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閥門腐蝕的基本知識及預防措施

腐蝕是導致閥門損害。因此,在閥門防護方面,閥門防腐是需要考慮的重要問題。

閥門腐蝕形態
金屬的腐蝕主要由化學腐蝕和電化學腐蝕引起,非金屬材料的腐蝕一般由直接的化學和物理作用引起。
1.化學腐蝕
在沒有電流產生的情況下,周圍介質直接與金屬發生反應而使金屬破壞,如高溫乾氣體、非電解質溶液對金屬的腐蝕。
2. 電偶腐蝕
金屬與電解質接觸,產生電子的流動,使自身因電化學作用而受到損壞,這是腐蝕的主要形式。
常見的酸鹼鹽溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕、不鏽鋼的點腐蝕和縫隙腐蝕等,都屬於電化學腐蝕。電化學腐蝕不僅發生在兩種能起化學作用的物質之間,而且由於溶液的濃度差、周圍氧的濃度差、物質結構的細微差別等因素而產生電位差,獲得腐蝕的力量,使電位低的金屬和乾曬板的位置失去作用。

閥門腐蝕率
腐蝕速度可分為六個等級:
(1)完全耐腐蝕:腐蝕速度小於0.001毫米/年
(2)極耐腐蝕:腐蝕速度0.001至0.01毫米/年
(3)耐腐蝕:腐蝕速度0.01~0.1毫米/年
(4)仍耐腐蝕:腐蝕速度0.1至1.0毫米/年
(5)耐腐蝕性差:腐蝕速度1.0~10mm/年
(6)不耐腐蝕:腐蝕速度大於10毫米/年

九大防腐措施
1.依腐蝕介質選擇耐腐蝕材料
在實際生產中,介質的腐蝕非常複雜,即使同一種介質所使用的閥門材質相同,由於介質的濃度、溫度、壓力等不同,介質對材質的腐蝕也不盡相同。介質溫度每升高10℃,腐蝕速度約增加1~3倍。
介質濃度對閥門材料的腐蝕影響很大,如鉛在濃度較小的硫酸中,腐蝕很小,當濃度超過96%時,腐蝕會急劇上升。碳鋼則相反,當硫酸濃度約50%時腐蝕最嚴重,當濃度增加到60%以上時,腐蝕會急劇下降。例如鋁在濃度80%以上的濃硝酸中腐蝕性很強,但在中、低濃度的硝酸中腐蝕嚴重;不銹鋼對稀硝酸的抵抗力很強,但在95%以上的濃硝酸中腐蝕加劇。
從上述實例可以看出,正確選擇閥門材料應根據具體情況,分析影響腐蝕的各種因素,並依照有關防腐手冊進行材料選擇。
2.使用非金屬材料
非金屬的耐腐蝕性能優良,只要閥門的使用溫度、壓力符合非金屬材料的要求,不但可以解決腐蝕問題,而且可以節省貴重金屬。閥體、閥蓋、襯裡、密封面等常用非金屬材料製成。
閥門襯裡採用聚四氟乙烯、氯化聚醚等塑膠以及天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等橡膠,閥體閥蓋主體採用鑄鐵、碳鋼等。既確保了閥門的強度,又確保了閥門不受腐蝕。
現在越來越多地採用尼龍、聚四氟乙烯等塑料,以及天然橡膠、合成橡膠來製作各種密封面、密封圈,用於各種閥門上。這些用作密封面的非金屬材料不僅具有良好的耐腐蝕性能,而且密封性能也很好,特別適合在帶有顆粒的介質中使用。當然,它們的強度和耐熱性較差,應用範圍受到限制。
3.金屬表面處理
(1)閥門連接件:閥門連接螺套常用鍍鋅、鍍鉻、氧化(發藍)等處理,以提高抗大氣和介質腐蝕的能力。除上述方法外,其他緊固件還根據情況採用磷化等表面處理。
(2)密封面及直徑較小的封閉件:採用滲氮、滲硼等表面工藝,提高其耐腐蝕、耐磨性能。
(3)閥桿防腐:廣泛採用滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理工藝,提高其耐蝕性、耐腐蝕性和耐磨性。
不同的表面處理應適用於不同的閥桿材料和工作環境,在大氣、水蒸氣介質及與石棉填料接觸的閥桿中,可採用鍍硬鉻、氣體氮化工藝(不銹鋼不宜採用離子氮化製程):在硫化氫大氣環境中採用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護性能; 38CrMOAIA也可採用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護性能; 2Cr13經調質處理後能耐氨腐蝕,採用氣體氮化的碳素鋼也能耐氨腐蝕,而所有磷鎳鍍層均不耐氨腐蝕,氣體氮化的38CrMOAIA材料耐腐蝕性能及綜合性能優良,多用於製作氣門桿。
(4)小口徑閥體、手輪:也常進行鍍鉻處理,以提高其耐腐蝕性能,並起裝飾閥門的作用。
4.熱噴塗
熱噴塗是一種製備塗層的製程方法,已成為材料表面防護的新技術之一。是利用高能量密度熱源(氣體燃燒火焰、電弧、等離子弧、電加熱、氣體爆炸等)將金屬或非金屬材料加熱熔化,以霧化形式噴射到已預處理好的基體表面,形成噴塗層,或同時加熱基體表面,使塗層再次熔化在基體表面,形成噴焊層的表面強化製程方法。
透過一種或幾種熱噴塗方法可以在金屬或非金屬基體上塗覆大多數金屬及其合金、金屬氧化物陶瓷、金屬陶瓷複合材料以及硬金屬化合物等塗層,可提高表面耐腐蝕、耐磨、耐高溫等性能,延長使用壽命。熱噴塗特殊功能塗層,具有隔熱、絕緣(或異常電性)、可磨密封、自潤滑、熱輻射、電磁屏蔽等特殊性能,利用熱噴塗可以修復零件。
5.噴漆
塗層是廣泛應用的防腐手段,是閥門產品上不可缺少的防腐材料和識別標誌。塗層也是一種非金屬材料,通常由合成樹脂、橡膠漿、植物油、溶劑等製成,覆蓋在金屬表面,隔絕介質與大氣,達到防腐的目的。
塗料主要應用於水、鹽水、海水、大氣等腐蝕性較不強的環境。閥門內腔常塗有防腐漆,以防止水、空氣等介質對閥門的腐蝕
6.添加緩蝕劑
腐蝕抑制劑控制腐蝕的機制是促進電池的極化。緩蝕劑主要用在介質和填充物。在介質中加入緩蝕劑,可減緩設備和閥門的腐蝕,如鉻鎳不銹鋼在無氧硫酸中,溶解度範圍較大時變成火化狀態,腐蝕較為嚴重,但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可使不銹鋼變成鈍化狀態,表面形成一層保護膜,阻止介質的侵蝕,在鹽酸中,若加入鈦氧化劑,可減輕少量的腐蝕。
閥門試壓常採用介質為試壓介質,易造成閥門的腐蝕閥門,在水中加入少量的亞硝酸鈉,可以防止閥門被水腐蝕。石棉填料中含有氯化物,閥桿的腐蝕較大,若採用蒸水沖洗的方法,可降低氯化物含量,但此方法實施難度很大,不能普遍推廣,只適用於特殊需要。
為了保護閥桿,防止石棉填料的腐蝕,在石棉填料中,閥桿上塗覆有緩蝕劑和犧牲金屬,緩蝕劑由亞硝酸鈉和鉻酸鈉組成,能在閥桿表面生成鈍化膜,提高閥桿的耐腐蝕性能,溶劑能使緩蝕劑緩慢溶解,起潤滑作用;其實鋅是一種先蝕劑,它能與石棉中接觸到石棉的手術。
7.電化學保護
電化學保護有兩種類型:陽極保護和陰極保護。如果用鋅來保護鐵,鋅會被腐蝕,鋅稱為犧牲金屬,在生產實務中,陽極保護用的較少,陰極保護用的較多。這種陰極保護方法用於大型閥門和重要閥門,是一種經濟、簡單、有效的方法,並在石棉填料中添加鋅來保護閥桿。
8.控制腐蝕環境
所謂環境有廣義和狹義兩種,廣義的環境是指閥門安裝處周圍的環境及其內部流通介質,狹義的環境是指閥門安裝處周圍的條件。
大多數環境是無法控制的,生產流程也不能隨意改變。只有在不損害產品和製程的情況下,才可以採取控制環境的方法,如鍋爐水除氧、煉油過程中加鹼調節PH值等。從這個角度來說,前面提到的添加緩蝕劑、電化學保護也是控制腐蝕環境的方法。
大氣中充滿了粉塵、水汽和煙霧,特別是在生產環境中,設備排出的煙鹵、有毒氣體以及細小粉末等,都會對閥門造成不同程度的腐蝕。操作人員應依照操作規程的規定,定期對閥門進行清洗、吹掃,並定期加油,這是控制環境腐蝕的有效措施。在閥桿上安裝保護套、在地閥上設置地井、在閥門表面噴漆等都是防止腐蝕性物質侵蝕閥門的方法。閥門.
環境溫度的升高和空氣污染,特別是處於封閉環境中的設備和閥門,會加速其腐蝕,應盡可能採用開放式車間或採取通風降溫措施,減緩環境腐蝕。
9.改進加工製程和閥門結構
防腐蝕保護閥門是從設計開始就考慮的問題,而結構設計合理、製程方法正確的閥門產品無疑對減緩閥門的腐蝕會有很好的效果。因此設計製造部門應對結構設計不合理、製程方法不正確、易引起腐蝕的零件進行改進,使其適應各種工況的要求。


發佈時間:2025年1月22日