金屬材料的表面腐蝕與防護措施分析

劉 潔

（中國航發航空科技股份有限公司，四川 成都 610503）

金屬材料腐蝕現象是工業生產中的常見現象。導致金屬材料出現腐蝕現象的影響因素較多，腐蝕類型較多，因而金屬材料的表面腐蝕無法從根本上進行規避。為實現對于金屬材料的有效防護，就必須結合金屬材料所面臨的腐蝕環境而采取一定的防護措施，從而達到提高金屬材料耐腐蝕性的目的，保證工業生產的安全性。

1 金屬材料的表面腐蝕原因分析

（1）電化腐蝕現象

電化腐蝕指的是金屬材料與電解質之間發生化學反應而造成的腐蝕現象。壓力容器在實際使用的過程中會因為某種因素而出現陰極區域，從而導致金屬材料表面出現電化學電池，最終引發腐蝕現象[1-3]。

（2）均勻腐蝕現象

均勻腐蝕現象是一種危害程度較低的腐蝕現象，其主要表現形式為在金屬材料的表面出現均勻的腐蝕點。通過對于金屬材料的合理設計與配比即可達到預防均勻腐蝕現象的目的。

（3）應力腐蝕現象

應力腐蝕現象指的是金屬在受到應力的影響下出現，導致金屬材料的表面出現不同程度的腐蝕裂紋，且腐蝕裂縫會呈現出迅速擴散的情況。此外，應力腐蝕現象也是導致金屬材料出現脆性破壞的主要原因。從實際情況來看，若金屬材料所設計的應力值范圍達到預定的標準范圍之內，應力腐蝕對于金屬材料的腐蝕影響則相對較小。但這一理論并不能應用于全部的金屬材料，部分具有一定特殊性質的金屬材料會因為腐蝕介質及溫度的雙重影響而出現應力腐蝕。

（4）點蝕現象

點蝕現象是一種具有局部性特征的腐蝕現象，其不僅會對金屬設備的危害較大，且引發點蝕現象的因素較多，決定點蝕現象發生概率的主要因素在于金屬材料的質量問題。

（5）晶間腐蝕現象

晶間腐蝕現象主要集中在晶粒的邊界處，其在腐蝕過程中會按照特定的順序進行腐蝕，即沿著晶粒邊界向著深處進行腐蝕。晶間腐蝕現象會直接破壞晶粒之間的連接，導致金屬材料的性能下降。從某種角度來看，晶間腐蝕對于金屬材料表面影響的表現相對較小，但卻會增加金屬材料損壞的突然性，且其造成的破壞相對較大，會對金屬設備造成致命的損壞。例如：在對出現晶間腐蝕的金屬材料進行焊接處理時，當焊接的溫度超過500℃時，金屬材料的晶粒邊界會出現碳化物，從而降低金屬材料的壽命和使用性能。

（6）高溫氧化腐蝕現象

高溫氧化腐蝕現象屬于化學腐蝕的一個類別，其指的是金屬材料在溫度較高的環境下出現氧化現象，其溫度區間一般為400℃至800℃之間，在這個溫度區間內，金屬材料的氧化速度相對較高，其對金屬材料的性能影響不容忽視。因此，在高溫的環境下，一般會采取合金金屬銘附著在金屬材料的表面，其具有較為出色的抗高溫氧化的效果，能夠有效避免金屬材料受到高溫氧化腐蝕的影響。

2 金屬材料表面腐蝕的防護措施分析

（1）涂料防腐技術

涂料防腐技術指的是在金屬材料表面上涂抹一層防腐涂料，防腐涂料具有較好的密封性，可以將金屬材料與腐蝕介質有效的隔離開來，避免金屬材料與防腐介質直接進行接觸，從而起到阻礙防腐介質影響的目的。涂料防腐技術使用便捷，見效較快，且應用成本較低，因而得到了廣泛的使用。但是，其弊端也同樣不容忽視。防腐涂料在使用的過程中會因為環境、時間等客觀因素的影響而出現不同程度的老化現象，使用時間越長，環境溫度越高，其老化速度也就越快。

因此，在應用涂料防腐技術的過程中，需要充分考慮到金屬材料的工作環境，分析防腐涂料在工作環境中的老化速度。初次涂裝之后，應當根據前期的老化速度分析，定期開展維護保養工作，且需要及時對金屬材料表面進行噴砂除銹操作，并補充掉漆部位。鑒于石油化工產業的特殊性質，在使用涂料防腐技術時，需要充分考慮到防腐層的結構問題及經濟性問題，除了涂抹油料之外，還可以考慮使用電鍍防護膜的方式來實現表面防腐。

（2）電弧噴涂防腐技術

電弧噴涂防腐技術指的是通過使用端部短路熱熔，致使電弧出現融化反應，并在電弧噴槍端頭處添加金屬絲材料，通過高溫使其融化為液態狀態，并最終采取霧化的形式來實現對于金屬材料表面的涂抹，使得金屬材料表面形成一層電弧防腐層。從某種角度來看，電弧噴涂防腐技術具有其他防腐技術所不具備的優勢，其既能夠提高金屬材料的防腐能力，又能提高金屬材料的抗壓能力，避免涂層在外界壓力的影響之下出現脫落的情況。正因如此，電弧噴涂防腐技術一般用于工業設備的表面防腐當中。在應用該技術的基礎上，即便是金屬表面出現一定程度的腐蝕現象，也不會對金屬設備造成本質上的損傷。

（3）電化學防腐技術

電化學防腐技術是在電化學原理上研發的一種防腐技術，其能夠將金屬材料的表面腐蝕位置轉變成電機陰極，該防腐技術一般用于保護埋藏在土壤及位于海洋的金屬管道當中。從技術原理的角度來看，電化學防腐技術是將金屬與附加的電極視為電池的兩極，從而在電流作用的影響之下實現對于陰極的保護，及金屬的保護。從某種角度來看，電化學防腐技術是一種犧牲陽極的保護方式，且金屬管道的主要材料需要由鋁、鋅等金屬構成。在應用該防腐技術時，需要確保給電的充足性，且需要避免金屬表面出現腐蝕產物膜，并確保陽極溶解的均勻性，以在最大程度上實現對于金屬材料的保護。

（4）緩蝕劑防腐

緩蝕劑是一種常用的金屬防腐措施，其具有應用成本低、無技術要求、使用便捷等特征，且緩蝕劑不會對金屬材料的結構構成造成任何的影響。緩蝕劑一般根據性質進行類別區分，其主要可以分為氧化緩蝕劑、沉淀緩蝕劑以及吸附緩蝕劑，不同的緩蝕劑的防腐原理是不盡相同的。以沉淀緩蝕劑為例，其主要由無機鹽組成，無機鹽中的陽離子會與金屬材料表面的陰極之間出現化學反應，最終在金屬材料表面形成保護膜，從而提高金屬材料的抗腐蝕性。在使用氧化緩蝕劑時，需要確保緩蝕劑的用量充足，因為氧化緩蝕劑具有一定的危險性，若用量不足時，反而會加劇點蝕現象出現的概率。

3 結語

綜合來看，金屬材料防腐技術是工業生產中必不可少的一個環節。若企業無法妥善解決金屬材料的防腐問題，則會直接降低金屬設備的使用安全性，導致企業所面臨的生產風險加劇，嚴重時還會造成一定的安全事故。因此，企業需要重視防腐技術的應用創新，通過技術引進、自主研發等多種途徑，來實現防腐技術水平的提升。