金屬防腐蝕技術(shù)

　　對在腐蝕性介質(zhì)中的金屬材料及其制品，采用各種不同的防腐蝕技術(shù)，以延長金屬制品的使用壽命，保證工藝設(shè)備的安全和順利運行。

　　合理選材

　　這是防止和控制設(shè)備腐蝕的最普通和最有效的方法之一。選材務(wù)必做到：①了解環(huán)境因素和腐蝕因素，包括介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流動狀態(tài)、雜質(zhì)種類和數(shù)量、含氧量，以及有無固體懸浮物和微生物等;②研究有關(guān)資料數(shù)據(jù);③按實際條件進行模擬試驗，以獲得選材的可靠數(shù)據(jù)。由此了解材料的耐蝕性能及其工藝特性;④綜合考慮材料的耐蝕性和經(jīng)濟性;⑤考慮合適的防腐蝕措施。

　　表面防護

　　金屬材料及其制品表面經(jīng)處理后形成防護層，可以使金屬表面與外界介質(zhì)隔開，阻止兩者發(fā)生作用，同時還能取得裝飾性外觀。表面防護是防止或減輕基體金屬腐蝕應(yīng)用最普遍的方法。表面防護層常見的有兩類：金屬鍍層和非金屬涂層。

　　金屬鍍層

　　在金屬表面鍍層有下列方法：

　　① 擴散滲鍍：又稱表面合金化處理。用熱擴散的方法，使耐腐蝕的金屬或合金滲入基體金屬表面，與基體金屬形成固溶體或金屬間化合物，這層耐蝕的表面稱為滲鍍層。滲鍍時把待鍍件埋置在由惰性填料、滲鍍金屬元素和鹵化物活化劑組成的包滲箱中，在氫氣或惰性氣氛中,于規(guī)定溫度條件下保持一定的時間,使?jié)B入的金屬與基體金屬互相擴散，直到基體金屬表面形成合金覆蓋層。具有耐蝕性能的滲入元素通常為鋅、鋁、鉻、硅等，選擇哪一種取決于基體材料和耐蝕要求。如鋼滲鋁可形成表面含鋁25～30%的鐵鋁合金層，有很好的抗氧化和抗硫化性能。

　　②噴鍍：借助于壓縮空氣或惰性氣體流用噴槍把熔融金屬噴射到金屬制品表面，形成防護性覆蓋層。這種方法常用于噴鍍高熔點金屬或難熔材料，或噴鍍大面積工件以及用于修復(fù)工件等。噴鍍的缺點是覆蓋層與基體金屬結(jié)合較差，覆蓋層疏松。常用的噴鍍方法有火焰噴鍍法、等離子噴鍍法等。

　　③電鍍：利用直流電從電鍍液中電解析出金屬,并在作為陰極的工件表面沉積結(jié)晶，形成電鍍層。電鍍技術(shù)應(yīng)用廣泛，主要用于耐蝕、耐磨和裝飾的器件。

　　此外，還有熱浸鍍層、金屬包覆、真空鍍膜、氣相沉積和陰極濺射等表面防護技術(shù)。近來離子注入和激光非晶態(tài)表面處理等新技術(shù)也在迅速發(fā)展。

　　非金屬涂層

　　常用于提高制品的耐蝕性和裝飾性。有機涂層有涂料(包括油漆)、塑料、橡膠等。無機涂層有搪瓷、玻璃等。

　　化學(xué)轉(zhuǎn)化膜也是非金屬涂層的一種，方法是把工件放入特定的化學(xué)溶液中通過電解或浸漬處理，使工件的金屬表面產(chǎn)生一種鍍膜。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的主要類型有磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、氧化物膜和陽極氧化膜。

　　暫時性防護劑是在金屬制品運輸和貯存時使用的。覆蓋層要能防銹而且能在使用前容易除去。常用的有油膜、可剝性塑料薄膜和揮發(fā)性緩蝕劑等。

　　環(huán)境(介質(zhì))處理

　　改變起腐蝕作用的介質(zhì)的性質(zhì)，以防止或減輕介質(zhì)對金屬制品或設(shè)備的腐蝕。這種方法只能在有腐蝕性的介質(zhì)的體積有限的條件下使用。環(huán)境處理可分為兩類：

　　除去或減少介質(zhì)中的有害組分 常見的方法有：①去濕、防塵，以消除空氣中所含的水蒸氣、二氧化硫、塵土等有害組分;②除氧，是鍋爐用水處理的主要技術(shù)，可有效地控制鍋爐系統(tǒng)的水腐蝕;③脫鹽，煉制前將原油中所含的各種鹽類(如氯化鎂)降到合理水平，以減輕對煉油設(shè)備的腐蝕，這是原油處理的重要工序。

　　添加緩蝕劑 在腐蝕介質(zhì)中加入少量能顯著降低腐蝕速度的物質(zhì)。緩蝕劑分為無機和有機兩類。無機緩蝕劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽等氧化性緩蝕劑;有磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽等非氧化性緩蝕劑。有機緩蝕劑有胺類、醛類、雜環(huán)化合物、咪唑啉類和有機硫化物類等。這些緩蝕劑雖然化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，但在酸性介質(zhì)中的緩蝕率都相當(dāng)大。緩蝕劑的使用效果同腐蝕介質(zhì)的各種參數(shù)和條件有密切的關(guān)系，使用時應(yīng)嚴(yán)格選擇。一些緩蝕劑有毒，不能用于與制備食品的有關(guān)的介質(zhì)中。此外，氣相緩蝕劑(如防銹紙等)也廣泛用來防止大氣對金屬制品的腐蝕。

　　電化學(xué)保護

　　根據(jù)電化學(xué)原理來控制金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕稱為電化學(xué)保護，包括陰極保護和陽極保護。

　　陰極保護 陰極保護有犧牲陽極和外加電流兩種方法。①犧牲陽極法是在被保護的金屬設(shè)備上聯(lián)接一種電極電位比它更負(fù)的金屬或合金，以防止或減輕腐蝕。此法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，安裝方便，不需要外加電源，不會造成雜散電流的干擾，保護效果良好，應(yīng)用廣泛。對犧牲陽極材料的要求是：它的電極電位必須足夠負(fù)，陽極極化率小;每單位消耗量所發(fā)生的電量要很大;自腐蝕很小，電流效率很高;材料來源充足，價格便宜，加工容易，安裝方便而不污染環(huán)境。目前國內(nèi)外常用的犧牲陽極材料有三類：鎂及其合金，鋅及其合金，鋁及其合金。②外加電流陰極保護法是利用外加陰極電流，使被保護金屬陰極極化，阻止腐蝕微電池工作，達(dá)到保護的目的。外加電流陰極保護系統(tǒng)包括可控直流電源、輔助陽極和參比電極三個組成部分。由于電子工業(yè)的迅速發(fā)展，外加電流陰極保護技術(shù)獲得很大的進展，并且在許多領(lǐng)域取代了犧牲陽極法。在保護船艦和地下管道的腐蝕方面，外加電流陰極保護法已占絕對優(yōu)勢。特別是利用恒電位儀自動調(diào)整和控制輸出電位，使被保護的設(shè)備經(jīng)常處于最佳保護電位，效果更為顯著。

　　陽極保護 將被保護的金屬設(shè)備聯(lián)接到直流電源的正極上，通過電流進行陽極極化，電極電位向正方向移動，增大到一定數(shù)值后，金屬便發(fā)生鈍化，從而大大降低腐蝕速度。陽極保護只能用于具有活化鈍化性能的金屬。這種新技術(shù)已應(yīng)用于接觸硫酸、磷酸、有機酸、液體肥料等介質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備。

　　防蝕設(shè)計

　　防蝕設(shè)計包括：

　　①合理選材;②防蝕方法的選擇;③防蝕構(gòu)造設(shè)計;④防蝕強度設(shè)計;⑤根據(jù)防蝕要求考慮加工方法;⑥提出正常生產(chǎn)中防蝕管理的要求。其中防蝕構(gòu)造設(shè)計在防腐設(shè)計中居于重要地位。如果在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上不從防腐蝕的角度考慮，常會引起機械應(yīng)力和熱應(yīng)力增高、管道等中流體物質(zhì)的停滯和聚集濃縮、局部過熱以及電偶腐蝕等現(xiàn)象而加速腐蝕過程。改變設(shè)備構(gòu)件的幾何形狀，確定合理的材料匹配和裝配工藝等，可減輕或防止腐蝕。

　　來源：中國建材網(wǎng)