金屬管材防腐技術(shù)

對腐蝕性介質(zhì)中的金屬材料和產(chǎn)品，采用多種防腐技術(shù)，延長金屬產(chǎn)品的使用壽命，保證工藝設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

合理選擇

這是預(yù)防和控制設(shè)備腐蝕最常用、最有效的方法之一。選材必須：①了解環(huán)境因素和腐蝕因素，包括介質(zhì)類型、濃度、溫度、壓力、流動(dòng)狀態(tài)、雜質(zhì)種類和數(shù)量、氧含量、是否有固體懸浮物和微生物;②研究相關(guān)數(shù)據(jù);③根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模擬試驗(yàn)，獲得可靠的選材數(shù)據(jù)。這樣可以了解材料的耐腐蝕性和工藝特點(diǎn);④綜合考慮材料的耐腐蝕性和經(jīng)濟(jì)性;⑤考慮適當(dāng)?shù)姆栏胧?

表面保護(hù)

對金屬材料及其制品的表面進(jìn)行處理，形成保護(hù)層，使金屬表面與外部介質(zhì)分離，防止兩者相互作用，同時(shí)獲得裝飾外觀。表面保護(hù)是防止或減少母材腐蝕最常用的方法。有兩種常見的表面保護(hù)涂層：金屬涂層和非金屬涂層。

金屬涂層

金屬表面涂層有以下方法：

①擴(kuò)散鍍：又稱表面合金化處理。通過熱擴(kuò)散，將耐腐蝕金屬或合金滲入母材表面，與母材形成固溶體或金屬間化合物。這種耐腐蝕的表面叫做滲透涂層。待鍍件嵌入由惰性填料、待鍍金屬元素和鹵化物活化劑組成的滲透箱中。在氫氣或惰性氣氛中，在規(guī)定的溫度條件下保持一定時(shí)間，使?jié)B入的金屬與母材相互擴(kuò)散，直至在母材表面形成合金涂層。耐腐蝕的滲透元素通常是鋅、鋁、鉻、硅等，根據(jù)基材和耐腐蝕要求選擇。例如，鋼滲鋁可以在其表面形成25%～30% Al含量的Fe-Al合金層，具有良好的抗氧化性和硫化性。

②噴鍍：用壓縮空氣或惰性氣體將熔融金屬噴在金屬制品表面，形成保護(hù)層。本方法常用于噴涂高熔點(diǎn)金屬或耐火材料，或噴涂大面積工件及修補(bǔ)工件。噴鍍的缺點(diǎn)是鍍層與母材結(jié)合不良，鍍層疏松。常用的噴涂方法有火焰噴涂、等離子噴涂等。

③電鍍：用直流電從電鍍液中電沉積金屬，晶體作為陰極沉積在工件表面形成電沉積。電鍍技術(shù)廣泛應(yīng)用于耐腐蝕、耐磨和裝飾設(shè)備中。

此外，還有熱浸鍍、金屬鍍膜、真空鍍膜、氣相沉積、陰極濺射等表面保護(hù)技術(shù)。近年來，離子注入、激光非晶表面處理等新技術(shù)也在迅速發(fā)展。

非金屬涂層

常用于提高產(chǎn)品的耐腐蝕性和裝飾性。有機(jī)涂料包括涂料(含油漆)、塑料、橡膠等;無機(jī)涂料包括搪瓷、玻璃等。

化學(xué)轉(zhuǎn)化膜也是一種非金屬涂層。其方法是將工件通過電解或浸泡處理，放入特定的化學(xué)溶液中，使工件的金屬表面產(chǎn)生一種涂層?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜的主要類型有磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、氧化膜和陽極氧化膜。

在金屬制品的運(yùn)輸和貯存中使用臨時(shí)保護(hù)劑。涂層應(yīng)防銹，使用前易于清除。常用的有油膜、可剝離塑料膜和揮發(fā)性緩蝕劑。

環(huán)境(介質(zhì))處理

改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，防止或減少金屬產(chǎn)品或設(shè)備的腐蝕。這種方法只能在腐蝕介質(zhì)體積有限的情況下使用。環(huán)境處理可分為兩類：

消除或減少介質(zhì)中有害成分的常用方法有：①除濕防塵，消除空氣中含有的水蒸氣、二氧化硫和粉塵等有害成分;②除氧是鍋爐水處理的主要技術(shù)，能有效控制鍋爐系統(tǒng)的水腐蝕;③脫鹽，在精制前，將原油中所含的各種鹽(如氯化鎂)降低到合理水平，以減少精制設(shè)備的腐蝕。這是原油處理的一項(xiàng)重要工作。

在腐蝕介質(zhì)中加入少量緩蝕劑，可顯著降低腐蝕速率。有兩種抑制劑：無機(jī)和有機(jī)。無機(jī)緩蝕劑包括硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鉀和其他氧化性緩蝕劑;磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽等非氧化性緩蝕劑。有機(jī)緩蝕劑包括胺、醛、雜環(huán)化合物、咪唑啉和有機(jī)硫化物。這些緩蝕劑雖然化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，但在酸性介質(zhì)中緩蝕率較大。緩蝕劑的緩蝕效果與腐蝕介質(zhì)的各種參數(shù)和條件密切相關(guān)，應(yīng)嚴(yán)格選擇。一些抑制劑是有毒的，不能用于與食品制備相關(guān)的介質(zhì)中。此外，氣相緩蝕劑(如防銹紙)廣泛應(yīng)用于金屬制品的防大氣腐蝕。

電化學(xué)保護(hù)

根據(jù)電化學(xué)原理控制金屬在電解液中的腐蝕稱為電化學(xué)保護(hù)，包括陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。

陰極保護(hù)有兩種方法：犧牲陽極法和外加電流法。①犧牲陽極法是將電極電位比被保護(hù)金屬設(shè)備的電極電位負(fù)的金屬或合金連接起來，以防止或減少腐蝕。該方法設(shè)備簡單，安裝方便，無外接電源，無雜散電流干擾，保護(hù)效果好，應(yīng)用廣泛。犧牲陽極材料的要求是：其電極電位必須足夠負(fù)，陽極極化率小;單位電耗大;自腐蝕小，電流效率高;材料來源充足，價(jià)格便宜，加工容易。安裝方便，不污染環(huán)境。目前，犧牲陽極材料有三種：鎂及其合金、鋅及其合金、鋁及其合金。②外加電流陰極保護(hù)法是利用外加電流使被保護(hù)金屬的陰極極化，防止微電池的腐蝕，達(dá)到保護(hù)的目的。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由可控直流電源、輔助陽極和參比電極三部分組成。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，外加電流陰極保護(hù)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，并在許多領(lǐng)域取代了犧牲陽極法。外加電流陰極保護(hù)法在船舶和地下管道腐蝕防護(hù)中具有絕對優(yōu)勢。特別是采用恒電位儀自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出電位，使被保護(hù)設(shè)備往往處于最佳保護(hù)電位，且效果更為顯著。

陽極保護(hù)將被保護(hù)的金屬設(shè)備連接到直流電源的正極上，通過電流進(jìn)行陽極極化，使電極電位向正方向移動(dòng)，增加到一定值，金屬將被鈍化，從而大大降低腐蝕速率。陽極保護(hù)只能用于具有活化和鈍化性能的金屬。該技術(shù)已應(yīng)用于接觸硫酸、磷酸、有機(jī)酸、液肥等介質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備。

防腐設(shè)計(jì)

防腐設(shè)計(jì)包括：

①合理選材;②防腐方法的選擇;③防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);④防腐強(qiáng)度設(shè)計(jì);⑤根據(jù)防腐要求考慮加工方法;⑥提出正常生產(chǎn)中的防腐管理要求。防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在防腐設(shè)計(jì)中占有重要地位。如果不從防腐的角度考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往會(huì)引起機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的增大、管道內(nèi)流體物質(zhì)的停滯和集中、局部過熱、電偶腐蝕等現(xiàn)象，加速腐蝕過程。通過改變設(shè)備部件的幾何形狀，確定合理的材料匹配和裝配工藝，可以減少或防止腐蝕。