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閥門腐蝕的基本知識和預防措施

腐蝕是導致…的最重要因素之一。閥門損害。因此,在閥門閥門的防護和防腐蝕是一個需要考慮的重要問題。

閥門腐蝕形式
金屬的腐蝕主要由化學腐蝕和電化學腐蝕引起,而非金屬材料的腐蝕一般由直接化學作用和物理作用引起。
1. 化學腐蝕
在沒有產生電流的情況下,周圍介質直接與金屬反應並將其破壞,例如高溫乾燥氣體和非電解液對金屬的腐蝕。
2. 電偶腐蝕
金屬與電解質接觸,導致電子流動,因電化學作用而受到損害,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發生化學反應的物質之間,還會因為溶液濃度差異、周圍氧氣濃度差異、物質結構細微差異等原因產生電位差,從而獲得腐蝕動力,使得電位較低的金屬和處於乾燥位置的金屬板發生腐蝕。

閥門腐蝕率
腐蝕速率可分為六個等級:
(1)完全耐腐蝕:腐蝕速率小於0.001毫米/年
(2)極耐腐蝕:腐蝕速率為每年0.001至0.01毫米。
(3)耐腐蝕性:腐蝕速率為0.01至0.1毫米/年
(4)仍具有耐腐蝕性:腐蝕速率為0.1至1.0毫米/年
(5)耐腐蝕性差:腐蝕速率為1.0至10毫米/年
(6)不耐腐蝕:腐蝕速率大於10毫米/年

九項防腐蝕措施
1. 根據腐蝕介質選擇耐腐蝕材料
實際生產中,介質的腐蝕情況非常複雜。即使閥門材質相同,介質的濃度、溫度和壓力也會不同,介質對閥門材質的腐蝕程度也不盡相同。介質溫度每升高10℃,腐蝕速率就會增加約1~3倍。
介質濃度對閥門材料的腐蝕影響很大。例如,鉛在低濃度硫酸中腐蝕程度很小,但當濃度超過96%時,腐蝕程度急劇上升。碳鋼則相反,在硫酸濃度約50%時腐蝕最為嚴重,濃度超過60%時,腐蝕程度急劇下降。例如,鋁在濃度超過80%的濃硝酸中腐蝕性極強,但在中低濃度硝酸中腐蝕性較強;不銹鋼對稀硝酸的耐腐蝕性很強,但在濃度超過95%的濃硝酸中腐蝕性會加劇。
從上述例子可以看出,閥門材料的正確選擇應根據具體情況,分析影響腐蝕的各種因素,並根據相關的防腐手冊選擇材料。
2. 使用非金屬材料
非金屬材料的耐腐蝕性極佳,只要閥門的工作溫度和壓力符合非金屬材料的要求,不僅可以解決腐蝕問題,還能節省貴金屬。閥體、閥蓋、襯裡、密封面等常用零件均採用非金屬材質製成。
閥門襯裡採用聚四氟乙烯(PTFE)、氯化聚醚等塑料,以及天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等其他橡膠材料,閥體主體則採用鑄鐵和碳鋼製造。這不僅保證了閥門的強度,也確保了閥門不易腐蝕。
如今,尼龍、聚四氟乙烯等塑膠以及天然橡膠、合成橡膠等材料越來越多地被用於製造各種閥門上的密封件和密封圈。這些非金屬密封材料不僅具有良好的耐腐蝕性,而且密封性能優異,尤其適用於含顆粒介質。當然,它們的強度和耐熱性稍遜,應用範圍也受到一定限制。
3. 金屬表面處理
(1)閥門連接:閥門連接螺套通常採用鍍鋅、鍍鉻和氧化(發藍)處理,以提高其耐大氣和介質腐蝕性能。除上述方法外,其他緊固件還可依具體情況進行磷化等表面處理。
(2)小直徑密封表面及封閉零件:採用滲氮、滲硼等表面處理製程來提高其耐腐蝕性和耐磨性。
(3)桿防腐:廣泛採用滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理製程來提高其耐腐蝕性、耐腐蝕性和耐磨性。
不同的表面處理方法應適用於不同的閥桿材料和工作環境。在大氣、水蒸氣介質和石棉填料接觸的閥桿中,可採用硬鉻鍍層、氣體氮化製程(不銹鋼不宜採用離子氮化製程);在硫化氫大氣環境中,採用電鍍高磷鎳塗層具有更好的防護性能;38CrMOAIA 也可透過離子氮化和氣體氮化實現耐腐蝕,但硬鉻鍍經淬火回火後可耐氨腐蝕,碳鋼經氣體氮化處理後也可耐氨腐蝕,而所有磷鎳鍍層均不耐氨腐蝕,經氣體氮化處理的 38CrMOAIA 材料具有優異的耐腐蝕性和綜合性能,主要用於製造閥桿。
(4)小口徑閥體和手輪:也經常鍍鉻以提高其耐腐蝕性並裝飾閥門。
4. 熱噴塗
熱噴塗是一種塗層製備製程方法,已成為材料表面防護的新興技術之一。它是一種表面強化工藝,利用高能量密度熱源(如燃氣燃燒火焰、電弧、等離子弧、電加熱、氣體爆炸等)加熱熔化金屬或非金屬材料,並以霧化形式噴塗到預處理過的基材表面,形成噴塗層;或同時加熱基材表面,使塗層在基材表面再次熔化,形成噴塗焊接層,從而實現表面強化。
大多數金屬及其合金、金屬氧化物陶瓷、金屬陶瓷複合材料和硬質合金化合物都可以透過一種或多種熱噴塗方法塗覆在金屬或非金屬基材上,從而提高表面耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫性等性能,並延長使用壽命。熱噴塗特殊功能塗層具有隔熱、絕緣(或異常電絕緣)、可研磨密封、自潤滑、熱輻射、電磁屏蔽等特殊性能,可用於零件修復。
5. 噴漆
塗層是一種廣泛應用的防腐手段,是閥門產品上不可或缺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、橡膠漿料、植物油、溶劑等製成,覆蓋在金屬表面,隔絕介質和大氣,從而達到防腐的目的。
塗層主要用於水、鹽水、海水、大氣等腐蝕性較不強的環境。閥門內腔通常塗有防腐塗料,以防止水、空氣和其他介質腐蝕閥門。
6. 添加緩蝕劑
腐蝕抑制劑控制腐蝕的機轉是促進電池極化。腐蝕抑制劑主要用於介質和填料中。在介質中添加腐蝕抑制劑可以減緩設備和閥門的腐蝕,例如,鉻鎳不銹鋼在無氧硫酸中,由於溶解度範圍較大,會進入鈍化狀態,腐蝕較為嚴重;但添加少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可以使不銹鋼表面鈍化,形成保護膜,防止介質侵蝕;在鹽酸中,如果添加少量氧化劑,可以減少鈦的腐蝕。
閥門壓力試驗通常採用壓力試驗介質,容易導致閥門腐蝕。閥門此外,在水中添加少量亞硝酸鈉可以防止閥門被水腐蝕。石棉填料含有氯化物,會嚴重腐蝕閥桿,使用蒸氣水清洗法可以降低氯化物含量,但這種方法實施難度很大,無法普遍推廣,僅適用於特殊情況。
為了保護閥桿並防止石棉填料腐蝕,在石棉填料中,閥桿上塗覆緩蝕劑和犧牲陽極金屬。緩蝕劑由亞硝酸鈉和鉻酸鈉組成,可在閥桿表面形成鈍化膜,提高閥桿的耐腐蝕性;犧牲陽極金屬可使緩蝕劑緩慢溶解,起到潤滑作用;實際上,鋅也是一種緩蝕劑,它可以首先與石棉中的氯化物結合,從而大大減少氯化物與閥桿金屬的接觸機會,達到防腐蝕的目的。
7. 電化學保護
電化學保護分為陽極保護和陰極保護兩種。如果用鋅來保護鐵,鋅會被腐蝕,因此鋅被稱為犧牲陽極金屬。在生產實務中,陽極保護用得較少,陰極保護用得較多。陰極保護法常用於大型閥門和重要閥門,它是一種經濟、簡單、有效的保護方法,在石棉填料中添加鋅來保護閥桿。
8. 控制腐蝕性環境
所謂環境有兩種意義,廣義的環境和狹義上的環境。廣義的環境是指閥門安裝地點周圍的環境及其內部循環介質;狹義上的環境是指閥門安裝地點周圍的條件。
大多數環境是不可控的,生產流程也不能隨意改變。只有在不損害產品和製程的前提下,才能採用環境控制方法,例如鍋爐水脫氧、煉油過程中添加鹼調節pH值等。從這個角度來看,上文提到的添加緩蝕劑和電化學保護也是控制腐蝕環境的一種方式。
大氣中充滿灰塵、水蒸氣和煙霧,尤其是在生產環境中,例如設備排放的煙氣、鹽水、有毒氣體和細粉塵等,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清洗、吹掃閥門並定期加註燃料,這是控制環境腐蝕的有效措施。在閥桿上安裝保護罩、在接地閥上設置接地井、在閥門表面噴塗塗料等,都是防止腐蝕性物質侵蝕閥門的方法。閥門.
環境溫度和空氣污染的增加,特別是對於封閉環境中的設備和閥門而言,會加速其腐蝕,因此應盡可能採用開放式車間或通風降溫措施來減緩環境腐蝕。
9. 改良加工製程和閥門結構
防腐蝕保護閥門腐蝕問題從設計之初就已考慮在內,結構設計合理、工藝方法正確的閥門產品無疑會對減緩閥門腐蝕起到良好的作用。因此,設計和製造部門應改進結構設計不合理、製程方法不正確以及易發生腐蝕的零件,使其適應各種工況的要求。


發佈時間:2025年1月22日