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光伏支架的宿命: 腐蚀 | 铝边框、铝支架、镀锌支架,他们与不锈钢之间的“接触腐蚀”

我们经常能发现,在海边或者潮湿的地区,如果用不锈钢螺栓连接两个镀锌钢材,那么在镀锌钢材和不锈钢接触的地方会发生大量的腐蚀情况。这种腐蚀我们称为“接触腐蚀”。这种腐蚀的原理是什么,我们又该如何避免…

我们经常能发现,在海边或者潮湿的地区,如果用不锈钢螺栓连接两个镀锌钢材,那么在镀锌钢材和不锈钢接触的地方会发生大量的腐蚀情况。这种腐蚀我们称为“接触腐蚀”。这种腐蚀的原理是什么,我们又该如何避免呢?

目录:

1. 接触腐蚀的原理

2. 电势序

3. 阴阳极比率

 

文章内为了表示方便

以下标准都采用其编号进行叙述

光伏支架的宿命: 腐蚀 | 铝边框、铝支架、镀锌支架,他们与不锈钢之间的“接触腐蚀”

接触腐蚀的原理

金属的腐蚀都是一种电化学反应,接触腐蚀也不例外。当两种金属相互接触后,活泼性高的金属往往会失去其电子而被氧化,而活泼性低的金属却被周围的电子保护起来,避免被氧化。也就是我们通常说的“牺牲阳极、保护阴极”。

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▵两种金属的“接触腐蚀”现象

接触腐蚀的发生往往需要满足三个条件:

  • 两种金属需要相互接触
  • 接触的两种金属,活泼性差异较大
  • 需要有电解质在两个金属之间建立电子的回流通道

凡是没有满足以上任意一种条件,都不会发生接触腐蚀的情况。

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▵不会发生“接触腐蚀”的几种情况

在实际工程中,这三个条件可以概括为:

  1. 两种不同金属安装在一起
  2. 两种金属的电势序差别较大
  3. 项目地环境潮湿有雨

我们比较好理解上面的第1条和第3条。那么什么是电势序呢?

电势序

前面讲到,接触腐蚀的产生条件之一,是需要两种不同的金属进行接触。我们可以使用“电势序”来判断两种金属之间的活泼性差异。

电势序是在特定环境下,不同种金属之间的相对电势差,科学家们往往采用流动的海水来作为测试环境。

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▵流动海水环境下,不同金属的电势序

(来源:ASTM G82)

两种金属在电势序中的相对位置越远,他们接触在一起后的电势差越大,电子的相对运动的驱动力越强,越容易发生“接触腐蚀”的情况。

从上表中,我们发现锌/铝(Zinc/Aluminum)和不锈钢(Stainless)之间的电势差比较大,意味着如果将这两种金属接触在一起,则有可能出现“接触腐蚀”的问题。

在光伏支架的设计中,经常会用到不锈钢螺栓,它和铝支架或者镀锌钢之间就会有可能发生“接触腐蚀”的问题。

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▵锌/铝和不锈钢之间的电势差

分别为0.9V和0.7V

超过可接受范围的0.6V

(来源:UL2703)

当然,腐蚀的发生需要有电解质的参与,电解质的导电性越强,腐蚀的危险就越大。因此,海水或者含盐的“潮湿空气”的危害,要远远大于纯净水对腐蚀的危害。湿度越大,电化学腐蚀的程度就越大。相反,如果金属表面足够干燥,腐蚀就很难发生。

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▵不锈钢与镀锌件在某些环境下允许接触

(来源:ISO 14713-1)

阴阳极比率

尽管两种金属接触后会发生电化学腐蚀的风险,但是两个金属的面积大小比例,却对腐蚀的快慢有非常大的影响。

从实验得知,当两种金属接触时,如果活泼性高的金属(阳极),其面积小于活泼性低的金属(阴极),则阳极腐蚀的情况会更恶劣

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▵阴阳极比率影响接触腐蚀速率

也就是说,在设计时,应该尽量避免采用“镀锌螺栓”或者“铝合金紧固件”来连接不锈钢板件。

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▵镀锌螺栓连接不锈钢板件

阴阳极比率大,腐蚀程度更严重

有的时候,因为特殊的原因,如果一定要采用镀锌或者铝合金螺栓来连接不锈钢板件,那么就需要使用塑料垫片来隔绝两种金属,防止“接触腐蚀”。

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▵使用塑料垫片来避免接触腐蚀

现在组件的铝边框大都在1.5mm左右,甚至还有越做越薄的趋势。而很多靠海比较近的项目地,至少都是C4的大气腐蚀等级。对于这样的环境,不推荐直接使用不锈钢螺栓以及不锈钢接地垫片,而是应该增加塑料垫片来隔绝两种金属,来避免“不锈钢金属”和“组件铝边框”以及“镀锌支架”之间造成“接触腐蚀”的问题。

 

来源:

微信公众号:小树洞谈光伏支架

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作者: 小编

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