金屬管材防腐技術

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

合理選擇

這是預防和控制設備腐蝕最常用、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，包括介質類型、濃度、溫度、壓力、流動狀態(tài)、雜質種類和數(shù)量、氧含量、是否有固體懸浮物和微生物;②研究相關數(shù)據(jù);③根據(jù)實際情況進行模擬試驗，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;④綜合考慮材料的耐腐蝕性和經(jīng)濟性;⑤考慮適當?shù)姆栏胧?

表面保護

對金屬材料及其制品的表面進行處理，形成保護層，使金屬表面與外部介質分離，防止兩者相互作用，同時獲得裝飾外觀。表面保護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擴散鍍：又稱表面合金化處理。通過熱擴散，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間，使?jié)B入的金屬與母材相互擴散，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，形成保護層。本方法常用于噴涂高熔點金屬或耐火材料，或噴涂大面積工件及修補工件。噴鍍的缺點是鍍層與母材結合不良，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。電鍍技術廣泛應用于耐腐蝕、耐磨和裝飾設備中。

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技術。近年來，離子注入、激光非晶表面處理等新技術也在迅速發(fā)展。

非金屬涂層

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

化學轉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，放入特定的化學溶液中，使工件的金屬表面產(chǎn)生一種涂層?；瘜W轉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。

在金屬制品的運輸和貯存中使用臨時保護劑。涂層應防銹，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)處理

改變腐蝕介質的性質，防止或減少金屬產(chǎn)品或設備的腐蝕。這種方法只能在腐蝕介質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，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，以減少精制設備的腐蝕。這是原油處理的一項重要工作。

在腐蝕介質中加入少量緩蝕劑，可顯著降低腐蝕速率。有兩種抑制劑：無機和有機。無機緩蝕劑包括硝酸鹽、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。有機緩蝕劑包括胺、醛、雜環(huán)化合物、咪唑啉和有機硫化物。這些緩蝕劑雖然化學結構不同，但在酸性介質中緩蝕率較大。緩蝕劑的緩蝕效果與腐蝕介質的各種參數(shù)和條件密切相關，應嚴格選擇。一些抑制劑是有毒的，不能用于與食品制備相關的介質中。此外，氣相緩蝕劑(如防銹紙)廣泛應用于金屬制品的防大氣腐蝕。

電化學保護

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

陰極保護有兩種方法：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金屬設備的電極電位負的金屬或合金連接起來，以防止或減少腐蝕。該方法設備簡單，安裝方便，無外接電源，無雜散電流干擾，保護效果好，應用廣泛。犧牲陽極材料的要求是：其電極電位必須足夠負，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外加電流陰極保護法是利用外加電流使被保護金屬的陰極極化，防止微電池的腐蝕，達到保護的目的。外加電流陰極保護系統(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，外加電流陰極保護技術取得了長足的進步，并在許多領域取代了犧牲陽極法。外加電流陰極保護法在船舶和地下管道腐蝕防護中具有絕對優(yōu)勢。特別是采用恒電位儀自動調節(jié)和控制輸出電位，使被保護設備往往處于最佳保護電位，且效果更為顯著。

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

防腐設計

防腐設計包括：

①合理選材;②防腐方法的選擇;③防腐結構設計;④防腐強度設計;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。防腐結構設計在防腐設計中占有重要地位。如果不從防腐的角度考慮結構設計，往往會引起機械應力和熱應力的增大、管道內(nèi)流體物質的停滯和集中、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。