螺栓作为一种紧固件广泛应用于各个生产领域。实际生产中，螺栓会不可避免地暴露在大气环境中与腐蚀介质接触而发生大气腐蚀，据统计大气腐蚀是数量最多、覆盖面最广的一种腐蚀。沿海大量油气生产设施受到高湿环境和海边盐碱性海洋气候的双重影响，腐蚀加剧，其腐蚀速率可能是内陆大气腐蚀速率的数十倍。
图1为某海边站场内天然气管道法兰连接处螺栓的腐蚀情况。螺栓发生腐蚀后，其屈服强度、抗拉强度和刚度均会随着腐蚀时间的延长而显著下降，这会威胁到设备的正常运行，甚至造成油气泄漏和引发火灾爆炸等安全事故。
图1 某站场内天然气气撬管线螺栓腐蚀情况 针对螺栓腐蚀现象，对现场实际使用中的螺栓采取了一系列腐蚀防护技术，但这些技术都具有一定的局限性如施工困难、无法应用于服役螺栓等。 阴极保护法、涂层保护法和缓蚀剂保护法是钢结构常用的腐蚀防护方法。但对于大气腐蚀环境中的螺栓，常规外加电流阴极保护和缓蚀剂保护法难以适用，而牺牲阳极阴极法与涂层隔离防护法是钢结构主要的大气防腐蚀措施。牺牲阳极与涂层联合保护是目前公认的最有效的防腐蚀途径。 因此，东南亚管道有限公司的技术人员提出了一种基于涂层与锌丝牺牲阳极联合保护的防腐蚀方法。将锌丝作为牺牲阳极缠绕在螺栓表面，并在外面涂覆三种涂层以隔绝腐蚀介质。环氧树脂与玻璃鳞片涂层是两种常用且防腐蚀性能较好的涂层。热熔胶涂层具有结合性强、致密性好的特点。为了评价该方法的综合防腐蚀效果，首先通过电化学测试比较了三种涂层，然后利用盐雾腐蚀试验，分析比较了三种涂层联合锌丝使用前后的防腐蚀效果。 01 试样及溶液 试验螺栓为规格和材料均一致的碳钢螺栓。其型号为M18×70 mm，螺距2.5 mm，头部厚度11.85 mm，六角对边长27 mm，螺杆直径15.18 mm。 牺牲阳极为直径0.3 mm的锌丝，涂层分别为固态热熔胶，环氧树脂底漆与面漆，玻璃鳞片底漆与面漆。先将锌丝缠绕在螺栓表面，再涂覆不同防腐蚀涂层。 为了比较了三种涂层及其耦合锌丝使用前后的防腐蚀效果，对螺栓进行了如下防腐蚀处理：仅涂覆防腐蚀涂层，仅缠绕锌丝，缠绕锌丝并涂覆防腐蚀涂层。防腐蚀处理后的螺栓如图2所示。 图2 不同方法防腐蚀处理后的螺栓 电化学测试及中性盐雾试验所用溶液均为50 g/L的NaCl溶液，用高纯度的NaCl固体（纯度高于99.9%）和蒸馏水配制，溶液的pH为6.6。 02 电化学测试 电化学测试在CS520型电化学工作站上进行，测试内容包括开路电位、极化曲线及电化学阻抗谱。测试采用三电极工作系统：工作电极为测试螺栓，辅助电极为1 cm×1 cm的铂电极片，参比电极为饱和甘汞电极（SCE）。开路电位测试时间为300 s。极化曲线测试的扫描速率为0.5 mV/s。电化学阻抗谱测试的频率范围为10-2～105 Hz，施加的正弦波扰动幅值为10 mV。 1开路电位 图3为不同防腐蚀涂层螺栓在300 s内测得的开路电位，可以看出各试样的开路电位曲线很快趋于稳定状态，波动范围很小，均在10 mV范围内，这保证了后续阻抗等测量的稳定可靠性。各试样开路电位的顺序为：未处理螺栓<涂覆环氧树脂螺栓<涂覆玻璃鳞片螺栓<涂覆热熔胶螺栓。 这说明三种防腐蚀涂层均有一定的防腐蚀效果，其中热熔胶涂层的防腐蚀效果最好，玻璃鳞片涂层的防腐蚀效果其次，玻璃鳞片涂层的防腐蚀效果最差。 2极化曲线 图4 不同防腐蚀涂层螺栓在50 g/L的NaCl溶液中的极化曲线 表1 不同防腐蚀涂层螺
