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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,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,使物質之間產生電位差,獲得腐蝕的力量,使電位低的金屬失去作用,失去乾日光板的位置。

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料相同,由於介質的濃度、溫度、壓力不同,介質對材料的腐蝕也不盡相同。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,例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,在硫酸濃度約50%時腐蝕最嚴重,濃度升高到60%以上時,腐蝕急劇下降。又例如鋁在濃度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,不銹鋼對稀硝酸的耐腐蝕性很強,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,既能解決腐蝕問題,又能節省貴重金屬。閥體、閥蓋、襯裡、密封面等常用非金屬材料製造。
閥門內襯採用聚四氟乙烯、氯化聚醚等塑膠以及天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等橡膠,閥門閥蓋主體採用鑄鐵、碳鋼等材料製造,既保證了閥門的強度,又保證了閥門不受腐蝕。
如今,越來越多地使用尼龍、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和密封圈,用於各種閥門上。這些用作密封面的非金屬材料不僅耐腐蝕性能好,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:閥門連接螺套常用鍍鋅、鍍鉻、氧化(發藍)等處理,以提高抵抗大氣和介質腐蝕的能力。其他緊固件除上述方法外,也視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。
不同的閥桿材料及工作環境應適用不同的表面處理,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鍍層具有較好的防護性能;38CrMOAIAAIA採用離子、氣體氮化也能耐腐蝕,但不宜採用硬鉻鍍層;2Cr13經調質處理後能耐氨腐蝕,碳鋼採用氣體氮化也能耐氨腐蝕,而所有磷鎳鍍層均不耐氨腐蝕,氣體氮化的38CrMOAIA材料具有優良的耐腐蝕性能及綜合性能,多用於製造閥桿。
(4)小口徑閥體、手輪:也常採用鍍鉻處理,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。它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工藝方法。
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,提高其表面耐腐蝕、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)、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。閥門內腔常塗裝防腐漆,防止水、空氣等介質對閥門的腐蝕。
6.添加緩蝕劑
緩蝕劑控制腐蝕的機制是促進電池的極化。緩蝕劑主要用於介質和填料。在介質中加入緩蝕劑,可以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,但加入少量的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,可減輕鈦的腐蝕。
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亞硝酸鈉,可以防止水對閥門的腐蝕。石棉填料中含有氯化物,閥桿的腐蝕較大,如果採用蒸水沖洗的方法,可以降低氯化物含量,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,能在閥桿表面生成一層鈍化膜,提高閥桿的耐腐蝕性能,而溶劑能使緩蝕劑慢慢溶解,起到一種潤滑作用;其實用鋅也能接觸到鋼蝕的耐腐蝕性能,而溶劑能使緩蝕劑慢慢溶解,起到一種潤滑作用;其實鋅也能接觸到鋼蝕劑,從而使石棉的安全性產生
7.電化學保護
電化學保護有陽極保護和陰極保護兩種。如用鋅來保護鐵時,鋅會被腐蝕,鋅稱為犧牲金屬。在生產實務中,陽極保護較少採用,陰極保護較多採用。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,在石棉填料中添加鋅,可以保護閥桿。
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情況下,才可以採取控制環境的方法,例如鍋爐水除氧、煉油過程中加鹼調節PH值等。從這個角度來看,前文提到的添加緩蝕劑、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,尤其是在生產環境中,設備排出的煙鹵、有毒氣體和細小粉末等,都會對閥門造成不同程度的腐蝕。操作人員應定期對閥門進行清洗、吹掃,並依照操作規程的規定定期加油,這是控制環境腐蝕的有效措施。在閥桿上安裝防護罩、在地閥上設置接地井、在閥門表面噴灑油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、工藝方法正確的閥門產品無疑對減緩閥門的腐蝕起到良好的作用。因此,設計製造部門應對結構設計不合理、製程方法不正確、易引起腐蝕的部位進行改進,使其適應各種工況的要求。


發佈時間:2025年1月22日