冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕成因及應對措施

作者:華鑫二手冷藏集裝箱 來源:http://www.novyhrad.com 上傳時間:2019-11-05 23:16

    近年來,隨著人們生活水平的提高,食品安全 越來越受到關注。由于一些食品(如果蔬、肉禽、水產品等)必須在恒溫下才能確保質量,其成為冷藏 集裝箱運輸的重要貨源,不斷推動著冷藏物流的發展。冷藏集裝箱內因包裝破損導致的海鮮、果蔬等 貨物撒漏以及由貨物自身特性引起的特殊化學物 質外溢等均會使冷藏集裝箱的T形地板槽、散熱翅 片等鋁合金結構嚴重銹蝕,銹蝕表面出現結晶鹽狀 鋁銹和銹蝕斑,打磨后顯現銹蝕坑,使得結構強度 下降。近年來,地板銹蝕的冷藏集裝箱比例迅速攀 升,達到30%左右,已引起業界高度關注。 化學清洗劑可以快速、高效地去除污垢、鋁銹 和異味,是修箱公司的首選,但其負面影響非常大: 冷藏集裝箱多數部位在清洗后短時間內出現軟質 白色粉末,呈平面白斑或球形凸起狀銹結;當制冷 機組運轉時,粉末在強冷風的吹拂攪動下散落到貨 物上形成粉塵污染。為此,本文分析冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕成因,并尋求應對措施。

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1、鋁合金的特性

    鋁合金(6061-T6)具有導熱和導電性良好、密度 小、耐低溫、耐腐蝕、無毒、無磁、易成型、可焊接、可 進行各種表面處理等一系列優良的物理、化學、力 學和加工性能,適于用作冷藏集裝箱地板槽材料。 金屬鋁是易于氧化的活潑金屬,表面易氧化形成三 氧化二鋁(Al2O3)膜,該膜微觀呈蜂窩狀孔隙結構, 可阻止普通酸堿鹽及一般機械摩擦碰撞對內層鋁 的破壞。 [ 1 ] 三氧化二鋁是兩性氧化物,既是酸性氧化物, 又是堿性氧化物,遇強酸或強堿均會發生化學反 應,生成鋁鹽或偏鋁酸鹽: AlO+6H +=2Al 3+ 23 +3H 2 O Al 2 O 3 +2OH=2AlO 2 +H 2 O 當保護膜被強酸或強堿侵蝕后,裸露的金屬鋁與酸堿發生快速反應: 2Al+6H + =2Al 3+ +3H 2 ↑ 2Al+2H 2 O+2OH=2AlO 2 +3H 2 ↑ 其中,鋁與堿反應的實質是鋁先與水反應,再與堿 反應: 2Al+6H 2 O=2Al ( OH ) 3 ↓+3H 2 ↑ Al (OH ) 3 +NaOH=NaAlO 2 +2H 2 O 因此,強酸或強堿極易破壞三氧化二鋁膜并阻 止其形成,導致鋁合金的抗腐蝕性能被瓦解,這也 是常規化學清洗劑的作用機理及危害后果。鋁合金 中的鎂、硅、錳、鐵等金屬元素有助于提高鋁合金的 機械性能,但從微觀上影響晶粒度、金相組織和三 氧化二鋁膜的致密程度;同時,工業用鋁合金由于 熔軋工藝穩定性差,都不同程度地存在金屬和非金 屬雜質,進一步削弱其抗腐蝕性能。 [2]

2、冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕成因

如圖1所示,在冷藏集裝箱使用過程中,在B, C,D面常出現深度銹蝕,形成灰白色粗糙表面。鋁 銹質地較為松散,觸碰后易脫落,但銹跡即便使用 壓力為0.8MPa的高壓水沖洗也難以去除干凈。通 過統計和分析大量冷藏集裝箱貨物裝運記錄,對冷 藏集裝箱銹蝕成因進行初步分類。

(1)海產品(如魚蝦、貝類等)外包裝破損,撒漏 的鹽鹵接觸地板導致銹蝕。在電解質溶液中,由于 金屬表面發生原電池作用而引起的腐蝕屬于電化 學腐蝕,鹽鹵則是形成電解質溶液的決定性要素。 (2)散落的腐爛肉禽類貨物與地板的接觸面易 發生嚴重銹蝕。蛋白質腐敗會產生多肽、烷烴、二氧 化碳等物質,氨、氫化硫、磷化氫等腐蝕性惡臭氣 體,以及鈉、鉀、鎂、氯、鐵等無機鹽。蛋白質在腐敗 過程中不會產生強酸或強堿,因此可以將這類腐蝕歸屬為電化學腐蝕。 (3)運輸桂圓、葡萄、柑橘等果蔬后,冷藏集裝 箱內表面會出現均布銹蝕。通過分析鋁銹成分和貨 物特性可知,在這些冷藏集裝箱中使用了焦亞硫酸 鈉作為防腐劑以抑制葡萄孢菌,而該防腐劑在潮濕 環境中會釋放出硫氧化物;此外,部分農產品商為 提高果蔬品相,在裝箱前用硫磺熏蒸。這些都會導 致冷藏集裝箱內部積累硫氧化物(主要是SO 2),其 在潮濕、高溫等特殊環境下會生成類似酸雨的酸性 氣霧: SO 2 +H 2 O=H 2 SO 3 2H 2 SO 3+O 2 =2H 2 SO 4 酸性氣霧對鋁合金地板、不銹鋼內襯板、制冷機組及 鋁合金翅片等所有與其接觸的活性金屬均會造成不 同程度的銹蝕,因此已引起國際集裝箱出租者協會(TheInstituteofInternationalContainerLessors,IICL) 及業界的關注。 (4)在維修集裝箱過程中,使用酸性或堿性清洗 劑不當易造成地板銹蝕。例如:使用含強酸的鈍化 液清洗冷藏集裝箱內部,若沒有及時沖洗殘留的清

洗劑,則會出現嚴重的非均布銹蝕。 在以上常見銹蝕現象中,第(1)(2)(4)種屬于 接觸性非均布銹蝕,第(3)種屬于均布銹蝕,部分特 別嚴重的銹蝕可能是在多重因素影響下或經長時 間積累而形成的。從化學角度來看,電化學反應和

強酸反應是冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕的主要誘 因。根據統計,硫化物導致的銹蝕所占比例較大,且 呈上升趨勢。在實踐中,多數嚴重銹蝕產生的原因 是冷藏集裝箱在出現上述裝運情況后未及時清洗 且在堆場長時間堆放。當密閉的集裝箱長時間在陽 光下曝曬時,箱內溫度有時會高達50~60℃,此時箱 內殘留的水分為銹蝕的迅速發展創造充足的條件。

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3、冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕應對措施

3.1消除誘因

根據冷藏集裝箱鋁合金地板的銹蝕原因,有針 對性地采取防范措施。例如:裝運帶有鹽鹵的海鮮、 雞鴨等蛋白質類及果蔬類貨物,尤其是用焦亞硫酸 鈉防腐或用硫磺熏蒸過的貨物,都應在貨物清空后及時清洗冷藏集裝箱;建議采用壓力不小于 0.8MPa的高壓水或高溫蒸汽清洗冷藏集裝箱。

3.2去除鋁銹

與鋁合金基體相比,灰白色結晶體鋁銹和銹跡質地松軟,易吸潮和積存酸堿鹽等加劇銹蝕的物 質,在震動、觸碰下易脫落,經機組強風吹拂可能飄 落到貨物上,造成貨物粉塵污染。因此,對于已經發 生明顯銹蝕的地板,必須考慮除銹。由于冷藏集裝 箱T形地板槽結構的特殊性,l2只有3cm(見圖1), 嚴重限制除銹工具尺寸和操作空間,故應采用合理 的除銹工藝,以降低勞動強度和提高效率。 根據IICL維修標準,鋼制結構局部打磨除銹后 的剩余厚度不得小于原材料厚度的95%,作為支撐 結構的鋁合金地板也不應低于此標準。建議用直徑 小于0.15mm的不銹鋼絲刷等除銹,禁止使用研磨 砂輪或碳鋼絲輪。 [3] 多家租箱公司要求除銹后的金 屬表面清潔度達到Sa2級,且不能殘存明顯銹蝕坑。 若徹底除銹會導致地板厚度損失過多,則需要對地 板進行局部或整體更換。

3.3后續措施

在消除銹蝕誘因并去除鋁銹后,冷藏集裝箱鋁 合金地板可繼續使用,但其仍然無法抵御各類侵 蝕,對此可采取如下防護性措施: (1)在徹底除銹后均勻噴灑緩蝕劑,增強氧化膜

的防護隔絕作用 [ 3 ] ; (2)若已明確為酸性或堿性誘因,則首先使用弱 堿或弱酸中和; (3)在地板槽表面噴涂聚氨酯類薄膜(該噴涂物 在通過食品藥品監督管理部門的食物接觸測試并獲 得集裝箱所有人認可后方可使用),以物理方法隔絕 銹蝕誘因,可起到長時間抵御銹蝕的良好效果。

4、結束語

要解決冷藏集裝箱鋁合金地板銹蝕問題,及時 清理防腐劑、殘留貨物及包裝非常重要,通過打磨 去除銹跡是避免冷藏集裝箱再度銹蝕的主要方法; 同時,應注意區分銹蝕成因,有針對性地采取措施。 目前,陽極氧化、緩蝕劑等氧化膜優化方法的應用 在制造業領域已趨于成熟,鋁合金化學防銹劑以及 環氧樹脂物理隔絕涂層等研究也已成為集裝箱制 造和維修行業關注的重點。

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