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阀门腐蚀的基本知识和预防措施

腐蚀是导致……的最重要因素之一。阀门损害。因此,在阀门阀门的防护和防腐蚀是一个需要考虑的重要问题。

阀门腐蚀形式
金属的腐蚀主要由化学腐蚀和电化学腐蚀引起,而非金属材料的腐蚀一般由直接化学作用和物理作用引起。
1. 化学腐蚀
在没有产生电流的情况下,周围介质直接与金属发生反应并将其破坏,例如高温干燥气体和非电解液对金属的腐蚀。
2. 电偶腐蚀
金属与电解质接触,导致电子流动,从而因电化学作用而受到损害,这是腐蚀的主要形式。
常见的酸碱盐溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、不锈钢的点蚀和缝隙腐蚀等,都属于电化学腐蚀。电化学腐蚀不仅发生在两种能发生化学反应的物质之间,还会由于溶液浓度差异、周围氧气浓度差异、物质结构细微差异等原因产生电位差,从而获得腐蚀动力,使得电位较低的金属和处于干燥位置的金属板发生腐蚀。

阀门腐蚀率
腐蚀速率可分为六个等级:
(1)完全耐腐蚀:腐蚀速率小于0.001毫米/年
(2)极耐腐蚀:腐蚀速率为每年0.001至0.01毫米。
(3)耐腐蚀性:腐蚀速率为0.01至0.1毫米/年
(4)仍具有耐腐蚀性:腐蚀速率为0.1至1.0毫米/年
(5)耐腐蚀性差:腐蚀速率为1.0至10毫米/年
(6)不耐腐蚀:腐蚀速率大于10毫米/年

九项防腐蚀措施
1. 根据腐蚀介质选择耐腐蚀材料
实际生产中,介质的腐蚀情况非常复杂。即使阀门材质相同,介质的浓度、温度和压力也会不同,介质对阀门材质的腐蚀程度也不尽相同。介质温度每升高10℃,腐蚀速率就会增加约1~3倍。
介质浓度对阀门材料的腐蚀影响很大。例如,铅在低浓度硫酸中腐蚀程度很小,但当浓度超过96%时,腐蚀程度急剧上升。碳钢则相反,在硫酸浓度约为50%时腐蚀最为严重,当浓度超过60%时,腐蚀程度急剧下降。例如,铝在浓度超过80%的浓硝酸中腐蚀性极强,但在中低浓度硝酸中腐蚀性较强;不锈钢对稀硝酸的耐腐蚀性很强,但在浓度超过95%的浓硝酸中腐蚀性会加剧。
从以上例子可以看出,阀门材料的正确选择应根据具体情况,分析影响腐蚀的各种因素,并根据相关的防腐手册选择材料。
2. 使用非金属材料
非金属材料的耐腐蚀性极佳,只要阀门的工作温度和压力满足非金属材料的要求,不仅可以解决腐蚀问题,还能节约贵金属。阀体、阀盖、衬里、密封面等常用部件均采用非金属材料制成。
阀门衬里采用聚四氟乙烯(PTFE)、氯化聚醚等塑料,以及天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等其他橡胶材料,阀体主体则采用铸铁和碳钢制造。这不仅保证了阀门的强度,也确保了阀门不易腐蚀。
如今,尼龙、聚四氟乙烯等塑料以及天然橡胶、合成橡胶等材料越来越多地被用于制造各种阀门上的密封件和密封圈。这些非金属密封材料不仅具有良好的耐腐蚀性,而且密封性能优异,尤其适用于含颗粒介质。当然,它们的强度和耐热性稍逊,应用范围也受到一定限制。
3. 金属表面处理
(1)阀门连接:阀门连接螺套通常采用镀锌、镀铬和氧化(发蓝)处理,以提高其耐大气和介质腐蚀性能。除上述方法外,其他紧固件还可根据具体情况进行磷化等表面处理。
(2)小直径密封表面和封闭部件:采用渗氮、渗硼等表面处理工艺来提高其耐腐蚀性和耐磨性。
(3)杆防腐:广泛采用渗氮、渗硼、镀铬、镀镍等表面处理工艺来提高其耐腐蚀性、耐腐蚀性和耐磨性。
不同的表面处理方法应适用于不同的阀杆材料和工作环境。在大气、水蒸气介质和石棉填料接触的阀杆中,可采用硬铬镀层、气体氮化工艺(不锈钢不宜采用离子氮化工艺);在硫化氢大气环境中,采用电镀高磷镍涂层具有更好的防护性能;38CrMOAIA 也可通过离子氮化和气体氮化实现耐腐蚀,但硬铬镀层不适用;2Cr13 经淬火回火后可耐氨腐蚀,碳钢经气体氮化处理后也可耐氨腐蚀,而所有磷镍镀层均不耐氨腐蚀,经气体氮化处理的 38CrMOAIA 材料具有优异的耐腐蚀性和综合性能,主要用于制造阀杆。
(4)小口径阀体和手轮:也经常镀铬以提高其耐腐蚀性并装饰阀门。
4. 热喷涂
热喷涂是一种涂层制备工艺方法,已成为材料表面防护的新兴技术之一。它是一种表面强化工艺,利用高能量密度热源(如燃气燃烧火焰、电弧、等离子弧、电加热、气体爆炸等)加热熔化金属或非金属材料,并以雾化形式喷涂到预处理过的基材表面,形成喷涂层;或者同时加热基材表面,使涂层在基材表面再次熔化,形成喷涂焊接层,从而实现表面强化。
大多数金属及其合金、金属氧化物陶瓷、金属陶瓷复合材料和硬质合金化合物都可以通过一种或多种热喷涂方法涂覆在金属或非金属基材上,从而提高表面耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性等性能,并延长使用寿命。热喷涂特殊功能涂层具有隔热、绝缘(或异常电绝缘)、可研磨密封、自润滑、热辐射、电磁屏蔽等特殊性能,可用于零件修复。
5. 喷漆
涂层是一种广泛应用的防腐手段,是阀门产品上不可或缺的防腐材料和识别标志。涂层也是一种非金属材料,通常由合成树脂、橡胶浆料、植物油、溶剂等制成,覆盖在金属表面,隔绝介质和大气,从而达到防腐的目的。
涂层主要用于水、盐水、海水、大气等腐蚀性不太强的环境中。阀门内腔通常涂有防腐涂料,以防止水、空气和其他介质腐蚀阀门。
6. 添加缓蚀剂
腐蚀抑制剂控制腐蚀的机制是促进电池极化。腐蚀抑制剂主要用于介质和填料中。在介质中添加腐蚀抑制剂可以减缓设备和阀门的腐蚀,例如,铬镍不锈钢在无氧硫酸中,由于溶解度范围较大,会进入钝化状态,腐蚀较为严重;但添加少量硫酸铜或硝酸等氧化剂,可以使不锈钢表面钝化,形成保护膜,防止介质侵蚀;在盐酸中,如果添加少量氧化剂,可以减少钛的腐蚀。
阀门压力试验通常采用压力试验介质,这容易导致阀门腐蚀。阀门此外,在水中添加少量亚硝酸钠可以防止阀门被水腐蚀。石棉填料中含有氯化物,会严重腐蚀阀杆,采用蒸汽水清洗法可以降低氯化物含量,但这种方法实施难度很大,无法普遍推广,仅适用于特殊情况。
为了保护阀杆并防止石棉填料腐蚀,在石棉填料中,阀杆上涂覆有缓蚀剂和牺牲阳极金属。缓蚀剂由亚硝酸钠和铬酸钠组成,可在阀杆表面形成钝化膜,提高阀杆的耐腐蚀性;牺牲阳极金属可使缓蚀剂缓慢溶解,起到润滑作用;实际上,锌也是一种缓蚀剂,它可以首先与石棉中的氯化物结合,从而大大减少氯化物与阀杆金属的接触机会,达到防腐蚀的目的。
7. 电化学保护
电化学保护分为阳极保护和阴极保护两种。如果用锌来保护铁,锌会被腐蚀,因此锌被称为牺牲阳极金属。在生产实践中,阳极保护用得较少,阴极保护用得较多。阴极保护法常用于大型阀门和重要阀门,它是一种经济、简便、有效的保护方法,在石棉填料中添加锌来保护阀杆。
8. 控制腐蚀性环境
所谓环境有两种含义,广义上的环境和狭义上的环境。广义上的环境是指阀门安装地点周围的环境及其内部循环介质;狭义上的环境是指阀门安装地点周围的条件。
大多数环境是不可控的,生产工艺也不能随意改变。只有在不损害产品和工艺的前提下,才能采用环境控制方法,例如锅炉水脱氧、炼油过程中添加碱调节pH值等。从这个角度来看,上文提到的添加缓蚀剂和电化学保护也是控制腐蚀性环境的一种方式。
大气中充满灰尘、水蒸气和烟雾,尤其是在生产环境中,例如设备排放的烟气、盐水、有毒气体和细粉尘等,都会对阀门造成不同程度的腐蚀。操作人员应按照操作规程的规定定期清洗、吹扫阀门并定期加注燃料,这是控制环境腐蚀的有效措施。在阀杆上安装保护罩、在接地阀上设置接地井以及在阀门表面喷涂涂料等,都是防止腐蚀性物质侵蚀阀门的方法。阀门.
环境温度和空气污染的增加,特别是对于封闭环境中的设备和阀门而言,会加速其腐蚀,因此应尽可能采用开放式车间或通风降温措施来减缓环境腐蚀。
9. 改进加工工艺和阀门结构
防腐蚀保护阀门腐蚀问题从设计之初就已考虑在内,结构设计合理、工艺方法正确的阀门产品无疑会对减缓阀门腐蚀起到良好的作用。因此,设计和制造部门应改进结构设计不合理、工艺方法不正确以及易发生腐蚀的部件,使其适应各种工况的要求。


发布时间:2025年1月22日