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    阀门的腐蚀与防护

    2012-12-30 03:57:02  来源:
    一、 腐蚀与防护的概念
    腐蚀可分两类:一、化学腐蚀:就是周围介质在不产生电流条件下,直接与金属起化学作用,而使其破坏。如高温干燥气体和非电解溶液对金属的腐蚀。二、电化学腐蚀:金属与电解质相接触,产生电子流动,而使自身在电化学作用遭受破坏。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、不锈钢的点腐蚀和缝隙腐蚀等等,都是电化学腐蚀。
    电化学腐蚀,不仅发生于可以起化学作用的两种物质之间,而且还因为溶液的浓度差、周围氧气的浓度差、物质结构的微小差别等等原因,产生电位的差异,而获得腐蚀的动力,使电位低、处于阳板地位的金属受损失。
    金属的耐腐蚀能力,往往决定于与介质作用后产生的表面保护膜状况。常用的耐腐蚀金属,能产生较强的表面保护膜。这表面保护膜通常叫做钝化膜,它能阻止或延缓腐蚀的进行。但钝化膜的产生,不全取决于金属,而且取决于介质。所以一种耐腐蚀金属,只能适应某些腐蚀介质条件,用在其他场合就不行了。
    各种各样的防腐蚀办法,归结起来有两点,一、消除电化学腐蚀的动力;二、产生钝化膜。
    对于阀门来说,有关的防腐蚀办法有下列几种:
    1. 正确选阀门材料。经过长期实验,各种金属的耐腐蚀数据已经弄清楚,什么介质可以使用什么金属已知道得很多,例如,稀硫酸可用铅,浓硫酸可用钢,硝酸可用铝和1Cr18Ni9Ti不锈钢,醋酸可用Cr18Ni12Mo2Ti钢,等等。使用者可按有关手册选择。
    2. 尽量采用非金属阀门。非金属材料化学稳定性很强。例如,陶瓷,除氢氟酸、氟硅酸和强碱外,能耐各种无机酸、有机酸和溶剂;聚四氟乙烯,只是不适应熔融碱金属和高温、高压下的三氟化氯、单质氟,其余腐蚀介质都可以使用。如果温度、压力等工艺条件许可,尽量采用非金属阀门,是一条节约贵重金属的防腐蚀措施。
    3. 衬里。这是比较节约的办法。阀门主体可用一般钢铁材料制作,内衬塑料、橡胶、铅等耐腐蚀材料,也可以达到防腐蚀的目的。
    4. 刷漆。阀门表面刷漆一是为了识别,更重要的是可以隔绝大气腐蚀。
    5. 金属表面处理。如阀杆镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、渗锌,螺栓发兰处理等,以提高耐腐蚀能力。
    6. 加入缓蚀剂。可以加在介质里,减缓对阀体的腐蚀;还可以加在填料里,减缓对阀杆的腐蚀。
    7. 电化学保护。有阳极保护和阴极保护两种。阳极保护是通入外加电流,使金属钝化;阴极保护是使金属提高相对电位,全部处于阴极状况,抑制电子释放。阴极保护需要有一个外加阳极,作为牺牲品。阴极保护的办法有两种:一是加入电位更低的金属作阳极,如锌比钢铁活泼,可以作为阳极牺牲金属;二是通入外加电流,选择一种材料作辅助阳极。这种电化学保护法,用于大闸门和重要阀门。填料中加入牺牲锌粉以保护阀杆的办法,也属于电化学保护法。
    8. 结构与加工。从结构和加工上减少电化学腐蚀可能性。例如关闭件连接,在腐蚀介质中不采用螺纹形式,便可减轻氧浓差电池的腐蚀;再如阀杆加工,光洁度越高抗腐蚀能力越强。
    二、 阀体腐蚀与防护
    阀体(包括阀盖),占了阀门的大部分重量,又处在与介质的经常接触中,所以选用阀门,往往从阀体材料出发。
    阀体的腐蚀不外上述两种形式,即化学腐蚀和电化学腐蚀。它的腐蚀速度决定于介质的温度、压力、化学性能以及阀体材料的抗腐蚀能力。腐蚀速度分为六等:一、完全耐蚀:腐蚀速度低于0.001毫米/年;二、极耐蚀:腐蚀速度0.0010.01毫米/年;三、耐蚀:腐蚀速度0.010.1毫米/年;四、尚耐蚀:腐蚀速度0.11.0毫米/年;五、耐蚀性差:腐蚀速度1.010毫米/年;六、不耐蚀:腐蚀速度大于10毫米/年。
    阀体的防腐蚀,主要是正确选用材料。虽然防腐蚀的资料十分丰富,但能否选得恰当,还是不容易的事情,因为腐蚀的问题很复杂,例如硫酸在浓度低时对钢材有很大的腐蚀性,浓度高时则使钢材产生钝化膜,能防腐蚀;氢只在高温高压下才显示对钢材的腐蚀性很强,氯气处于干燥状态时腐蚀性能并不大,而有一定湿度时腐蚀性能很强,许多材料都不能用。选择阀体材料的难处,还在于不能只考虑腐蚀问题,同时必须考虑耐压耐温能力,经济上是否合理,购买是否容易等因素。
    另外采取衬里措施,如衬铅、衬铝、衬工程塑料、衬天然橡胶及各种合成橡胶等。如介质条件许可,这是一种节约的方法。
    再次,在压力、温度不高的情况下,用非金属做阀门主体材料,往往能很有效地防止腐蚀。
    此外,阀体外表面还受到大气腐蚀,一般钢铁材料都以刷漆来防护。
    三、 阀杆腐蚀与防护
    前面讲述了阀体腐蚀。可看出,阀体的腐蚀损坏,主要是腐蚀介质引起的;然而阀杆腐蚀情形不同,它的主要问题却是填料。不但腐蚀介质能使阀杆腐蚀损坏,而且一般的蒸气和水也能使阀杆与填料接触处产生斑点。尤其成问题的是,保存在仓库里的阀门,也会发生阀杆点腐蚀;即使不锈钢阀杆也难避免。这是为什么?这就是填料对阀杆的电化学腐蚀。
    现在使用*广的填料是以石棉为基体的盘根,如石墨石棉盘根、油浸石棉盘根、橡胶石棉盘根。石棉材料中含有一定时的氯离子,此外还有钾、钠、镁等离子,石墨中又含有硫化铁等杂质,这些都是腐蚀的因素。氯离子能穿透金属表面的钝化膜,使腐蚀不断进行下去。其他杂质的存在,也有助于腐蚀的进行。水和蒸气是导电物质,能使电化学腐蚀的电路进一步沟通。仓库里的阀门,也因为填料潮湿,或空气潮湿,产生电化学腐蚀。另外,填料与阀杆之间缺乏氧气,跟周围比较,存在着氧的浓度差,这就构成了氧浓差电池,成为又一种电化学腐蚀的形式。
    我们都知道阀杆往往采用优质材料,它的腐蚀损坏是不因该的,且影响生产,所以必须采取防腐措施。可以采取的措施有:
    1. 阀门保存期间不要加填料。不装填料,失去了阀杆电化学腐蚀的因素,可以长期保存而不致被腐蚀。
    2. 对阀杆进行表面处理。如镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、参锌等。
    3. 减少石棉杂质。用蒸馏水洗涤的办法,可以降低石棉中的氯含量,从而降低其腐蚀性。
    4. 在石棉盘根中加缓蚀剂。这种缓蚀剂能抑制氯离子的腐蚀性。如亚硝酸钠。
    5. 在石棉中加牺牲金属。这就是一种比阀杆电位更低的金属来作牺牲品。这样,氯离子的腐蚀就首先对牺牲金属发生,从而保护阀杆。可作为牺牲金属的有锌粉等。
    6. 采用聚四氟乙烯保护。聚四氟乙烯有优良的化学稳定性和介电性能,电流不能通过,如将石棉盘根浸渍聚四氟乙烯,腐蚀便将减小。也可用聚四氟乙烯生料带包裹石棉盘根,然后装入填料函。
    7. 提高加工光洁度,也能减轻电化学腐蚀。
    四、关闭件腐蚀与防护
    关闭件经常受到流体的冲刷,使得腐蚀加快发展。有些阀瓣,虽然采用较好材料,但腐蚀损坏仍比阀体快。
    上下关闭件与阀杆、阀座常用螺纹连接,连接处比一般部位缺氧,容易构成氧浓差电池,使其腐蚀损坏。有的关闭件密封面采用压入形式,由于配合不紧,稍有缝隙,也会发生氧浓差电池腐蚀。
    防护办法:
    1. 尽量采用耐腐蚀材料。关闭件重量很小,但在阀门中起关键作用,只要能够耐腐蚀,即使采用一点贵重材料也无妨。
    2. 改进关闭件结构,使其少受流体冲蚀。
    3. 改进连接结构,避免产生氧浓差电池。
    4. 200℃以下的阀门中,关闭件连接处和密封面连接处,使用聚四氟乙烯生料带作填料,可以减轻这些部位的腐蚀。
    5. 在考虑耐腐蚀的同时,还要注意关闭件材料的抗冲蚀性。要使用抗冲蚀性强的材料作关闭件。

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