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金属阀门的防腐蚀措施汇总

2016-12-14 16:06:31
作者:本网整理
来源:网络

腐蚀是引起金属阀门损坏的主要原因之一, 金属阀门的腐蚀以电化学腐蚀为主。阀门使用中, 防腐蚀保护首先要考虑的问题是消除电化学腐蚀。当电化学腐蚀消除不了时, 应使金属表面产生钝化膜, 或选用非金属材料代替金属材料等方法 , 控制腐蚀的发生。

 

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    1  概述

 

    腐蚀是引起金属阀门损坏的主要原因之一, 金属阀门的腐蚀以电化学腐蚀为主。阀门使用中, 防腐蚀保护首先要考虑的问题是消除电化学腐蚀。当电化学腐蚀消除不了时, 应使金属表面产生钝化膜, 或选用非金属材料代替金属材料等方法 , 控制腐蚀的发生。


   
2  消除电化学腐蚀

 

    2. 1  材料选择

 

    许多介质都有腐蚀性 , 其腐蚀原理非常复杂 ,即使在相同的介质中使用相同的阀门材料, 如果介质的浓度 、 温度和压力不同则介质对材料的腐蚀也不同。介质温度每升高 10 ℃, 腐蚀速度增加 1~ 3倍。介质浓度对阀门材料的腐蚀影响也很大 。如铅处在低浓度的硫酸中 , 腐蚀很小 , 当浓度超过96%时, 腐蚀急剧上升 。而碳钢在硫酸浓度约为50% 时腐蚀最严重, 当浓度增加到 60%以上时 ,腐蚀减缓 。铝在浓度 80%以上的浓硝酸中耐蚀性很强 , 但在中、 低浓度的硝酸中腐蚀严重。不锈钢虽说对稀硝酸耐蚀性很强, 但在 95%以上的浓硝酸中腐蚀加重。因此应根据具体情况, 分析各种影响腐蚀因素, 正确选用阀门材料。


    2. 2 改进工艺和结构

 

    阀门的防腐保护应从设计开始考虑, 如果阀门的结构设计合理, 加工工艺方法正确 , 可以大大减缓阀门的腐蚀。因此, 应对阀门中容易引起腐蚀的部件进行改进, 使之适合各种不同工况条件下的要求 。如阀门连接处的缝隙能产生氧浓差电池腐蚀,因此, 阀杆与关闭件连接处 , 尽量不采用螺纹连接形式。点焊和搭接焊容易产生腐蚀, 阀门焊接应采用双面对焊并连续焊接 。阀门螺纹连接处宜采用聚四氟乙烯生料带, 不但有良好的密封 , 而且能防腐蚀 。阀门中介质不易流动的地方 , 容易受到腐蚀,除在安装阀门时不倒装和使用阀门时注意排放沉积介质外 , 在制造阀门零件时, 应尽量避免凹陷结构 , 阀门尽量设置排泄孔。不同金属接触会构成电偶 , 促进阳极金属腐蚀 , 选用材料时 , 应注意避免金属电位差大而又不能产生钝化膜的金属接触 。在加工过程中 , 特别是焊接和热处理时会产生应力腐蚀 , 应注意改善加工方法, 焊接后要尽量采用退火处理等相应防护措施。提高阀杆及其他阀件加工表面光洁度等级, 表面光洁度好, 抗蚀能力强。改进填料和垫片的加工工艺和结构, 使用柔性石墨 、 塑料填料 、 柔性石墨贴粘垫片和聚四氟乙烯垫片 , 既改善密封性能, 又减少对阀杆和法兰密封面的腐蚀 。

 

    2. 3  阴极保护

 

    阴极保护是将被保护金属作阴极 , 外加直流电, 使其电位向负的方向降低 , 当其达到一定电位时, 腐蚀电流迅速减小, 金属得到保护 。此外, 阴极保护可用电极电位比被保护金属更低的金属保护被保护金属。如用锌保护铁, 锌被腐蚀 , 锌叫牺牲金属 。大型的阀门和重要阀门采用阴极保护法, 是一种经济简便又行之有效的方法。石棉填料中添加锌保护阀杆属于阴极保护法。


   
3  表面钝化膜处理

 

    3. 1  添加缓蚀剂

 

    在腐蚀介质和腐蚀物中加入少量其他特殊物质, 能够大大减缓金属腐蚀的速度 , 这种特殊物质称为缓蚀剂。缓蚀剂控制腐蚀的机理是它促进了电池的极化 。缓蚀剂主要用于介质和填料中。介质中添加缓蚀剂, 可使设备和阀门的腐蚀减缓, 如铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中 , 在很大的浓度范围内成活化态, 腐蚀较严重 , 但加入少量硫酸铜或硝酸等氧化剂后 , 可使不锈钢转变为钝态 , 表面生成一层保护膜, 阻止介质的侵蚀 。在盐酸中, 如果加入少量氧化剂 , 可降低对钛的腐蚀 。阀门常用水作试压介质 , 容易引起阀门的腐蚀, 在水中添加少量亚硝酸钠可以防止水对阀门的腐蚀 。


    石棉填料中含有氯化物, 对阀杆腐蚀很大, 采用蒸馏水洗涤方法可降低氯化物的含量 , 但这种方法在实施中困难很多 , 不宜普遍推广, 只适于特殊的需要。为了保护阀杆, 防止石棉填料的腐蚀, 在石棉填料中及阀杆上涂充缓蚀剂和牺牲金属 。缓蚀剂由亚硝酸钠、 铬酸钠等与溶剂组成。亚硝酸钠 、铬酸钠能使阀杆表面生成一层钝化膜, 提高阀杆的耐蚀能力 。溶剂能使缓蚀剂慢慢溶解, 并且起润滑作用 。在石棉中添加锌粉作牺牲金属, 实质上, 锌也是一种缓蚀剂 , 它能首先与石棉中的氯化物结合, 使氯化物与阀杆金属接触机会减少 , 从而达到防腐目的 。涂料中如果加入了红丹 、 铅酸钙等缓蚀剂, 喷刷在阀门表面能防止大气的腐蚀 。


    3. 2  表面涂层

 

    金属表面处理工艺有表面镀层 、 表面渗透、 表面氧化钝化等。其目的是提高金属耐蚀能力 , 改善金属的机械性能 。表面处理在阀门上应用广泛。阀门连接螺栓常用镀锌 、 镀铬和氧化 ( 发蓝)处理提高耐大气或耐介质腐蚀的能力 。其他紧固件除采用上述方法处理外 , 还可根据情况采用磷化钝化等表面处理工艺。密封面以及口径不大的关闭件 , 常采用渗氮或渗硼等表面处理工艺 , 提高它的耐蚀性能和耐磨性 。如用 38CrMoAlA 制作的阀瓣, 渗氮层厚度≥0. 4 mm 。


    阀杆常采用渗氮、 渗硼 、 镀铬和镀镍等表面处理工艺 , 提高它的耐蚀性, 耐磨性和耐擦伤性能。


    不同的表面处理适于不同的阀杆材质和工作环境,在大气或水蒸气介质中与石棉填料接触的阀杆 , 可采用镀硬铬及气体氮化工艺 ( 不锈钢不宜采用离子氮化工艺) 。在硫化氢气体环境中的阀杆, 采用电镀高磷镍镀层有较好的防护性能。38CrMoAlA 采用离子和气体氮化可提高耐蚀性能, 但不宜采用硬铬镀层。2Cr13 经过调质后能耐氨气腐蚀 , 气体氮化的碳钢也能耐氨气的腐蚀 , 但所有磷镍镀层均不耐氨气腐蚀 。经过气体氮化的 38CrMoAlA 材料具有优良的耐蚀性能和综合性能 , 常用来制作阀杆。


    小口径的阀体和手轮也常采用镀铬处理, 来提高其耐蚀性能, 装饰阀门。


    3. 3  阳极保护

 

    阳极保护是以被保护金属为阳极导入外加直流电 , 使阳极电位向正的方向增加 , 当增加到一定值时 , 金属阳极表面生成一层致密的保护膜 , 即为钝化膜, 这时金属阳极的腐蚀急剧减少 。阳极保护适于容易钝化的金属 。在生产实践中, 阳极保护采用较少, 阴极保护应用较多。


    4  替代材料

 

    4. 1  非金属材料

 

    非金属材料耐腐蚀性优良, 只要阀门使用温度和压力符合非金属材料的要求, 采用非金属材料不但能解决耐蚀问题 , 而且可节省贵重金属 , 降低阀门成本 。阀门的阀体和阀盖主体一般是铸铁或碳钢制成, 用聚四氟乙烯、 氯化聚醚 、 天然橡胶、 氯丁橡胶、 丁腈橡胶等作阀门的衬里 , 既保证了阀门强度 , 又保证了阀门不受腐蚀 。垫片和填料主要是非金属材料制作的。夹管阀也根据橡胶的优良耐腐蚀性能和优异变形性能而设计出来的。现在越来越多的阀门采用尼龙、 聚四氟乙烯等塑料以及天然橡胶和合成橡胶等橡胶制作各种各样的密封面、 密封圈 , 这些非金属材料耐腐蚀性好 , 密封性能好 , 特别适于在带颗粒的介质中使用。但因其强度和耐热性都较低, 应用范围受到限制。柔性石墨使非金属材料进入了高温领域, 解决了长期难以解决的填料和垫片泄漏问题, 而且是很好的高温润滑剂。

 

 


    4. 2  喷刷涂料

 

    涂料是应用最广泛的一种防腐手段, 在阀门产品上更是一种不可缺少的防腐材料和识别标志 。涂料通常由合成树脂 、 橡胶浆液、 植物油、 溶剂等配制成 , 覆盖在金属表面, 隔绝介质和大气, 达到防腐目的。涂料主要用于水 、 盐水、 海水或大气等腐蚀不太强的环境中。阀门内腔常用防腐漆涂刷, 防止水和空气等介质对阀门腐蚀 。油漆内掺有不同颜色, 来表示阀门的材料。


   
5  其他措施

 

    5. 1  热喷涂

 

    热喷涂是制备涂层的一种工艺方法 , 已成为材料表面防护与强化的新技术之一。热喷涂是利用高能源密度热源 ( 气体燃烧火焰、 电弧、 等离子弧 、电热 、 气体燃爆等)将金属或非金属材料加热熔融后, 以雾化形式喷射到经预处理的基体表面 , 形成喷涂层, 或同时对基体表面加热, 使涂层在基体表面再次熔融, 形成喷焊层的表面强化工艺方法。大多数金属及其合金、 金属氧化物陶瓷、 金属陶瓷复合物以及硬的金属化合物都可以用一种或几种热喷涂方法, 在金属或非金属基体上形成涂层。热喷涂能提高其表面耐腐蚀 、 耐磨损 、 耐高温等性能, 延长使用寿命。热喷涂特殊功能涂层 , 具备隔热、 绝缘 ( 或导电) 、 密封 、 自润滑 、 热辐射和电磁屏蔽等特殊的性能。利用热喷涂还可修复零部件 。

 

    5. 2  环境控制

 

    大气中充满了灰尘 、 水蒸气和烟雾, 特别在生产环境中, 从烟囱和设备等散发出的有毒气体和粉尘 , 都会对阀门产生不同程度的腐蚀 。应按操作规程中的规定 , 定期清洗和吹扫阀门 , 并定期加油,这是控制环境腐蚀的有效措施 。阀杆安装保护罩、地阀设置地井和阀门表面喷刷油漆等也是防止含有腐蚀的物质侵蚀阀门的有效办法 。环境温度升高和空气污染, 会加速封闭环境中的设备和阀门的腐蚀 , 应尽量采用敞开式厂房或采用通风降温措施,减缓环境腐蚀。


  
  6  结语

 

    金属阀门的防腐是一个系统工程 , 从阀门的设计 、 制造、 管理及使用 , 每个环节都涉及到这一问题 , 只有认真解决 , 才能实现金属阀门防腐的最优化 。

 

 

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责任编辑:邢云辉

标签: 金属阀门, 防腐蚀

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