相互渗透，形成的多元金属共渗层是以锌为主的锌铁稀土合金层，其厚度约30～50μm。微观上，所述的多元金属共渗层是由过渡层、中间层和最外层三层组成。

其中，过渡层为铁基材料中的铁素体和珠光体，加上少量铁与渗镀金属间化合物δ相，过渡层中镀的质量百分含量为20-25％，余量为铁、稀土元素La、铝及不可避免杂质；

中间层以δ相为主和少量的铁基材料中的铁素体和珠光体组成，中间层的锌质量百分含量为75-80％，余量为铁、稀土元素La、铝及不可避免杂质；

最外层以Fe₃Zn₁₀和FeZn双相，即Γ相和α相为主，最外层中锌的质量百分含量为≥60-70％，余量为铁、稀土元素La、铝及不可避免杂质；

上述①δ相中锌质量百分含量为85％，铁为10％，余量为铝、稀土元素La；

②不可避免的杂质的质量百分含量≤1％。

本发明中，一般用金属卤化物或卤素的盐类作为助渗剂。通常使用NH₄Cl。

本发明中，多元金属共渗层中的铁与多元金属形成的金属间化合物能够对铁基体起到阴极保护的作用。以多元金属共渗时形成的δ相为例，δ相中锌含量为85％左右、铁10％左右、余量为铝和稀土金属。从电极电位看，δ相的标准电极电位是-0.65V，纯锌是-0.762V，Fe是-0.439V。δ相、锌、铁三者之间电极电位的关系是：Fe＜δ＜纯锌，因此δ相可以对铁基材料起到阴极保护，有利于提高铁基材料的防腐蚀性能。

本发明中，经处理的管片连接件，按《GB/T 10125-1997，人造气氛腐蚀试验，盐雾试验》中NSS(中性盐雾试验)方法，在中性盐雾试验箱中进行连续喷雾，超过500小时未见红锈。