我国对锌层防腐的研究还比较少，而在国外，尤其是圣戈班穆松桥，对锌层防腐研究已经有60多年的历史。在圣戈班穆松桥的内部标准中，将锌+沥青外防腐形式确定为球墨铸铁管基本的标准外防腐层，并适用于绝大多数的土壤类型，同时这也是欧洲等发达国家的球墨铸铁管的标准外防腐模式。二、土壤对球墨铸铁管腐蚀性
1．电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触会产生电化学作用，其表面与溶液之间产生电位差，即电极电位。金属表面会因晶界、晶体缺陷、夹杂、应力和表面损伤不同而可能存在不同的相，这些电化学上的不均匀性使得金属表面微观各部电极电位不同，构成了腐蚀原电池。电位低的部分失去的电子，成为金属离子，进入溶液，称为阳极；电子流向电位高的部分，成为阴极。这种原电池反应的结果，致使在金属表面形成大量的铁锈。
球墨铸铁管的氧浓差电池（见图1）：当球墨铸铁管道埋设于潮湿的地下时，顶部的回填土相对疏松且距地面近，而底部基本上为原土，土质致密且距地面远。氧气从顶部渗入时会造成管道上下的氧气浓度差，而管道本身既是电极，又是电极联结导线；水为电解质，于是形成“氧浓差电池”。
铁失去电子进入水膜，氧气得到电子成为氢氧离子。
2．微生物腐蚀
微生物腐蚀也是一种电化学腐蚀，所不同的是介质因腐蚀微生物的繁殖和新陈代谢而改变了与之接触的材料界面的某些理化性质。习惯上可分为厌氧腐蚀和好氧腐
蚀。
硫酸盐还原菌SBR是微生物中对腐蚀影响最大，研究最多的厌氧腐蚀诱发根源。Von Wogozen Kuhr等人在1974年提出了经典的去极化理论，认为埋地铸铁管的点蚀是由于SBR的活动通过氢化酶将金属表面去氧，总反应式如下：
4Fe + SO42- + 4H2O 3Fe（OH）2 + FeS + 2OH-
好氧菌为铁氧化菌、硫化菌和铁细菌，通过硫细菌的作用产生硫酸可以发生好氧腐蚀。这些细菌在硫酸浓度达到10~12%时尚能存活，可以对铸铁产生严重的腐蚀。另一种原因是在好氧条件下金属表面细菌繁衍而形成一个高低不平不规则的生物膜。微生物的活动使得生物膜内环境发生变化，如氧浓度、PH值、酸碱度等，使金属表面形成阴阳区，导致原电池反应。
随着球墨铸铁管在水及煤气行业迅速广泛地运用，我国的年产量由1990年的10万吨增加到2001年的90万吨，占全部铸铁管年产量的50%以上。球墨铸铁管的防腐直接关系到管道的长期的使用性和安全性，因此是衡量管网技术及运行状况的一个重要指标。据10个典型城市调查结果显示，我国城镇供水管网静漏失率达到12 ~ 13%，远远超过了国家要求城市漏失率控制在6%以下的标准，所以管道防腐一直是我们当前一个热门的课题。
目前，球墨铸铁管采用水泥内衬作为内防腐形式，锌加沥青作为外防腐形式，并在生产工艺中已经制作完成，无须施工安装后进行防腐处理。这已成为国内外球墨铸铁管生产厂家的通用做法，防腐效果也十分明显。
一、 锌层防腐研究的现状
在管道防腐的研究中，圣戈班穆松桥一直走在世界的前列，并在1938年最早开始了锌层的研究。经过多年的无数种材料的反复试验，最终找到了廉价的适用于决大多数情况下的防腐材料——锌，并在1958年正式地在其管道产品上采用锌层防腐。
如今，锌层外层防护已经在世界范围内被证明为最有效的防腐措施之一，可以有效地延长管道的使用寿命。圣戈班穆松桥通过研究发现，外防腐组成方式：锌层+沥青漆具有密不可分优良的防护效果，其中的锌层起着决定性的作用。在欧洲标准EN 545：1994《供水球墨铸铁管、
三、 锌层防腐作用机理
锌层是一层活跃的保护层，在防腐效果上表现出绝佳的保护性能：
1． 电化学保护
铁的电位是－0.440mV，而锌的电位是－0.763mV，比铁的电位低，氧的电位为1.4mV。这样锌氧之间的电位差较大，更易形成原电池，从而将铸铁管壁得到保护。
2． 形成稳定的保护层
在与环境土壤接触过程中，金属锌与土中的碳酸盐等物质结合成不可溶解的碳酸锌，这层保护膜紧紧的粘结在管壁上，形成一层致密连续的、不可溶解的、不可渗漏的涂层。涂敷在锌层之上的沥青密封毛孔也具有极其重要的作用，可以促进锌层转变成稳定的和不可溶解的锌盐。化学反应式如下：
Zn Zn2+ + 2e-
Zn2++CO32- ZnCO32-
3．损伤的自我愈
在管道运输或安装过程中，可能会发生局部损伤。锌在原电池的作用下迅速转变成锌离子。锌离子通过沥青层密封毛孔的作用迁移并覆盖损伤，形成稳定的和不可溶解的保护锌层。
Zn2++CO32- ZnCO32-
四、 锌层防腐的重要性
圣戈班穆松桥与Suez Lyonnaise des eaux公司合作，对极端腐蚀性土壤中49条管线的调查结果显示：
■锌层防腐管道：服务期16 ~ 19年，只有两根管道，0.5mm ~ 0.7mm铸铁管壁厚度被腐蚀。
■ 无锌层防腐管道：85%管道被腐蚀。
|
