热浸镀锌螺栓在不同大气环境中的腐蚀行为研究及其环保性能评价指标分析

摘要

[目的]为科学评估热浸镀锌螺栓在不同大气环境下的服役寿命差异及其对生态环境的影响，以及建立全生命周期环保性能评价体系，本研究通过分析镀锌螺栓在典型环境下的腐蚀行为，结合环境属性量化其生产环节的环境影响指标，为电力系统选材优化与维护策略提供理论依据。[方法]在三亚（SY）、武汉（WH）、潍坊（WF）和青岛（QD）4个典型大气环境中对镀锌螺栓进行了为期12月和24月的暴露试验，通过形貌观察、腐蚀速率计算、拉曼光谱分析及电化学测试分析镀锌螺栓在4种不同典型大气环境下的腐蚀行为。并基于ISO 14042:2000标准运用IMPACT2002+方法构建环保性能评价指标体系。[结果]镀锌螺栓在不同典型环境中均具有较好的耐蚀性，主要以均匀腐蚀为主，并伴随局部腐蚀坑，最高腐蚀速率为18.22μm/a，腐蚀坑深度集中于7～11μm。腐蚀速率排序呈现阶段性差异，12月时为WF>WH>SY>QD,24月时转为WF>WH>QD>SY。拉曼分析表明，镀锌螺栓在QD地区暴露24月后的腐蚀产物以低保护性Zn₅Cl₂（OH）₈·H₂O为主，而其余地区形成致密的Zn₅（CO₃）₂（OH）₆。电化学测试显示，12个月时QD地区样品极化电阻最高，腐蚀电流密度最低；24个月时SY地区样品的耐蚀性最优，WF地区样品始终表现最差。[结论]镀锌螺栓腐蚀速率的差异与表面腐蚀产物膜的保护效能密切相关，低致密性产物对基体的保护性较低，因而腐蚀速率增大。基于生产过程环境属性分析，确立化学需氧量、酸化潜值、富营养化潜值、固体废弃物、可吸入无机物及全球气候变暖潜值为热浸镀锌环保性能核心评价指标，实现腐蚀防护效能与环境影响的协同评估。

关键词

镀锌螺栓 / 大气腐蚀 / 服役寿命 / 环保性能评价

基金资助

国网山东电力公司科技项目(2023A-182)