金屬材料的防腐技術(shù)

邵穎 謝華

【摘?要】現(xiàn)如今，我國化工企業(yè)發(fā)展迅速，金屬材料被廣泛應(yīng)用在化工生產(chǎn)中。在氧與水共存的條件下，金屬材料容易發(fā)生腐蝕，尤其在化工行業(yè)中，腐蝕現(xiàn)象十分常見。金屬發(fā)生腐蝕，輕則造成經(jīng)濟(jì)損失，重則導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境污染，故金屬腐蝕是一個不可忽視的問題，本文主要介紹了金屬材料防腐的相關(guān)知識。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;防腐技術(shù)

引言

日益進(jìn)步與發(fā)展的社會及科技技術(shù)，帶動了工業(yè)化水平的提高，化工領(lǐng)域中出現(xiàn)大量可用于復(fù)雜環(huán)境中的金屬材料。由于具備強(qiáng)活潑性特點(diǎn)的緣故，所以金屬受腐蝕的可能性極高，當(dāng)其遭受腐蝕后會嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展。從靜態(tài)亦或是動態(tài)方面來看，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕從未停止過。漆膜應(yīng)有的效用消失后，隨之即來的便是銹蝕斑點(diǎn)，而電化學(xué)反應(yīng)會因斑點(diǎn)電位差的影響加快，進(jìn)而引起更大的銹蝕范圍，甚至形成銹蝕深坑，或有銹穿孔出現(xiàn)在個別部位，加速結(jié)構(gòu)折舊速度，影響使用性能。因此，有必要探討金屬材料結(jié)構(gòu)防腐涂裝管理要點(diǎn)。

1金屬腐蝕機(jī)理及分類

金屬腐蝕是指，金屬材料與所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生一定程度的化學(xué)、電化學(xué)或物理作用，從而引發(fā)的變質(zhì)的現(xiàn)象。金屬材料的腐蝕，本身是一個十分復(fù)雜的過程，因此在受到不同外力的作用下，會導(dǎo)致不同類型的腐蝕狀態(tài)發(fā)生，相應(yīng)地，會存在不同的分類方法。其中，宋海軍在《淺談金屬材料的腐蝕與防護(hù)》一文中指出，“金屬腐蝕的分類，按照金屬的腐蝕機(jī)理，可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類，其實(shí)質(zhì)都是因?yàn)楸谎趸瑢?dǎo)致金屬原子轉(zhuǎn)化成金屬陽離子的過程。”

而楊世偉，常鐵軍的《材料腐蝕與防護(hù)》一書在有關(guān)金屬材料腐蝕分類的問題上闡述的很全面，除了指出化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的兩種金屬腐蝕的機(jī)理，又補(bǔ)充了兩種——物理腐蝕和生物腐蝕。同時，又按照腐蝕的環(huán)境、形態(tài)進(jìn)行分類。它指出，根據(jù)腐蝕的環(huán)境，腐蝕可以分為干腐蝕和濕腐蝕兩大類，干腐蝕可以細(xì)分為失澤和高溫氧化兩種;濕腐蝕可以細(xì)分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕以及工業(yè)介質(zhì)中的酸堿鹽溶液的腐蝕、工業(yè)水中的腐蝕及高溫高壓水中的腐蝕。按照形態(tài)分為全面腐蝕（或均勻腐蝕）以及局部腐蝕兩種。他認(rèn)為，局部腐蝕包含的破壞形態(tài)較多，相較于均勻腐蝕，它對金屬的危害也大很多，又將局部腐蝕分為：電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、剝蝕、絲狀腐蝕和選擇性腐蝕等七種。

2金屬材料的防腐技術(shù)

2.1防腐層保護(hù)技術(shù)

就防腐層而言，指的是對不同材料特性予以綜合應(yīng)用的方式，涉及使用壽命長的特點(diǎn)，結(jié)合不同介質(zhì)條件，通常將非金屬材料在金屬管線表面進(jìn)行敷設(shè)。現(xiàn)階段，防腐涂層技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較好的發(fā)展，煤焦油瓷漆、三層聚乙烯等實(shí)現(xiàn)了廣泛運(yùn)用。比如，我國西氣東輸?shù)认嚓P(guān)工程，主要采取三層聚乙烯防腐層。對于距離較短以及變化頻繁的金屬管道，通常運(yùn)用聚乙烯膠粘帶。冷彎管外防腐則大多采取雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層技術(shù)。由此可見，防腐涂料包含豐富的種類，不同種類在用途與性能上會存在差異。選用時應(yīng)考慮。

其一，基體表面材料性質(zhì)。涂層用底漆之中涉及許多的含粉料，基料少，成膜較為粗糙，與金屬管線粘附力強(qiáng)結(jié)合性好，起附著和防銹作用;而面漆中則包含許多基料，成膜方面光澤好，可以避免底漆遭受大氣腐蝕，同時還具備良好的抗分化能力，防老化、防腐蝕作用顯著。

其二，基體使用環(huán)境。對于防腐蝕涂料而言，其在環(huán)境針對性方面極強(qiáng)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)用環(huán)境，諸如介質(zhì)類似、設(shè)備、濃度、溫度等，選擇適宜的涂料品種。

其三，現(xiàn)場施工條件。應(yīng)立足于施工現(xiàn)場，對涂料種類予以選擇。例如，施工現(xiàn)場通風(fēng)條件差，可運(yùn)用無溶劑以及水性防腐蝕涂料。若現(xiàn)場不存在烘烤干燥條件，那么應(yīng)選擇自干型涂料。其四，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合效果。除了需要對技術(shù)性能優(yōu)異性予以考慮之外，還需重視經(jīng)濟(jì)合理性。開展經(jīng)濟(jì)核算的過程中需綜合考慮維修、材料、施工費(fèi)用，以及涂層性能。

2.2電化學(xué)保護(hù)法

金屬受到腐蝕的原因部分是因?yàn)榻饘偈ル娮樱娀瘜W(xué)保護(hù)法的主要原理就是利用電化學(xué)使金屬單質(zhì)或者金屬合金不能失去電子，把被保護(hù)的金屬作為可以發(fā)生還原反應(yīng)的陰極，已達(dá)到解決金屬在陽極失去電子的腐蝕原電池反應(yīng)，根據(jù)以上條件，具體實(shí)施方法為：（1）外加電流法，外加電流法是利用高中化學(xué)中的電解池原理，將被保護(hù)的金屬作為電解池的陰極，附加電極為陽極，兩者構(gòu)成電解池的陰陽電極，在附加直流電的通入下，陰極金屬得到保護(hù)，阻止金屬材料失去電子，從而防止金屬腐蝕。（2）犧牲陽極保護(hù)法，該方法與外加電流法極其相似，都是將被保護(hù)的金屬作為陰極，但本方法是利用原電池裝置，將一塊電極電勢更負(fù)（更容易失去電子）的金屬材料或合金作為原電池的陽極，兩者構(gòu)成了原電池的陰陽兩極，使得陰極被保護(hù)的金屬得到了保護(hù)，阻止金屬被腐蝕。

2.3金屬熱噴涂技術(shù)

首先，以手工操作為主的金屬熱噴涂施工，基本都無法將客觀因素影響徹底消除，而因表明預(yù)處理及噴涂質(zhì)量會在封閉涂料后被“隱蔽”，這也就要求施工單位對每道工序予以足夠的重視，并嚴(yán)格落實(shí)相應(yīng)的控制措施;其次，金屬噴涂工藝將電弧與火焰噴涂包含在內(nèi)，其中使用更普及的為電弧噴涂，而火焰噴涂往往是在電弧噴涂處理難度較大的部位使用，主要發(fā)揮修補(bǔ)的作用。完成噴射除銹作業(yè)后，需對作業(yè)成果進(jìn)行檢查，確定合格后即刻涂覆結(jié)構(gòu)表面，盡量維持在4～8h的間隔時間，具體時間視環(huán)境條件決定。金屬熱噴涂后，仍有余溫存在的情況下涂裝封閉涂料;最后，電弧噴涂質(zhì)量控制中，涂層粗糙度是一個重點(diǎn)內(nèi)容，其取決于霧化后的微粒粗細(xì)。而因有大量因素會對霧化微粒粗細(xì)構(gòu)成影響，如電弧電壓、霧化氣（壓縮空氣）壓力、霧化頭磨損等。當(dāng)霧化氣壓力上升之后，會增粗微粒;當(dāng)電弧電壓上升之后，同樣會增粗微粒。在電弧噴涂質(zhì)量控制中，以工藝要求為根據(jù)嚴(yán)格施工并定期開展霧化頭磨損檢查工作，屬于極為重要的內(nèi)容。

2.4改變金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或成分

除了通過以上方式之外，我們也可以通過在金屬中添加或者減少一些元素（金屬元素或者非金屬元素）的含量，借此來提高金屬其本身的耐腐蝕性能，使其化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，抑制腐蝕的發(fā)生，例如向碳鋼中添加鎳、鎘、鈦等元素形成不銹鋼;或者減少碳鋼中碳元素的含量，并添加某些元素形成雙相不銹鋼、超低碳不銹鋼等。前者通過鋼與其他金屬元素形成合金，使其化學(xué)性能更加穩(wěn)定，而后者則是提高了碳鋼的抗氧化性能。

結(jié)語

由上觀之，金屬材料腐蝕與防護(hù)已經(jīng)成為一門重要的學(xué)科。它涉及到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中重要的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，因此獲得正確的、有效的防腐技術(shù)，可以遏制或防止腐蝕的產(chǎn)生，可以最大限度的減少由金屬材料腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失和其他危害。就目前的研究成果來看，國內(nèi)有關(guān)金屬材料腐蝕和防護(hù)的研究日益豐富，研究范圍不斷擴(kuò)大，內(nèi)容和角度也更加多元，研究也日趨向?qū)嵱眯园l(fā)展。本文通過對金屬腐蝕和防護(hù)的研究成果進(jìn)行綜述，希望對今后這一課題研究的有所助益。以此作述，有不當(dāng)之處，敬請指正。

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