鋁合金無縫氣瓶嚴(yán)重腐蝕原因分析及預(yù)防

杜玉玲

沈陽特種設(shè)備檢測研究院 遼寧沈陽 110042

20 世紀(jì)90 年代，我國開始生產(chǎn)無縫鋁合金的氣瓶。現(xiàn)在很多制造商生產(chǎn)無縫的鋁合金氣瓶。鋁合金無縫氣瓶廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)學(xué)、水中航行、化學(xué)、冶金、采礦等領(lǐng)域等等。鋁合金無縫氣瓶的設(shè)計(jì)壽命一般為20 年，鋁合金無縫氣瓶的設(shè)計(jì)壽命為20 年。在這三年中，研究了22個鋁合金無縫氣瓶，外部表面中部嚴(yán)重腐蝕，因此，本文對鋁合金無縫氣瓶腐蝕的原因進(jìn)行了分析并提出了相關(guān)預(yù)防措施。

1 鋁合金無縫氣瓶材料選擇

1.1 鋁及鋁合金性能特點(diǎn)

（1）輕質(zhì)：鋁的主要優(yōu)點(diǎn)是密度小（2．7g/cm3）約三分之一的鋼。鋁和鋁合金密度低，廣泛用于航空、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

（2）耐腐蝕性：鋁和鋁合金的表面容易形成由氧化鋁制成的致密堅(jiān)固的涂層，防止進(jìn)一步氧化。該保護(hù)層只能受到鹵素或堿離子的強(qiáng)烈影響的損傷。因此鋁合金耐大氣和水的腐蝕。大部分的酸和有機(jī)物都能抵抗腐蝕。合金提取、化學(xué)和電化學(xué)處理等措施可以進(jìn)一步增強(qiáng)其耐蝕性。

（3）機(jī)械性能：鋁的工業(yè)純度低，塑性高，但是通過摻雜可以達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)強(qiáng)度。

（4）加工性能：鋁和鋁合金基本上容易加工，易于處理。因?yàn)殇X本身有柔軟的面心立方結(jié)構(gòu)。鋁和鋁合金的加工速度快，具有經(jīng)濟(jì)的機(jī)械特性。

1.2 鋁合金無縫氣瓶瓶體材料的選擇

選擇用于鋁合金無縫氣瓶的材料，首先考慮其安全性，防止因故障造成的損傷。瓶子里的材料必須具有一定的塑性、韌性、耐腐蝕性，低溫性能也得達(dá)到要求。鋁合金的疲勞強(qiáng)度低，所以必須選擇抗疲勞的材料。其次，必須考慮技術(shù)的特征、供應(yīng)和價格都符合標(biāo)準(zhǔn)的材料。根據(jù)GB1640-2011 的要求，無縫鋁合金用于鋁合金無縫氣瓶的材料一般必須從6061 鋁合金中選擇[1]。無縫鋁合金氣瓶可以使用其他鋁合金材料，防腐性和工藝性能都很好。但是，必須通過反復(fù)負(fù)荷時的腐蝕和抗裂性試驗(yàn)。這是因?yàn)槌艘恍╀X合金之外，還可以在晶體中實(shí)質(zhì)上降解動態(tài)或靜態(tài)拉伸應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境，所謂的應(yīng)力防腐斷裂指的是SCC。

2 問題的發(fā)現(xiàn)

2004 年6 月，32 個鋁合金無縫氣瓶被運(yùn)往大連海洋運(yùn)動俱樂部。2001 年在鋁合金無縫氣瓶廠買了這些鋁合金無縫氣瓶。定期檢查外觀時，發(fā)現(xiàn)22 個無縫的氣瓶鋁合金本周內(nèi)腐蝕嚴(yán)重。觀察白色形狀，腐蝕深度2．0-4．5 毫米，寬度達(dá)到了200 毫米之長。根據(jù)1GB13077-2004 定期檢查無縫氣瓶并進(jìn)行評價的鋁合金應(yīng)視為無效[2]。為了確定腐蝕的原因，向用戶介紹了使用無縫鋁合金制的氣瓶的情況。鋁合金無縫氣瓶主要用于潛水，鋁合金無縫氣瓶可以連接到潛水員的背部，在鋁合金無縫氣瓶中心增加了鋼板卡具。

3 腐蝕原因分析

（1）海水腐蝕。在正常使用的情況下，鋁合金的外部表面通過形成鈍化表面而具有耐蝕性。這些鋁合金無縫氣瓶被用于海上的水中航行，但是海水是侵蝕性的環(huán)境。海水中的離子作用于鋁合金表面的鈍化膜，表面膜受損，露出新表面，新金屬的一部分快速溶解，產(chǎn)生腐蝕。

（2）間隙腐蝕。間隙腐蝕也是間隙腐蝕的原因之一?？ň吆推孔颖砻嬗幸欢ǖ目障?。海水釋放后，狹縫中形成了少量的靜溶液。

（3）電化學(xué)腐蝕：氣體瓶的框架是鋼板，鋁的化學(xué)性質(zhì)比鐵更嚴(yán)格。這兩種材料互相接觸。當(dāng)這兩種金屬浸入海水中時，這會產(chǎn)生鋁合金無縫氣瓶的電化學(xué)腐蝕作用。

（4）由于大氣中的相對濕度較大，鋁合金在大氣中容易受到電化學(xué)反應(yīng)的影響[3]。鋁合金腐蝕作用更快。

4 腐蝕的預(yù)防

SY-D9、BR-137 底膠中具有比SY-D9 有很好的耐腐性，如果給鋁合金無縫氣瓶表面噴涂SY-D9、BR-137 底膠[4]，可以很好的實(shí)現(xiàn)防腐，其中BR-137 底膠比SY-D9 底膠的耐腐性更好，有更高的磷酸表面極化處理中的耐腐蝕性。因此，通過噴涂SYD9、BR-137 等，可以防止鋁合金無縫氣瓶的腐蝕。

由于鋁合金無縫氣瓶框架的設(shè)計(jì)有間隙，所以很容易產(chǎn)生腐蝕，所以可以通過設(shè)計(jì)其他形狀的框架來防止鋁合金無縫氣瓶框架出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。海水中每次使用后取下卡具，在卡具縫隙中及時清除海水，避免間隙腐蝕的現(xiàn)象。

鋁合金的微生物腐蝕的先決條件是微生物先結(jié)合在鋁合金的表面上，然后形成生物膜。接著用在代謝過程中形成的酸和堿腐蝕結(jié)合材料。由于微生物快速繁殖，對鋁合金的腐蝕是不能忽視的。為了減少并防止微生物對鋁合金的腐蝕，有以下幾種方法。

（1）保持干燥的環(huán)境，減少微生物繁殖的機(jī)會。

（2）經(jīng)常用酒精或消毒劑擦拭鋁合金表面，消除微生物，以及定期通過去濕的方法破壞微生物繁殖生長的環(huán)境。

鋁合金無縫氣瓶材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場前，總承包機(jī)構(gòu)檢查機(jī)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定驗(yàn)收，檢查產(chǎn)品質(zhì)量、質(zhì)量檢查報告及其他質(zhì)量檢查文件。檢查表面情況，包括沖擊性損傷涂層、損傷的情況，以及防腐性能、表面防腐厚度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，材料主要受力部分截面圖的最小厚度和其他指標(biāo)在復(fù)試后允許進(jìn)行第二次抽樣測試，確保其材料合格，達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

使用鋁合金無縫氣瓶時，請盡量避免腐蝕，同時考慮鋁合金無縫氣瓶的材料、構(gòu)造和環(huán)境特征。但是，為了完全避免鋁合金的腐蝕，需要及時進(jìn)行檢查。為了避免鋁合金無縫氣瓶金屬腐蝕，必須安全使用鋁合金無縫氣瓶。鋁合金無縫氣瓶表面的附著力度比通常的低碳鋼更強(qiáng)，所以鋁合金無縫氣瓶一般腐蝕的可能性很低，但是腐蝕的類型可能會對鋁合金的氣瓶造成嚴(yán)重?fù)p害。在正常條件下，鋁合金無縫氣瓶厚度不反映氣體瓶外部表面的實(shí)際情況。有必要的話，為了除去鋁合金無縫氣瓶表面的油漆，需要進(jìn)一步檢查外部的表面，只有這樣才發(fā)現(xiàn)內(nèi)部和外部很難發(fā)現(xiàn)的腐蝕腐蝕部位。