冷藏集装箱铝合金地板锈蚀成因及应对措施

作者:华鑫二手冷藏集装箱 来源:http://www.yhpower.com.cn 上传时间:2019-11-05 23:16

    近年来,随着人们生活水平的提高,食品安全 越来越受到关注。由于一些食品(如果蔬、肉禽、水产品等)必须在恒温下才能确保质量,其成为冷藏 集装箱运输的重要货源,不断推动着冷藏物流的发展。冷藏集装箱内因包装破损导致的海鲜、果蔬等 货物撒漏以及由货物自身特性引起的特殊化学物 质外溢等均会使冷藏集装箱的T形地板槽、散热翅 片等铝合金结构严重锈蚀,锈蚀表面出现结晶盐状 铝锈和锈蚀斑,打磨后显现锈蚀坑,使得结构强度 下降。近年来,地板锈蚀的冷藏集装箱比例迅速攀 升,达到30%左右,已引起业界高度关注。 化学清洗剂可以快速、高效地去除污垢、铝锈 和异味,是修箱公司的首选,但其负面影响非常大: 冷藏集装箱多数部位在清洗后短时间内出现软质 白色粉末,呈平面白斑或球形凸起状锈结;当制冷 机组运转时,粉末在强冷风的吹拂搅动下散落到货 物上形成粉尘污染。为此,本文分析冷藏集装箱铝合金地板锈蚀成因,并寻求应对措施。

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1、铝合金的特性

    铝合金(6061-T6)具有导热和导电性良好、密度 小、耐低温、耐腐蚀、无毒、无磁、易成型、可焊接、可 进行各种表面处理等一系列优良的物理、化学、力 学和加工性能,适于用作冷藏集装箱地板槽材料。 金属铝是易于氧化的活泼金属,表面易氧化形成三 氧化二铝(Al2O3)膜,该膜微观呈蜂窝状孔隙结构, 可阻止普通酸碱盐及一般机械摩擦碰撞对内层铝 的破坏。 [ 1 ] 三氧化二铝是两性氧化物,既是酸性氧化物, 又是碱性氧化物,遇强酸或强碱均会发生化学反 应,生成铝盐或偏铝酸盐: AlO+6H +=2Al 3+ 23 +3H 2 O Al 2 O 3 +2OH=2AlO 2 +H 2 O 当保护膜被强酸或强碱侵蚀后,裸露的金属铝与酸碱发生快速反应: 2Al+6H + =2Al 3+ +3H 2 ↑ 2Al+2H 2 O+2OH=2AlO 2 +3H 2 ↑ 其中,铝与碱反应的实质是铝先与水反应,再与碱 反应: 2Al+6H 2 O=2Al ( OH ) 3 ↓+3H 2 ↑ Al (OH ) 3 +NaOH=NaAlO 2 +2H 2 O 因此,强酸或强碱极易破坏三氧化二铝膜并阻 止其形成,导致铝合金的抗腐蚀性能被瓦解,这也 是常规化学清洗剂的作用机理及危害后果。铝合金 中的镁、硅、锰、铁等金属元素有助于提高铝合金的 机械性能,但从微观上影响晶粒度、金相组织和三 氧化二铝膜的致密程度;同时,工业用铝合金由于 熔轧工艺稳定性差,都不同程度地存在金属和非金 属杂质,进一步削弱其抗腐蚀性能。 [2]

2、冷藏集装箱铝合金地板锈蚀成因

如图1所示,在冷藏集装箱使用过程中,在B, C,D面常出现深度锈蚀,形成灰白色粗糙表面。铝 锈质地较为松散,触碰后易脱落,但锈迹即便使用 压力为0.8MPa的高压水冲洗也难以去除干净。通 过统计和分析大量冷藏集装箱货物装运记录,对冷 藏集装箱锈蚀成因进行初步分类。

(1)海产品(如鱼虾、贝类等)外包装破损,撒漏 的盐卤接触地板导致锈蚀。在电解质溶液中,由于 金属表面发生原电池作用而引起的腐蚀属于电化 学腐蚀,盐卤则是形成电解质溶液的决定性要素。 (2)散落的腐烂肉禽类货物与地板的接触面易 发生严重锈蚀。蛋白质腐败会产生多肽、烷烃、二氧 化碳等物质,氨、氢化硫、磷化氢等腐蚀性恶臭气 体,以及钠、钾、镁、氯、铁等无机盐。蛋白质在腐败 过程中不会产生强酸或强碱,因此可以将这类腐蚀归属为电化学腐蚀。 (3)运输桂圆、葡萄、柑橘等果蔬后,冷藏集装 箱内表面会出现均布锈蚀。通过分析铝锈成分和货 物特性可知,在这些冷藏集装箱中使用了焦亚硫酸 钠作为防腐剂以抑制葡萄孢菌,而该防腐剂在潮湿 环境中会释放出硫氧化物;此外,部分农产品商为 提高果蔬品相,在装箱前用硫磺熏蒸。这些都会导 致冷藏集装箱内部积累硫氧化物(主要是SO 2),其 在潮湿、高温等特殊环境下会生成类似酸雨的酸性 气雾: SO 2 +H 2 O=H 2 SO 3 2H 2 SO 3+O 2 =2H 2 SO 4 酸性气雾对铝合金地板、不锈钢内衬板、制冷机组及 铝合金翅片等所有与其接触的活性金属均会造成不 同程度的锈蚀,因此已引起国际集装箱出租者协会(TheInstituteofInternationalContainerLessors,IICL) 及业界的关注。 (4)在维修集装箱过程中,使用酸性或碱性清洗 剂不当易造成地板锈蚀。例如:使用含强酸的钝化 液清洗冷藏集装箱内部,若没有及时冲洗残留的清

洗剂,则会出现严重的非均布锈蚀。 在以上常见锈蚀现象中,第(1)(2)(4)种属于 接触性非均布锈蚀,第(3)种属于均布锈蚀,部分特 别严重的锈蚀可能是在多重因素影响下或经长时 间积累而形成的。从化学角度来看,电化学反应和

强酸反应是冷藏集装箱铝合金地板锈蚀的主要诱 因。根据统计,硫化物导致的锈蚀所占比例较大,且 呈上升趋势。在实践中,多数严重锈蚀产生的原因 是冷藏集装箱在出现上述装运情况后未及时清洗 且在堆场长时间堆放。当密闭的集装箱长时间在阳 光下曝晒时,箱内温度有时会高达50~60℃,此时箱 内残留的水分为锈蚀的迅速发展创造充足的条件。

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3、冷藏集装箱铝合金地板锈蚀应对措施

3.1消除诱因

根据冷藏集装箱铝合金地板的锈蚀原因,有针 对性地采取防范措施。例如:装运带有盐卤的海鲜、 鸡鸭等蛋白质类及果蔬类货物,尤其是用焦亚硫酸 钠防腐或用硫磺熏蒸过的货物,都应在货物清空后及时清洗冷藏集装箱;建议采用压力不小于 0.8MPa的高压水或高温蒸汽清洗冷藏集装箱。

3.2去除铝锈

与铝合金基体相比,灰白色结晶体铝锈和锈迹质地松软,易吸潮和积存酸碱盐等加剧锈蚀的物 质,在震动、触碰下易脱落,经机组强风吹拂可能飘 落到货物上,造成货物粉尘污染。因此,对于已经发 生明显锈蚀的地板,必须考虑除锈。由于冷藏集装 箱T形地板槽结构的特殊性,l2只有3cm(见图1), 严重限制除锈工具尺寸和操作空间,故应采用合理 的除锈工艺,以降低劳动强度和提高效率。 根据IICL维修标准,钢制结构局部打磨除锈后 的剩余厚度不得小于原材料厚度的95%,作为支撑 结构的铝合金地板也不应低于此标准。建议用直径 小于0.15mm的不锈钢丝刷等除锈,禁止使用研磨 砂轮或碳钢丝轮。 [3] 多家租箱公司要求除锈后的金 属表面清洁度达到Sa2级,且不能残存明显锈蚀坑。 若彻底除锈会导致地板厚度损失过多,则需要对地 板进行局部或整体更换。

3.3后续措施

在消除锈蚀诱因并去除铝锈后,冷藏集装箱铝 合金地板可继续使用,但其仍然无法抵御各类侵 蚀,对此可采取如下防护性措施: (1)在彻底除锈后均匀喷洒缓蚀剂,增强氧化膜

的防护隔绝作用 [ 3 ] ; (2)若已明确为酸性或碱性诱因,则首先使用弱 碱或弱酸中和; (3)在地板槽表面喷涂聚氨酯类薄膜(该喷涂物 在通过食品药品监督管理部门的食物接触测试并获 得集装箱所有人认可后方可使用),以物理方法隔绝 锈蚀诱因,可起到长时间抵御锈蚀的良好效果。

4、结束语

要解决冷藏集装箱铝合金地板锈蚀问题,及时 清理防腐剂、残留货物及包装非常重要,通过打磨 去除锈迹是避免冷藏集装箱再度锈蚀的主要方法; 同时,应注意区分锈蚀成因,有针对性地采取措施。 目前,阳极氧化、缓蚀剂等氧化膜优化方法的应用 在制造业领域已趋于成熟,铝合金化学防锈剂以及 环氧树脂物理隔绝涂层等研究也已成为集装箱制 造和维修行业关注的重点。

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