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阀门损坏的重要要素之一腐蚀

日期：2013-01-29

 腐蚀是资料在各种环境的作用下发作的毁坏和蜕变。金属的腐蚀主要是化学腐蚀和点化学腐蚀惹起的，非金属资料的腐蚀普通是直接的化学和物理作用惹起的毁坏。
 腐蚀是惹起阀门损坏的重要要素之一，因而，在阀门运用中，防腐维护是首先思索的问题。
 一、阀门腐蚀的形态
 金属阀门腐蚀有两种形态，即平均腐蚀和部分腐蚀。平均腐蚀的速度可用年均匀腐蚀率来评价。金属资料，石墨、玻璃、陶瓷和混凝土，按腐蚀率大小分4个等级：腐蚀速度小于0.05mm/a的为优秀;腐蚀速度在0.05~0.5mm/a的为良好;腐蚀速度在 0.5~1.5mm/a的尚可运用;腐蚀速度大于1.5mm/a的为不适用，阀门的密封面、阀杆、膜片、小弹簧等阀件普通用一级资料，阀体、阀盖等适用二级或三级资料，用于高压、剧毒、易燃、易爆、放射性介质的阀门，则选用腐蚀性很小的资料。
 1、平均腐蚀
 平均腐蚀是在金属的全部外表上停止。如不锈钢、铝、钛等在氧化环境中产生的一层维护膜，膜下金属状态腐蚀平均。还有一种现象，金属外表腐蚀剥落，这种腐蚀最风险的。
 2、部分腐蚀
 部分腐蚀发作在金属的部分位置上，它的形态有孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、脱层腐蚀、应力腐蚀、疲倦腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、空泡腐蚀、摩振腐蚀、氢蚀等。
 点蚀通常发作在钝化膜或维护膜的金属上，是由于金属外表存在缺陷，溶液中能毁坏钝化膜的活性离子，使钝化膜部分毁坏，伸入金属内部，成为蚀孔，它是金属毁坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。
 缝隙腐蚀发作在焊、铆、垫片或沉淀物下面等环境，它是孔蚀的一种特殊形态。避免办法是消弭缝隙。
 晶间腐蚀是从外表沿晶界深化金属内部，使晶界呈网状腐蚀。产生晶间腐蚀除晶界沉淀积杂质外，主要是热处置和冷加工不当所致。奥氏体不锈钢的焊接缝两侧容易产生贫铬区而遭到腐蚀。奥氏体不锈钢晶间腐蚀是常见的和最风险的腐蚀形态。避免奥氏体不锈钢阀件产生晶间腐蚀办法有：停止“固溶淬火”处置，即加热至1100℃左右水淬，选用含有钛和铌，而含碳量在0.03%以下的奥氏体不锈钢，减少碳化铬的产生。
 脱层腐蚀发作在层状构造中，腐蚀先垂直向内开展，后腐蚀外表平行的物质，在腐蚀物的胀力下，使外表呈层状剥落。
 应力腐蚀发作在腐蚀和拉应力同时作用下产生的决裂。避免应力腐蚀的办法;经过热处置消弭或减少焊接，冷加工中产生的应力，改良不可理的阀门构造，防止应力集中，采用电化学维护、喷刷防蚀涂料。添加缓蚀剂、施加压应力等措施。
 腐蚀疲倦发作在交变应力腐蚀的共同作用的部位，使金属决裂。可停止热处置消弭或减少应力，外表喷丸处置以及电镀锌、铬、镍等，但要留意镀层不可有拉应力和氢扩散现象。
 选择性腐蚀发作在不同成分和杂质的资料中，在一定环境中，有一局部元素被腐蚀浸出，剩下未腐蚀的元素呈海绵状。常见有黄铜脱锌、铜合金脱铝、铸铁石墨化等。
 磨损腐蚀是流体对金属磨损和腐蚀交替作用所产生的一种腐蚀形态，是阀门常见的一种腐蚀，这种腐蚀以发作在密封面为多。避免办法：选用耐腐蚀、耐磨损的资料，改良构造设计，采用阴极维护等。
 空泡腐蚀又称空蚀和气蚀，是磨损腐蚀的一种特殊形态。它是流体中产生的气泡，在幻灭时产生的冲击波，压力可高达400个大气压，使金属维护膜毁坏，以至撕裂金属粒子。然后再腐蚀成膜，这种过程不时重复，使金属腐蚀。避免空泡腐蚀的办法，可选用耐空泡腐蚀资料，光亮度高的加工面，弹性维护层和阴极维护等。
 摩振腐蚀是互相接触的两部件同时接受载荷，接触面由于振动和滑动惹起的毁坏。摩振腐蚀发作在螺栓衔接处，阀杆与关闭件衔接处、滚珠轴承与轴之间等部位上。能够采用涂光滑油脂，减少摩擦，外表磷化，选用硬质合金，以及用喷瓦处置或冷加工进步外表硬度办法防护。
 腐蚀是化学反映中产生的氢原子扩散到金属内部惹起的毁坏，其形态有氢鼓泡、氢脆和氢蚀。
 强钢和含有非金属的钢易容易发作氢鼓泡。石油中含有硫化物、氢化物时容易产生氢鼓泡。采用无空穴的镇静钢替代有空穴的沸腾钢，取用橡胶和塑料维护，加缓蚀剂等可避免鼓泡。
 强钢中晶格高度变性，氢原子进入后，4晶格应变卦大，惹起金融脆化。应选用含镍和铅的合金钢，防止选用氢脆性大的高强钢， 焊接、电镀、酸洗中防止或减少氢脆现象。高温、高压下氢进入金属内，与一种组合会元素产生化学反响而毁坏，称为氢蚀。奥氏体不锈钢完整耐高温氢蚀。
 3、非金属腐蚀
 非金属腐蚀与金属腐蚀大小一样，绝大多数非金属资料是非电导体，普通不会产生电化学腐蚀，而是地道的化学或物理作用的腐蚀，这是与金属腐蚀的主要区别。非金属腐蚀不一定失重而常常是增重，对金属腐蚀来说失重是主要的，非金属腐蚀，许多是物理作用惹起的，而金属腐蚀物理作用极少见;非金属内部腐蚀为常见现象，而金属腐蚀则以外表腐蚀为主。
 金属资料与介质接触后，溶液或气领会逐步扩散到资料的内部，使非金属发作一系列腐蚀变化，依据非金属资料的品种和种类的不同，其腐蚀的形态各有不同。腐蚀的形态有溶解、溶胀、气泡、软化、会有合成、变色、蜕变、老化、硬化、断裂等现象呈现。但是，从全面观念来看，非金属腐蚀性能大大地优于金属资料，而非金属资料的强度，耐温性能却低于金属资料。
 二、金属阀门的防腐
 电化学腐蚀以各种形态腐蚀金属，它不只作用于两种金属之间，而且由于溶液的溶度差、氧气的溶度差、金属内部组织微小的差异，也会产生电位差，使腐蚀加剧。有的金属自身是不耐蚀的，但它腐蚀后能产生十分好的维护膜，即钝化膜，能够阻止介质的腐蚀。由此可见，要到达金属阀门防腐的目的，一是要消弭电化学腐蚀;二是当电化学腐蚀消弭不了;要能使金属外表产生钝化膜;三是选用没有电化学腐蚀的非金属资料替代金属资料。下面引见几种防腐办法。
 1、依据介质选用耐蚀资料
 在“阀门的选用”一节中，我们引见了阀门常用资料所适用的介质，只不过是普通的引见，在消费实践中，介质的腐蚀是十分的复杂的，即便在用一介质中运用的阀门资料一样，介质的浓度、温度、压力不同，介质对资料腐蚀也不一样。介质温度每升高10℃，腐蚀速度约增加1~3倍。介质浓度对阀门资料腐蚀影响很大，如铅处在浓度小的硫酸中，腐蚀很小，当浓度超越96%时，腐蚀急剧上升。而碳钢相反，在硫酸浓度为50%左右时腐蚀最严重，当浓度增加到 6%以上时，腐蚀反而急剧降落。有如铝在浓度80%以上的浓硝酸中腐蚀性很强，但在中、低浓度的硝酸中腐蚀反而严重。不锈钢虽说对稀硝酸耐蚀性很强，但在 95%以上的浓硝酸中腐蚀反而加重。
 从以上几例能够看出，正确选用阀门资料应依据详细状况，剖析各种影响腐蚀要素，按有关防腐手册选用资料。
 2、采用非金属资料
 非金属耐腐蚀性优秀，只需阀门运用温度和压力契合非金属资料的请求，不但能处理腐蚀问题，而且可俭省贵重金属。阀门的阀体、阀盖、衬里、密封面等常用非金属资料制造，至于垫片，填料主要死非金属资料制造的。用聚四氟乙稀、氯化聚 醚等塑料、以及用自然橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶等橡胶做阀门衬里，而阀体、阀盖主体是普通铸铁、碳钢制成。即保证了阀门强度，又保证了阀门不受腐蚀。夹管阀也是依据橡胶的优秀耐腐蚀性能和优良变性能而设计出来的。如今越来越对的用尼龙、聚四氟乙稀等塑料，用自然橡胶和合成橡胶做各种各样的密封面，密封圈，用于各类阀门上，这些用作密封面的非金属资料，不但耐腐蚀性好，而且密封性能好，特别适于带颗粒介质中运用。当然，它们的强度和耐热性都较低，应用的范围遭到限制。柔性石墨的呈现，使非金属进入了高温范畴，处理了长期难以处理的填料和垫片泄露问题，而且是很好的高温光滑剂。
 3、喷刷涂料
 涂料是应用最普遍的一种防腐手腕，在阀门产品上更是一种不可短少的防腐资料和辨认标志。涂料也属于非金属资料，它通常由合成树脂、橡胶浆液、植物油、溶剂等配制成，掩盖在金属外表，隔绝介质和大气，到达防腐目的。涂料主要用于水、盐水、海水、大气等腐蚀不太强的环境中。阀门内腔常用防腐漆涂刷，避免水、空气等介质对阀门腐蚀。油漆内掺有不同颜色，来表示法恩运用的资料。阀门喷刷涂料，普通在半年至一年一次。
 4、添加缓蚀剂
 在腐蚀介质和腐蚀物中参加少量其他特殊物质，可以大大地减缓金属腐蚀的速度，这种特殊物质称为缓蚀剂。缓蚀剂控制腐蚀的机理，是它促进了电池的极化。缓蚀剂主要用于介质和填料处。介质中添加缓蚀剂，可使设备和阀门的腐蚀减缓，如铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中，很大的溶度范围内成火化态，腐蚀较严重，但参加少量硫酸铜或硝酸等氧化剂，可使不锈钢转变钝态，外表生成一层维护膜，阻止介质的的浸蚀，在盐酸中，假如参加少量氧化剂，可降低对钛的腐蚀。阀门试压常用水作试压的介质，容易惹起阀门的腐蚀，在水中添加少量亚硝酸钠能够避免水对阀门的腐蚀。石棉填料中含有氯化物，对阀杆腐蚀很大，假如采用蒸镏水洗濯办法可降低氯化物的含量，但这种办法在施行中艰难很多，不可普通推行，酯适于特殊的需求。为了维护阀杆，避免石棉填料的腐蚀，在石棉填料中，在阀杆上涂充缓蚀剂和牺牲金属。缓蚀剂由亚硝酸钠、铬酸钠能使阀杆外表生成一层钝化膜，进步阀杆的耐蚀才能;溶剂能使缓蚀剂渐渐地溶解，而且能起光滑作用;在石棉中添加锌粉作牺牲金属，实践上，锌也是一种缓蚀剂，它能首先与石棉中的氯化物分离，使氯化物与阀杆金属接触时机大为减少，从而到达防腐目的。涂料中假如参加了红丹、铅酸钙等缓蚀剂，喷刷在阀门外表能避免大气的腐蚀。
 5、电化学维护
 电话学维护有阳极维护和阴极维护两种。所谓阳极维护，就是以维护金属为阳极导入外加直电流，使阳极电位向正的方向增加，当增加到一定值时，金属阳极外表生成一层致密的维护膜，即为钝化膜，这时金属阴极的腐蚀急剧减少。阳极维护适于容易钝化的金属。所谓阴极维护，就是将被维护金属作阴极，外加直流电，使其电位向负的方向降低，为其到达一定电位值时，腐蚀电流速度减少，金属得到维护。此外，阴极维护可用电极电位比被维护金属更负的金属来维护被维护金属。如用锌维护铁，锌被腐蚀，锌叫做牺牲金属。在消费理论中，阳极维护采用较少，阴极维护应用较多。大型的阀门和重要阀门采用这种阴极维护法，是一种经济烦琐又卓有成效的办法。石棉填料中添加锌，维护阀杆也属于阴极维护法。
 6、金属外表处置
 金属外表处置工艺比安息镀层、外表浸透、外表氧化钝化等。其目的进步金属耐蚀才能，改善金属的机械能能。外表处置的阀门上应用普遍。
 阀门衔接螺铨常用镀锌、镀铬、氧化(发蓝)处置进步耐大气、耐介质腐蚀的才能。其他紧固件除采用上述办法处置外，还依据状况采用磷化等外表处置。
 密封面以及口径不大的关闭件，常采用渗氮、渗硼等外表工艺，进步它的耐蚀性和耐磨性。38CrMoAlA制造的阀瓣，渗氮层≥0.4mm。
 阀杆防腐问题是被人们所注重的问题，积聚了丰厚的消费经历，常采用渗氮、渗硼、镀铬、镀镍等外表处置工艺，进步它的耐蚀性，耐蚀性和耐磨擦伤性能。不同额外表处置应适于不同的阀杆材质和工作环境，在大气、水蒸气介质与石棉填料接触的阀杆，可采用镀硬铬、气体氮化工艺(不锈钢不宜采用离子氮化工艺);在硫化氢大气环境中的阀采用电镀高磷镍镀层有较好的防护性能;38CrMoAlA采用离子和气体氮化也可耐蚀，但不宜采用硬铬镀层;2Cr13经过调质后能耐氨气腐蚀，采用气体氮化的碳钢也能耐氨的腐蚀，而一切磷镍镀层不耐氨腐蚀;经过气体氮化38CrMoAlA资料具有优秀的耐蚀性能和综合性能，用它制造阀杆为多。
 小口径的阀体和手轮也常镀铬处置，进步其耐蚀性能，装饰阀门。
 7、热喷涂
 热喷涂是制备涂层的一类工艺方块，已成为资料外表防护的新技术之一。是国度重点推行项目。它是应用高能源密度热源(气体熄灭火焰、电弧、等离子弧、电热、气体燃爆等)将金属或非金属资料加热熔融后，以雾化方式放射到经预处置的根本外表，构成喷涂层，或同时对根本外表加热，使涂层在基体外表再次熔融，构成喷焊层的外表强化工艺办法。大多数金属及其合金、金属氧化物陶瓷、金属陶瓷复合物以及硬的金属化合物都能够用一种或几种热喷涂办法，在金属或非金属基体上构成涂层。
 热喷涂能进步其外表耐腐蚀、耐磨损、耐高温等性能，延长运用寿命。热喷涂特殊功用涂层，具备隔热、绝缘(或异电)、可磨密封、自光滑、热辐射、电磁屏蔽等特殊的性能;应用热喷涂可修复零部件。
 8、控制腐蚀环境
 所谓环境，有广义和狭义两种，广义的环境系指阀门装置处周围的环境和它内部流通介质;狭义的环境系指阀门装置处周围的条件。大多数环境无法控制，消费流程也不可恣意变动。只要在不会对产品、工艺等形成有损伤的状况下，能够采用控制环境的办法，如锅炉水去氧、炼油工艺中家碱调理PH值等。从这个观念动身，上述添加缓蚀剂、电化学维护等也属控制腐蚀环境。
 大气中充溢了灰尘、水蒸气、烟雾，特别在消费环境中，如烟卤、设备分发出的有毒气体和微粉，都会对阀门产生不同水平的腐蚀。操作人员应按操作规程中的规则，定期清洗、吹扫阀门，定期加油，这是控制环境腐蚀有效措施。阀杆装置维护罩、地阀设置地井、阀门外表喷刷油漆等，这都是避免含有腐蚀的物质腐蚀阀门的办法。环境温度升高和空气污染，特别对封锁的环境下的设备和阀门，会加速其腐蚀。应尽量采用敞开式厂房或采用通风、降温措施，减缓环境腐蚀。
 9、改良加工工艺和阀门构造方式
 阀门的防腐维护是从设计就开端思索的问题，一个构造设计合理、工艺办法正确的阀门产品。无疑地对减缓阀门的腐蚀是有好的效果的。因而，设计和制造部门应对那些构造设计不合理，工艺办法不正确，容易惹起腐蚀的部件，应停止改良，使之合适各种不同工况条件下的请求。阀门衔接处的缝隙是氧浓差电池腐蚀的好环境。因而，阀杆与关闭件衔接处，尽量不采用里、螺纹衔接方式;阀门焊接应用双面对焊并连续焊接好，点焊和搭焊容易产生腐蚀，阀门螺纹衔接处，采用聚四氟乙稀生胶带和垫。不但能有良好的密封，而且能腐蚀。死角不易活动的介质，容易腐蚀阀门，除在运用阀门时不倒装和留意排放堆积介质外，在制造阀门零件时，应尽量防止免凹陷构造，阀门尽量设置排泄孔。不同金属接触会构成点偶，促进阳极金属腐蚀，选用资料时，应难免金属电位差距大而又不能产生钝化膜的金属接触。在制造和加工过程，特备是焊接和热处置中产生应力腐蚀，应留意改善加工办法，焊接后要尽量采用退火处置等相应防护措施。进步阀杆加工外表粗糙度以及其他阀件外表粗糙度，外表粗糙度级别越高，抗蚀才能越强。改良填料和垫片的加工工艺和构造，运用柔性石墨和塑料填料，以及柔性石墨贴粘垫片和用聚四氟乙稀包垫片，都能改善密封性能，减少地阀杆和法兰密封面的腐蚀