來(lái)源：小樹(shù)洞談光伏支架
引導(dǎo)語(yǔ)
很多朋友經(jīng)常在項(xiàng)目上看到，附著在鍍鋅鋼材表面的一層白花花的、粉狀的物質(zhì)，大家稱之為“白銹”。人們往往認(rèn)為“白銹”是一種銹跡，代表了鋼材已經(jīng)被腐蝕，從而錯(cuò)誤的判斷這種支架已經(jīng)不能使用了。那么白銹究竟是一種什么東西呢？它真的就那么可怕嗎？
目錄：
1.?鋅的氧化腐蝕過(guò)程
2. 白銹的起因
3. 白銹不可怕
4. 如何預(yù)防白銹
文章內(nèi)為了表示方便
以下標(biāo)準(zhǔn)都采用其編號(hào)進(jìn)行敘述
1.鋅的氧化腐蝕過(guò)程
講白銹之前，先介紹下鋅的防腐蝕原理。鍍鋅是最常見(jiàn)的一種支架防腐措施，它的主要機(jī)理就是“犧牲陽(yáng)極、保護(hù)陰極”。我們知道，鋅元素本身是潔白銀色的金屬，但是鍍?cè)谥Ъ鼙砻娴匿\層卻是“灰白色”的，這種灰白色的物質(zhì)其實(shí)就是鋅氧化后的一種產(chǎn)物。正是由于鋅在不同階段和環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生不同特性的氧化物，才使其有了獨(dú)特的防腐能力。
鍍鋅層對(duì)鋼材的防腐能力主要有兩道防線：
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第一道防線 (Barrier Protection)：形成致密的隔離層，隔絕大氣與鋼材。
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第二道防線 (Cathodic Protection)：利用原電池效應(yīng)，犧牲陽(yáng)極，保護(hù)陰極。
第二道防線的原理，我們?cè)谏弦黄陡g的機(jī)理》已經(jīng)有過(guò)詳細(xì)的描述，這一篇我們講講鍍鋅層的第一道防線，以便為下面的分析計(jì)算進(jìn)行鋪墊。
?鋅的腐蝕過(guò)程
鋅其實(shí)是一種非?；顫姷慕饘?，當(dāng)它暴露在潮濕大氣中時(shí)，會(huì)與空氣中的氧氣和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，形成一層多孔的、膠粘狀的ZnO和Zn(OH)2混合物，這種混合物再繼續(xù)與大氣中的CO2進(jìn)一步反應(yīng)，就產(chǎn)生了一層致密的、附著力強(qiáng)的、不溶于水的堿式碳酸鋅2ZnCO3*3Zn(OH)2產(chǎn)物，正是這種鋅的氧化物包裹住了整個(gè)鍍鋅層，隔絕了大氣與鋼材的直接接觸，從而形成了鍍鋅防腐的第一道防線。
堿式碳酸鋅在大氣中主要有兩種途徑會(huì)被消耗掉：
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與硫化物作用，形成硫化鋅混合物(易溶于水)，被雨洗刷掉。
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與氯化物作用，形成氯化鋅混合物(易溶于水)，被雨洗刷掉。
由于這幾年的環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)，大氣中的硫化物逐漸減少，所以目前大部分的鍍鋅腐蝕主要來(lái)源于氯化物的作用。而正是這種往復(fù)不斷的氧化腐蝕和雨水沖刷(Corrosion and runoff)的過(guò)程，導(dǎo)致了鋅層的腐蝕損失。這一點(diǎn)對(duì)理解“鹽霧試驗(yàn)”和“白銹”的理論基礎(chǔ)非常重要。
這種氧化物與大氣相互作用的過(guò)程，通?？梢允褂肎ILDES算法建立數(shù)學(xué)建模，來(lái)進(jìn)行分析。目前這套算法理論也得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，包括ISO 9223等標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算基礎(chǔ)都是GILDES理論。
?GILDES算法使用各種化學(xué)物的本身屬性
分析不同氧化物的形成過(guò)程
并預(yù)測(cè)腐蝕產(chǎn)生的時(shí)間
2.白銹的起因
當(dāng)鍍鋅鋼材經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的海運(yùn)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，或者在現(xiàn)場(chǎng)隨意放置時(shí)。人們經(jīng)常在鍍鋅鋼材表面發(fā)現(xiàn)，原來(lái)光滑的鍍鋅層上出現(xiàn)了大量的粉末狀物質(zhì)。由于其顏色常常為白色或者灰色，因此大家稱之為“白銹”。
如果說(shuō)“銹”是金屬腐蝕的產(chǎn)物，那么白銹就是鋅層被氧化腐蝕后產(chǎn)生的物質(zhì)。前面我們談到，鋅的氧化腐蝕分成幾個(gè)步驟，最終形成致密的保護(hù)層ZnCO3。但如果在運(yùn)輸過(guò)程中，鍍鋅鋼材緊密的“挨著”，環(huán)境又密閉不通風(fēng)，那么中間腐蝕產(chǎn)物[ZnO和Zn(OH)2]，就無(wú)法與空氣中的CO2充分反應(yīng)，來(lái)獲到防腐的關(guān)鍵產(chǎn)物ZnCO3。另外在海洋環(huán)境中往往有一定Cl-離子，因此這些中間腐蝕產(chǎn)物[ZnO和Zn(OH)2]就會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生ZnCl2*4Zn(OH)2。
?鋅的中間腐蝕產(chǎn)物無(wú)法充分接觸CO2
產(chǎn)生白銹
這些ZnO、Zn(OH)2和ZnCl2*4Zn(OH)2產(chǎn)物就是所謂的“白銹”，由于他們的密度比金屬Zn要小3~5倍，因此即使是輕微的腐蝕，也會(huì)白花花的一片，非常礙眼。這使腐蝕程度看起來(lái)比實(shí)際的情況要嚴(yán)重的多。
?美國(guó)某跟蹤器廠家的主軸白銹圖片
看起來(lái)還是蠻恐怖的
那么是不是出現(xiàn)了白銹，就可以說(shuō)支架失去了鍍鋅防腐的能力，而無(wú)法繼續(xù)使用了呢？
3.白銹不可怕
在大多數(shù)的情況下，白銹的出現(xiàn)并不意味著鍍鋅層已經(jīng)出現(xiàn)了破壞，也不能說(shuō)明鋼材的使用壽命會(huì)減少。我們可以在出現(xiàn)白銹的時(shí)候，立刻對(duì)緊密放置的鋼材進(jìn)行通風(fēng)處理，并用硬毛刷或者干布將其白銹擦除，然后進(jìn)行鍍鋅層的檢測(cè)。
一般情況下，如果白銹處沒(méi)有出現(xiàn)發(fā)黑或者紅色的鐵銹，那么其鍍鋅層厚度往往還能保證設(shè)計(jì)壽命的要求，不會(huì)對(duì)使用造成影響。國(guó)際上許多的規(guī)范也對(duì)白銹進(jìn)行了說(shuō)明，認(rèn)為白銹是熱鍍鋅層的一種常見(jiàn)的缺陷，不會(huì)影響鋼材的正常使用，也不應(yīng)該作為其拒收的理由。
The?occurrence?of?darker?or?lighter?or?some?surface?unevenness?shall?not?be?a?cause?for?rejection.?The?development?of?wet?storage?staining,?primarily?basic?zinc?oxide,?shall?not?be?a?cause?for?rejection,?providing?the?coating?thickness?remains?above?the?specified?minimum?value.
Page 4, Chapter 6.1, ISO 1461
只要鍍層的厚度大于規(guī)定值，被鍍制件表面允許存在發(fā)暗或淺灰色的色彩不均勻區(qū)域。潮濕條件下存儲(chǔ)的鍍鋅工件，表面允許有白銹(以堿式氧化鋅為主的白色或者灰色腐蝕產(chǎn)物)存在。
GB/T 13912
White?marks?on?the?surface?of?the?coating?(?popularly?known?as?“wet?storage?stain”?or?“white?rust”?)?are?unattractive?but?are?not?usually?detrimental?to?the?other?properties?of?the?coating.
Page 1, Chapter 5.4.2, ISO 1459
鍍層表面白色的痕跡(通常稱作儲(chǔ)存濕銹或白銹)是影響外觀的，但通常對(duì)鍍層其他性能并無(wú)損害
第1頁(yè)，第5.4.2章，ISO 1459
保管中に雨水の付著、結(jié)露などによって生じた塩基性炭酸亜鉛などの腐食性生物。參考 白さびによるめっき皮膜の消耗はわずかで、耐食性にはほとんど影響はない。
Page 2, Chapter 3.2, JIS H8641
在儲(chǔ)存過(guò)程中，腐蝕性物質(zhì)（如堿性碳酸鋅）是由于雨水的粘附和結(jié)露而產(chǎn)生的。
參考：由于白銹引起的鍍膜消耗很小，幾乎不影響耐腐蝕性。
第2頁(yè)，第3.2章，JIS H8641
4.如何預(yù)防白銹
大多數(shù)白銹雖然不會(huì)影響鍍鋅支架的正常使用，但是我們也要盡量避免其大面積的出現(xiàn)。如何預(yù)防白銹主要有以下幾點(diǎn)措施：
1.有效的鈍化處理
鍍鋅完后，對(duì)鍍鋅支架采用鉻酸鹽鈍化或者無(wú)鉻鈍化，使原本活潑的鋅金屬快速產(chǎn)生惰性鈍化層，改變其表面電位。
?鍍鋅完后的無(wú)鉻鈍化處理(來(lái)源：迪賽環(huán)保)
2.細(xì)致的打包方案
在長(zhǎng)時(shí)間的海運(yùn)中，由于空氣潮濕不通風(fēng)，緊挨著的鍍鋅件經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生白銹，因此要額外注意鍍鋅支架的打包和運(yùn)輸，必要時(shí)需要對(duì)“裸露包裝件”增加木條進(jìn)行隔離，而對(duì)于“木箱包裝件”，需要提前對(duì)零件進(jìn)行干燥處理，甚至在木箱中加入干燥劑，避免冷凝水的生成。
?出廠前細(xì)致的包裝(來(lái)源：ATI)
?出廠前細(xì)致的包裝(來(lái)源：Schletter)
3.正確的現(xiàn)場(chǎng)安置
大部分的白銹問(wèn)題，主要是由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有將鍍鋅件進(jìn)行妥善的安置，有的時(shí)候鍍鋅件被隨意的丟棄在潮濕的地面上。這樣的環(huán)境非常容易產(chǎn)生白銹。因此，當(dāng)鍍鋅件不得不在戶外放置時(shí)，應(yīng)該將鍍鋅件架高，保證空氣在其周圍有足夠的流動(dòng)。對(duì)于多雨天氣下的放置，還需要使鍍鋅件稍微傾斜，以便排水。
?正確的現(xiàn)場(chǎng)安置(來(lái)源：Arctech)
?正確的現(xiàn)場(chǎng)安置(來(lái)源：NEXTracker)
白銹問(wèn)題并不可怕，只要做好了預(yù)防措施就可以有效避免。而且大多數(shù)情況下，白銹不會(huì)影響光伏支架的正常使用。如果白銹位置出現(xiàn)了紅銹，那么就需要格外小心了，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)鋅處理，或者通知廠家更換。
