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金属腐蚀与防护论文赏析八篇

时间:2022-09-04 18:21:55

金属腐蚀与防护论文

金属腐蚀与防护论文第1篇

关键词:金属腐蚀与防护;教学改革;毕业论文

作者简介:冯佃臣(1977-),男,内蒙古乌兰察布人,内蒙古科技大学材料与冶金学院,讲师;宋义全(1963-),男,河北抚宁人,内蒙古科技大学材料与冶金学院,教授。(内蒙古 包头 014010)

基金项目:本文系内蒙古科技大学校内基金项目资助(项目编号:JY2009003)的研究成果。

中图分类号:G642.3     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)11-0128-01

一、“金属腐蚀与防护”课程概况

金属材料作为社会经济发展的必需品被各行各业大量使用,而金属材料在绝大多数情况下与腐蚀性环境介质接触就会发生腐蚀,因此,金属的腐蚀与防护是一个重要的学科门类。

在化学、石油、造纸等工业中,金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏会导致大量有毒物质的泄漏,污染环境,危害人民的健康。因此,研究与解决材料的腐蚀问题与防止环境污染、保护人民的健康息息相关。金属的腐蚀甚至会带来灾难性的后果。在油气田的开发中,从油水井管道和储罐以及各种工艺设备都会遭受严重的腐蚀,造成巨大的经济损失。1966年某天然气井的套管发生硫化物应力腐蚀开裂,引发井喷和特大爆炸,造成人员伤亡,日产百万立方米的高产气井报废。1971年某天然气管线发生腐蚀断裂,产生爆炸,直接经济损失达7000万元。1997年某化工厂 18个乙烯原料储罐由于硫化物腐蚀引起大火,停产半年,直接损失达2亿多元,间接损失巨大。1985年日本的一架波音747客机,由于应力腐蚀断裂而坠毁,导致500余人丧生。

腐蚀破坏所造成的直接经济损失也是十分惊人的。每年由于腐蚀可损失大约10~20%的金属。2003年世界的钢产量达到9.625亿吨,中国的钢产量高达2.2亿吨,美国的钢产量为0.914亿吨。按下限计算,世界每年腐蚀掉的钢大于美国的钢产量;中国一年就有2200万吨钢被腐蚀掉,相当于腐蚀掉一个大型钢铁企业的年产量。通过普及腐蚀与防护知识,推广应用先进的防腐蚀技术,可挽回经济损失30%~40%。因此研究腐蚀规律、解决腐蚀破坏已成为国民经济中迫切需要解决的重大问题。所以许多高校的工科专业开设了“金属腐蚀与防护”课程。

“金属腐蚀与防护”是金属材料工程专业学生的一门专业选修课。主要介绍金属腐蚀与防护方面的基础知识,掌握有关金属腐蚀与防护的基本理论和基础知识,重点是电化学腐蚀的原理,以拓宽金属材料专业学生的专业面,并使学生能够在该领域从事基本的应用与研究工作。要求学生了解几种常见的局部腐蚀的形式以及自然环境中的几个腐蚀种类,了解各种环境腐蚀发生的影响因素及其防护措施。本科程为一门理论性与实用性并重的专业课,要求学生既要掌握扎实的理论基础,又有较强的分析问题、解决问题的实践能力,以适应社会的需求。

二、教学改革

之前本课程只是作为一门选修课,在课堂上以板书教学为主,学生以笔试的方式完成期末考核。近年来,材料研究课题有很多牵涉到材料的腐蚀方面的研究内容,本科生和硕士生的毕业论文工作又和指导教师的研究课题密切相关。有许多本科生毕业论文就是金属腐蚀与防护相关的课题。但大多数学生对材料腐蚀的实验方法了解甚少,甚至有时茫然不知所措,直接影响到了学生毕业论文的完成进度和完成质量。据统计,内蒙古科技大学材料与冶金学院(以下简称“我院”)2006年和2010年本科生毕业论文工作过程中,涉及到腐蚀实验的学生占毕业生总数的20~30%,因而,使学生能较熟练地掌握材料的腐蚀研究实验方法和研究体系势在必行。

一直以来,我院材料工程和材料成型专业学生由于受较传统的教学体制的影响,对材料的组织与性能方面等传统实验方法学习和实践环节较多,而对其他实验方法如电化学腐蚀等实验和研究方法的学习和掌握较少甚至是空白。目前,由于国家对材料环境腐蚀的不断重视,[1-2]特别是在国防现代化方面的投入和研究力度的加大,材料在自然环境中或特定腐蚀环境条件下的腐蚀特性和腐蚀规律的研究日益增多,[3-4]因而要求材料专业的学生应对材料的腐蚀的实验方法进行学习,掌握材料腐蚀研究方法的实验体系,以能应对和满足今后工作和学习的进一步需求。

1.多媒体教学和传统板书巧妙配合提高课堂效率

随着教学辅助手段日益发展,“金属腐蚀与防护”课程教学现在大量采用多媒体与板书相结合的教学形式。多媒体教学的特点是能够显示丰富的色彩、能容纳大量的信息,可节约大量的课堂时间,教学直观、易懂,能让教学内容形声化、表现手法多样化,对学生的感官进行多路刺激,便于开展情境教学。例如,在介绍全面腐蚀和局部腐蚀时,可以利用图片很容易说明每种腐蚀的形貌特点。

“尺有所短,寸有所长”,多媒体教学具有传统教学所不具备的优势,但也不能完全替代板书。多媒体教学携带的信息量大,给学生留下的思考时间就相对减少,学生没有递进式的思考和探究,往往跟不上教师的进度和思路,在讲述基础内容时板书的教学效果将更加明显。例如,在讲述腐蚀电化学原理一章中阴阳极的腐蚀反应方程式时,可以充分利用板书将腐蚀过程的反应方程依次列出,在重难点处可以进一步在黑板上进行扩展,学生看着黑板听着教师的讲解或描述,把思路集中在教学内容上,教师在黑板上表达清楚,有血有肉,有理有据,在下面听的学生不断思考,在对话交流的过程中让学生感受到教师和学生的互动,这样才能随时迸发出思想的火花,发现值得探究的现象,产生引入深思的问题。

2.增设网络课件,延伸教学体系

不管课堂教学如何内容丰富,但时效性很强。无论课堂组织多么优秀,学生也不可能在90分钟内一直全神贯注听讲。为了便于学生及其他相近专业学生自主学习,为了做到资源共享,课题组还开发了“金属腐蚀与防护”网络课件,把课件放在教学网络平台上,把教学大纲、课程重点难点、课后练习、提高练习等放在网上。学生随时可以学习,学生有问题可以在网上留言提问,教师及时回复,这样就方便了学生的学习。

3.增加实验教学培养学生独立思考自主创新能力

由于“材料腐蚀与防护”是一门专业特色课程,与科研方向密切相关,其实验课程的教学重点是培养学生发现问题,分析问题和解决问题的能力,提高学生的动手能力,为将来毕业论文的科研工作以及毕业后的工作提供基本方法、基本技能和科学思维的保障。针对材料专业学生的特点和培养目标,以及近年来毕业论文的需求,课题组教师精心设计了实验体系。一是基础验证性实验,重点培养学生基本技能,巩固基本理论知识。二是以任务为目标,提出设计性实验课题引导学生完成知识的综合和提高,加深对腐蚀防护的理解。三是开辟综合性开放性实验室,提高学生综合分析和设计实战经验。学生在开放实验室里可以自主查阅资料设计实验,指导教师予以指导。

我院在本课程的教学体系中增加了4学时的实验课,这4学时的实验课是在实验室完成。学生亲手做实验,教师全程跟踪指导。把实验也作为学生本门课程结课的考核内容。

本课程的教学目标是传授材料腐蚀与保护实验方法和实验技能,锻炼学生的动手能力,培养学生良好的实验习惯和科学的思维方法。材料腐蚀与保护实验侧重于实验技能的强化和提高训练,必须要求学生严格按照实验步骤及操作规程执行,掌握基本的实验技能,熟悉常用实验仪器的使用方法,利用这些技能和方法解决科研问题。[5]这就为后续的毕业论文的完成打下了良好的基础。

金属腐蚀与防护论文第2篇

关键词:金属腐蚀;因素;防护方式

化学工业、石油化工、原子能等领域中,因为材料腐蚀导致的跑、冒、滴、漏,不但会让社会承受重大的损失,还会导致大量的有害物质甚至是放射性物质外泄对环境造成不可恢复的伤害,继而对人们的身体健康造成威胁,一些物质在短时间内不会消失,会长时间内对环境以及人身造成威胁;同时因为金属腐蚀所引发的灾难性事故会危及人民的生命财产安全,例如氢脆和应力腐蚀断裂等类型的失效事故,一般会导致爆炸、火灾等重大的事故,使人们的生命财产承受巨大的损失。

1金属腐蚀的类别

金属的腐蚀的发生主要是在环境的影响下所导致的破坏和变质。根据腐蚀过程来划分,主要包含化学腐蚀与电化学腐蚀;根据金属腐蚀破坏的状态与腐蚀区的布局,重点包含全面腐蚀与局部腐蚀;此外根据腐蚀的条件来划分。重点包含高温腐蚀与常温腐蚀;干腐蚀与湿腐蚀等。

2影响金属腐蚀的因素

①空气相对湿度与金属腐蚀的临界相对湿度。空气内的氧气总是比较充足的,腐蚀反应的速率重点是基于水分的產生,假如到达或者超越特定的相对湿度,锈蚀就会以较快的速度出现和恶化,通常而言,钢铁的临界相对湿度大概是75%。

②空气中污染性物质的影响。通常能够见到的为SO2,CO2,Cl-,灰尘等,多数皆为酸性气体。

③温度。环境温度和变化规律影响金属表面水份凝聚及电化学腐蚀反应速率。

④酸碱盐。重点体现在影响水膜电解质浓度与H+浓度,进而加快腐蚀的速度。

3防护方式

金属腐蚀的防护方式具有多样性,重点对象为金属本质,将被保护金属和腐蚀介质进行隔离,或者对金属的表面进行操作,改变腐蚀条件和电化学保护等。

3.1改善金属本质

按照差异性的用途采取差异性的材料构成耐蚀合金,或者于金属内加入合金元素,提升它的耐腐蚀性,能够预防或者降低金属腐蚀的速度。比方,于钢内融入镍制成不锈钢能够强化防腐蚀等级。

3.2构成保护层

于金属表面设置各类保护层,将被保护的对象和腐蚀性介质进行隔离,此为预防金属腐蚀的最佳方式。

3.2.1金属的磷化处理

在钢铁制品去油、除锈操作之后,添加一定组成的磷酸盐溶液中浸泡,就能够在金属表面产生一层不溶于水的磷酸盐薄膜,此类过程即为磷化操作。磷化膜表现为暗灰色到黑灰色,厚度通常是5至20μm之间,于空气内具备较强的耐腐蚀能力。

3.2.2金属的氧化处理

把钢铁制品融入至NaOH的混合溶液内,加热,在它的表面就能够产生一层厚是0.5~1.5μm的蓝色氧化膜(主要组分是Fe3O4),来实现钢铁防腐蚀的目标,这个过程就叫做发蓝处理。此类氧化膜具备较强的弹性与润滑度,不会对零件的精度产生任何负面的作用。因此精密仪器与光学元件等通常选择这种操作。

3.2.3非金属涂层

通过非金属比如油漆、喷漆、沥青等涂抹于金属表层产生保护层,叫做非金属涂层,亦能够实现防腐蚀的目标。比如船身、车厢、水桶等通常选择油漆,车辆的表面经常喷漆等。

3.2.4金属保护层

其为将一类耐腐蚀能力较大的金属或者合金镀于保护对象的表层上所产生的保护镀层。此镀层的产生,不仅可以通过电镀、化学镀实现,还能够通过热浸镀、渗镀、真空镀等方式实现。

3.3改善腐蚀条件

改善条件对于降低与避免腐蚀具有必要性。比如,能够选择在腐蚀介质内融入可以减小腐蚀速度的物质,也就是缓冲剂,来降低与避免腐蚀的发生。缓冲剂属于一类化学物质,将其适量的融入至腐蚀介质内,即能够大幅度降低金属腐蚀的速度。因为缓冲剂的用量较小,便捷和廉价,因此这也是一类十分重要的防腐蚀方式。

3.4电化学保护法

此类方式为以电化学原理为基础的,于金属设备上进行操作,让其变成腐蚀电池中的阴极,进而成为预防或者减缓金属腐蚀的方式。

3.4.1阴极保护

此外通过外加电源来保护金属。将保护的对象接于负极,变成阴极防止腐蚀的产生。同时选择部分铁块接于正极,让其变成阳极,使其腐蚀,也就是说牺牲阳极。此类方式重点应用于化工厂的部分酸性溶液贮槽或者管道,地下水管、输油管等。

4结语

金属腐蚀与防护论文第3篇

关键词:化学方式防腐 海洋调查 作用

中图分类号:Q938 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)10(c)-0010-01

海洋调查是人类了解、研究海洋最主要的方式。随着现代海洋调查的发展,海洋调查船所携带的测量仪器、导航设备、监视设备越来越精细化、尖端化,无论是调查船还是其附属设备对防腐都有较高的要求。而海洋防腐所使用的方法和材料大多和化学防腐有关,该文首先论述了化学防腐在海水中的防腐能力,接着分析了不同化学防腐方式的不同用途。

1 化学防腐在海水中的防腐能力

目前,海洋防腐的方法和材料有很多,具有代表性防腐方法有:涂装、有机衬、包覆金属,如表1所示。

从根本上可归结为两种:化学防腐和物理防腐,所有涉及化学反应产生新物质的防腐都可称作化学防腐。有机衬的防腐功能是通过隔绝海水和空气实现的,是物理防腐;涂装因含有比铁更加活泼的金属锌,使得海水首先与锌发生化学反应形成锌的化合物,继而实现保护金属构件的目的,是化学防腐;包覆金属因钛、铬、镍比较稳定,与海洋环境中氯离子、氧的化学反应非常缓慢或形成一层致密的氧化膜阻碍进步一的化学反应,继而实现保护金属构件的目的,是化学防腐。相对于包覆金属,涂装的防腐能力更强。

2 不同化学防腐方式的不同用途

按方式,化学防腐分为光致阴极防腐和光阳极防腐。

2.1 光致阴极防腐

随着半导体光催化技术的发展,其在金属的光电化学防腐蚀上展现出越来越高的应用价值。尽管该领域已成为当今研究的热点之一,但还处于探索阶段,主要的研究对象是TiO2光催化剂,对金属的光致阴极防腐的争论还比较大。本节主要以TiO2光催化剂为切入点来论述光致阴极防腐。在20世纪90年代中期,Tsujikawa等[1]发现:在紫外光照下,TiO2涂层可阴极保护碳钢、不锈钢以及金属铜。经过相关学者的进一步研究,人们发现:在γ射线或紫外光的照射下,TiO2可对不锈钢进行光致阴极保护。Leng等[2]在研究TiO2光催化剂对机污染物的降解作用时,不经意发现镍表现出较强的惰性,不易被腐蚀。在20世纪末,Tsujikawa组建了研究组,对TiO2涂层光致阴极防腐的机理进行了系统的研究和阐述,且还发现其具有一定的自洁净功能,使得TiO2涂层不仅能保护304不锈钢免于被腐蚀,还能确保户外不锈钢材料的干净、清洁。而Choi等的研究则发现即使水中没有有机物,水的电离电子同样会继续腐蚀碳钢,对TiO2的光致阴极防腐的研究,使得他们认为催化剂阳极-金属阴极耦合可以远程光保护地下金属,但这种设想只停留在理论论述中,无法得到实验验证。在国内,对光致阴极防腐的研究的代表是沈嘉年,其主要的研究成果是:TiO2可经阳极氧化法制备;在无紫外光照时,TiO2-碳钢耦合体系能加速碳钢的腐蚀。总的来说,光致阴极防腐具有较大的局限性,可供选用的金属材料并不多,因这些材料必须满足腐蚀电流密度小、腐蚀电位正的要求。当前,对X70管线钢光阴极保护的研究较多,也展现出一定的效果,当其应用价值并没有充分挖掘,对条件的要求也较高。

2.2 光阳极防腐

由于具有较高的稳定性和效率,光阴极的防腐还比较依赖于TiO2。而在光阳极的防腐上,SnO2、ZnO和SrTiO3等宽禁带半导体的应用也取得了不错的成绩。从热力学角度分析,对腐蚀电位比较负金属的保护能借助于电位比较负的催化剂实现,这也是宽禁带半导体尤其是导带边缘得到大部分学者重视的原因之一。在Subasri等的研究中,SnO2和TiO2按1∶1制备的半导体SnO2-TiO2能显著提升光电转换效率,这是因为此时半导体不单具有光致储能效果,还具有较佳的光电流,这就是说对Cu的保护作用并不会随着光照停止而停止[3],实验结果也证明了这一点,当光照停止时保护作用还能维持数小时。通过对TiO2-WO3复合半导体的研究,则进步一说明了由于光致储能效应半导体电极在光照停止后还具有一定的缓蚀作用,对于化学防腐意义重大。

3 结语

我国具有较长海岸线,无论是经济发展还是国防建设都要与海洋打交道,而海洋环境不同于陆地,其更加的复杂多变,对海洋设备的腐蚀也更加的剧烈。化学防腐是海洋防腐的重点之一,尽管我国相关的研究落后于发达国家,但相信随着我国海洋事业的发展,我国海洋防腐的能力一定会不断提高。

参考文献

[1] Yuan J,Tsujikawa S.Characterization of so1-gel derived TiO2 coating and their photoeffects on copper substrates[J].J.Electrochem..Soc,1995,142(10):3444-3450.

金属腐蚀与防护论文第4篇

关键词:埋地管道;腐蚀;防护;检测;剩余寿命

1、前言

随着国民经济的发展,采用管道输油输气的优点日益突显出来。输油管道基本上都采用碳素钢无缝钢管、直缝电阻焊钢管和螺旋焊缝钢管。埋地输油输气管道,当金属管道和周围介质接触时,由于发生化学作用或电化学作用而引起其表面锈蚀。因此,了解腐蚀发生的原因,采取有效的防护措施,有着十分重大的意义。

2、埋地管线的腐蚀环境及金属腐蚀机理

材料与其所处环境介质之间发生化学的、电化学的或物理的作用而引起的材料破坏和变质称为腐蚀。

2.1埋地管线腐蚀环境。土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体,土壤的空隙为空气和水所充满,水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性;土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性,构成了埋地管道的电化学腐蚀条件,从而产生土壤腐蚀。

(1)土壤复杂环境破坏金属表面的保护膜,微生物侵蚀及植物根系对涂层的穿透。

(2)土壤中扩散速率不同的氧气在金属表面形成的大电池腐蚀。

(3)腐蚀产生的沉淀物进一步加速金属腐蚀的速度。

(4)金属自身杂质成分而形成微电池腐蚀。

上述过程相互交融,或随着环境和生物的不同单独或同时对管道破坏在一些缺氧的土壤中有细菌(硫酸盐还原菌)参加了腐蚀过程,细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化为硫化氢与铁作用,产生细菌腐蚀。

2.2、腐蚀机理。金属的腐蚀是指金属在周围介质作用下,由于化学变化、电化学变化或物理溶解作用而产生的破坏或变质。

2.2.1 化学腐蚀。化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其特点为在一定条件下,非电解质中的氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物,腐蚀过程中电子在金属与氧化剂之间直接传递,没有电流产生。

2.2.2 电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏,其特点在于电化学腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。

2.3 腐蚀性研究进展。一般来讲,埋于地下的金属管道,经过一段时间(一般为6~8年)的运行,部分管段防腐蚀层可能出现老化、剥离或破损现象,管体产生严重的腐蚀,局部地段开始出现穿孔、泄露。

2.3.1 腐蚀检测的内容。对于长输管道来说,腐蚀检测主要包括两方面的内容:环境腐蚀能力和管道的腐蚀状况。对管道腐蚀现状的检测可以摸清管道当前存在的问题和过去的腐蚀结果,对环境腐蚀能力的检测可以分析腐蚀原因以及对将来的腐蚀程度进行预测,以采取相应的防腐措施。

2.3.2 管道沿途土壤腐蚀性研究。土壤是一个由气、液、固三相物质组成的复杂系统,张合平通过管道金属与土壤间的原电池、土壤含水量、土壤电阻率、土壤酸度、土壤所含盐分、土壤孔隙率、杂散电流、微生物腐蚀等几方面分析了土壤对管道腐蚀的影响,并应用德国标准对土壤腐蚀性进行评价。

2.3.3 腐蚀速率的研究。在土壤的腐蚀性评价工作中,广泛采用现场埋片试验法,然后用失重法测定腐蚀速率。由于土壤腐蚀的埋片试验周期很长,一般为10~30年。因此,在较短的时间内获得可靠的土壤腐蚀速率数据,是土壤腐蚀研究一直追求的目标。

2.3.4 杂散电流对埋地管道的腐蚀。减少地铁迷流腐蚀一方面要尽可能减少漏泄电流,另一方面要对各种地下设施和金属结构物采取相应的防护措施。

2.3.5 地磁引起的电流的影响。CP的目的是使管线的电位保持在-850mV(相对于土壤)。不需要电位达到太负,因为那样也会引起有害的化学反应。然而与地磁引起的电流(GIC)有联系的管/地电位很容易超过CP电位,而因此使保护失效 。GIC的基本物理原理非常简单,磁场的瞬间变化产生了电场。

3、常用防护方法

对于输送管线外壁来说,由于埋入地下的金属管壁经常受到土壤中大气、水质和酸碱盐介质的电化学腐蚀作用,极易腐蚀而报废,所以管道外壁应根据不同的环境特点,因地制宜地采用不同的保护方案。同时由于口径越大的管线对外防腐层结构性能要求越高,所以在防腐层结构设计中要加以特殊考虑。

3.1 涂层保护。涂层保护是在金属表面覆以防腐绝缘层,是管道防腐最基本的也是必须采取的措施。管道涂上防腐材料后,经过固化而形成油漆膜,能够牢固结合在金属表面上,使金属表面同外界严密隔绝,阻止金属与外界物质进行化学反应或电化学反应,从而防止了金属腐蚀。

3.1.1常用防腐层。目前,国内外用于埋地管道的外防腐层主要有六种,即:石油沥青、聚乙烯胶带、聚乙烯夹克、熔结环氧粉末、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青。这六种防腐层在我国已有相应的国标和行业标准。

3.1.2存在问题

3.1.2.1防腐层局部剥离的原因: 、防腐层老化。埋地输油管道服役一定年限后,防腐层逐渐趋于老化,与钢管的粘接性、柔韧性、电绝缘性等性能指标逐渐下降。b、阴极剥离。阴极保护在防止钢管电化学腐蚀方面效果显著,但也会给管道带来负面影响。管道在阴极反应中析出氢气,而氢气产生的压力可导致防腐层与钢管表面的剥离(即阴极剥离)。c、防腐层施工质量及性能。管道防腐层的施工质量对其耐剥离的性能有很大影响,尤其是在涂敷前钢管的表面处理工序,若达不到有关规范所要求的等级,将引起管道防腐层剥离。

3.1.2.2防腐层局部剥离的危害: 、对阴极保护电流的屏蔽作用。管道防腐层与钢管表面剥离后,保护电流到达被保护金属表面的数量减少,即阴极保护电流受到屏蔽。b、管道的应力腐蚀。处于阴极保护状态下的埋地管道,在防腐层剥离部位由应力腐蚀开裂引发的事故是埋地管道的主要破坏形式之一。

3.2 杂散电流排流保护。当有杂散电流存在时,通过排流可以实现对管道阴极保护,这时杂散电流就成了阴极保护的电流源。

3.3 合理选材。影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和外界介质两个方面。就金属本身来说,金属越活泼就越容易失去电子而被腐蚀。

3.4 管线的在线检侧与评估。埋地管道腐蚀情况的检测方法有很多,但各有其优缺点,如何选择较为合理的方法使检测的精确度高、定位准确、劣化状态判定精确、所花费的人力物力最少是检测较为关键的问题。国内对压力管道的安全评定还处于起步阶段,华东理工大学的李培宁等提出了局部减薄缺陷管道在弯曲与内压载荷下的塑性失效评定方法及周向面型缺陷管道在拉、弯、扭、内压联合作用下的失效评定曲线族评定法及U因子评定法。

4、结论和建议

金属腐蚀与防护论文第5篇

关键词:化工机械 机械设备 防腐能力

腐蚀是一种很普遍的现象,它是由于物体与化学物质接触,而发生某种化学反应,从而导致该物体被损的情况。机械化工设备是一种较易被腐蚀的物体,发生腐蚀现象后,设备的外表和性能都有可能遭到破坏,从而使企业蒙受损失。因此,很有必要对机械设备的腐蚀原理进行研究,并采取相应的措施降低设备被腐蚀的程度,促进化工企业的发展。

1 设备腐蚀原因及分类

①设备腐蚀原因。由于机械设备是由金属制成的,金属的结构使其在外界温度和湿度等条件下容易发生锈蚀,这是机械设备发生腐蚀的根本原因。在化工企业的工作环境中,充斥着较多二氧化碳、二氧化硫和氢氧化物等具有腐蚀性的物质,加上工作车间较高的温度和较大的湿度,使得金属机械设备更容易和这些物质发生化学反应,从而被腐蚀。②腐蚀的分类。根据腐蚀发生机制分类,腐蚀被分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要是由于金属所处环境的温度过高且较为干燥引起的,使金属表层与环境中的介质发生化学反应,导致其被损坏。电化学腐蚀是一种氧化还原反应,主要是由于环境较为潮湿引起的,是金属与电解质溶液接触后,出现了电极反应,导致金属遭到破坏。

2 发生腐蚀的化学机理

2.1 电化学腐蚀机理 金属发生的电化学腐蚀主要发生在金属表层,是由于表层与环境中的离子导电介质发生电化学反应,导致金属表层被破坏。电化学腐蚀的过程中,主要是阳极发生氧化反应,金属离子从金属中转移到介质的过程中释放出电子流,与环境中的离子流结合起来,阴极吸收从阳极转移过来的电子进行还原。

2.2 工业气体的腐蚀机理 在工业环境中,空气中的二氧化碳、二氧化硫和氢氧化物含量较高,还存在着一些挥发物质和一些粉尘,这些介质都会导致环境中金属被腐蚀。如果周围的环境比较潮湿,空气中的酸性气体就会在水的作用下合成无机酸,这是一种腐蚀性极强的物质。在工业气体环境中,机械设备的腐蚀主要是由于直接化学腐蚀和电化学腐蚀的共同作用导致的。这两种化学腐蚀都是一种氧化过程,只是发生的背景有异,化学腐蚀在高温且干燥的环境中发生的,电化学腐蚀在超市的环境中发生。

3 化工机械设备防腐蚀设计

3.1 材料选择 碳素钢是机械制造业使用较为普遍的设备材料,其价格较同类材料较低,而且购买较为方便,同时具有易加工的特点。此类材料在普通的环境中不容易发生腐蚀,如果机械设备采用这种材料,也较能满足设备的防腐蚀需求。但是在化工行业这一特殊的环境中,这种材料则不能满足设备防腐蚀要求,可能会发生较严重的腐蚀现象。因此,在化工企业中,需要选择耐腐蚀的材料才能保护机械设备免受强烈的腐蚀,普通低合金钢则是一种合适的制造基材。

3.2 机械结构与工艺选择 在实际应用中如果机械设备结构设计太过复杂或者设计不合理,则很有可能会导致热应力、积尘和积液等,从而设备的某些接合部位发生腐蚀现象。因此,我们应该对机械的结构进行合理设计,从而提高机械设备的防腐蚀能力。设计过程中要满足以下要求:①机械部件的形状应该尽量简单。②机械部件表面不能有缺陷或损坏。③机械部件尽量使用一样的金属材料。④机械部件中尽量不要有缝隙。⑤机械表面要使用较好的防锈漆,这样可以避免机械部件和腐蚀介质的直接接触,起隔离作用。在对焊缝涂漆时一定要注意,要保证机械部件的每一个部位,包括接缝处,都要涂漆。⑥在机械设备的设计方面,要尽量避免凹形状的出现,或者在设备上设计排水孔,预防水分在设备上滞留所导致的金属腐蚀。⑦在焊接的过程中,要尽量采用连续焊接技术,且对焊接处的夹缝要进行合理设计。

4 设备防腐蚀方法

机械设备的防腐蚀方法有很多种,但大都是从金属本身特质方面考虑,尽量减少金属和具有腐蚀性的介质的接触,或者是在金属的表面涂上防腐蚀的材料等。电化学保护法主要是利用电化学机理,对设备进行改进,使金属设备变为腐蚀电极中的阴极,从而对设备进行防腐蚀保护,一般主要采用外加电流法和牺牲阳极保护法。外加电流法是指,将需要保护的金属作为电池的一极,将另一种附加电极作为电池另一极,而且把需要保护的金属作为阴极,然后外加电流,对作为阴极的金属进行保护。牺牲阳极保护法,是指将与被保护的金属材质相同的金属作为阳极,固定在被保护的金属上,作为腐蚀电池,被保护的金属则作为阴极被保护起来。这是一种科学合理的方法,被很多企业采用,且效果很好。

5 结论

腐蚀现象的存在给化工企业造成了困扰,因此,防腐蚀措施的研究显得尤为重要。本文对设备发生腐蚀的原因进行分析,对腐蚀产生的化学机理进行了研究,并对化工机械设备的防腐蚀设计从材料的选择和工艺的选择方面进行了阐述,最后提出了防腐蚀的两种有效的方法,对化工企业解决机械腐蚀问题具有重要的参考意义。

参考文献:

[1]靳兆文,严明盛.喷涂聚脲弹性体技术在搅拌桨叶腐蚀处理中的应用[J].化学工程与装备,2012(04).

[2]苏亮超.高压冷却器腐蚀原因分析及防护方案探讨[J].石油化工技术与经济,2012(01).

[3]李红亮,郑芳,王永辉,王宝铁.浅析化工机械设备的管理和保养[J].中国石油和化工标准与质量,2011(08).

金属腐蚀与防护论文第6篇

关键词:金属材料;腐蚀;防腐措施

在当前许多领域中都会应用到金属材料,但在金属材料使用过程中,由于受到各种外部因素的影响,金属材料腐蚀现象十分常见,而这种腐蚀会对金属材料造成较大的损害,影响材料性能的发挥,因此需要做好金属材料的防腐工作,更好的发挥出金属材料的性能,确保其使用寿命的延长。

1 金属材料概述

金属材料多以金属元素或以金属元素作为主要构成,并具备金属特性的材料,日常我们所应用的金属材料多以纯金属、合金、金属化合物及特种金属材料为主。金属材料性能也主要是指其机械性能,具体可分为工艺性能和使用性能。工艺性能是金属材料在机械零件加工制造过程中在冷、热加工条件下所表现出来的性能,工艺性能直接关系到其在制造过程中加工成形的适应能力。但由于金属材料加工时所处条件不同,这也使其工艺性能会存在一定的差异。金属材料在使用过程中所表现出来的性能即是其使用性能,使用性能的好坏直接关系到金属材料的使用范围和使用寿命。

机械制造业中所使用的机械零件多为金属材料,其使用条件多处于常温、常压及非强烈腐蚀性介质中,而且在使用过程中需要承受不同的荷载,当荷载作用于金属材料上时,金属材料需要具备较好的抵抗破坏的能力,即金属材料的机械性能,这也是金属材料设计过程中的重要依据,在具体设计过程中或是选材时,需要针对外加载荷性质来选择适宜的金属材料机械性能,如强度、塑性等。外加载何性质不同情况下对金属材料的强度和塑性也具有不同的要求。

2 金属材料的腐蚀

当金属材料与周围介质发生接触时,避免不了会发生化学或是电化学反应,从而造成金属材料的腐蚀现象发生,一旦金属材料出现腐蚀现象,则会导致设备出现跑、冒、滴、漏及污染环境等问题发生,严重时还会引发功能通过事故,造成资源和能源的极大浪费。当前金属材料腐蚀主要以化学腐蚀及电化学腐蚀为主,但不管发生哪种形式的腐蚀,在腐蚀过程中,组成金属材料的金属原子都会被氧化,从而转化为金属阳离子。

2.1 化学腐蚀

当金属材料与非电解质发生接触时,会直接引化化学作用,这是一种纯氧化和还原的纯化学反应,腐蚀介质会与金属表面的原子直接发生反应,形成腐蚀产物,整个过程中没有电流产生,与化学动力学规律相符合,这种腐蚀被称为化学腐蚀。

2.2 电化学腐蚀

当电解质溶液作用于金属表面时所引发的化学反应,在反应过程中阳极会失去电子,阴极获得电子,整个过程中遵循电化学的基本规律,当电解质溶液酸碱度不同时,这种电化学腐蚀还可分为吸氢腐蚀和析氢腐蚀两类。

3 金属材料的主要防腐措施

3.1 合理选材

在机械设备防腐措施中,合理选材作为最有效的方法之一,在具体做法选材过程中,需要对环境因素及腐蚀因素进行充分了解,并对相关资料数据进行深入研究,针对实际条件来开展模拟试验,从而为选材获得可靠的数据,还要对材料的耐蚀性和经济性进行综合考虑,以此来采取有效和适宜的防腐蚀措施。也可以针对材料用途不同来选择不同材料组成耐蚀合金,或是将合金元素添加到金属中,有效的提高金属材料的耐蚀性,减缓其腐蚀,确保材料防腐能力的增强。

3.2 形成保护层

可以对金属材料或是金属制品表面采取有效的防护层,有效的隔开金属表面下外界的介质,避免两者之间发生反应,而且还能够起到美化外观的效果。在金属材料及制品防腐措施中,表面防护是极为普遍的方法,通常以金属镀层及非金属涂层为主。

3.2.1 扩散渗镀

通过热扩散方法使具有较好耐腐蚀能力的金属或是合金渗入到金属材料或是金属制品的表面,使其与基体金属溶为一体,形成渗镀层,具有较强的耐蚀性。在具体渗镀过程中,在包渗箱中加入惰性填料、渗镀金属元素及卤化物活化剂,并将待镀件埋置在其中,将包渗箱保持在规定温度下,将待镀件置于其中保持一定时间,这样渗入金属与基体金属之间互相扩散,从而在金属表面形成合金覆盖层。通常情况下渗入元素以锌、铝、铬、硅等为主,需要根据基体材料及耐蚀性要求来选择适宜的渗入元素,从而使金属材料及金属制品表面具备良好的氧化性能和硫化性能。

3.2.2 喷镀

主要是利用喷枪并借助于压缩空气或惰性气体流将熔融金属喷射到金属制品表面,形成防护性覆盖层。这种方法在高熔点金属及难溶材料中较为常用,同时在大面积工件及修复工作也会采用喷镀的方法,具体喷镀时通常会采用火焰喷镀法和等离子喷镀法,但这种方法所形成的保护层与基体金属之间结合不紧固,覆盖层较为疏松。

3.2.3 电镀

利用直流电从电镀液中电解析出金属,并在作为阴极的工件表面沉积结晶,形成电镀层。电镀技术应用广泛,主要用于耐蚀、耐磨和装饰的器件。

此外,还有热浸镀层、金属包覆、真空镀膜、气相沉积和阴极溅射等表面防护技术。近来离子注入和激光非晶态表面处理等新技术也在迅速发展。

3.2.4 其他

为了提高制品的耐蚀性和装饰性,会采用非金属涂层的方法,如采用油漆、塑料、橡胶、搪瓷及玻璃等作为涂料。在非金属涂层中还可以利用化学转化膜,在特定化学溶液中对工件进行电解和浸渍处理,在工件金属表面形成一层镀膜。另外还会采用暂时性防护剂、介质处理及添加缓蚀剂等方法来提高金属制品的防腐性能。

暂时性防护剂是在金属制品运输和贮存时使用,能够防锈并在使用前去除掉。环境(介质)处理改变起腐蚀作用的介质的性质,以防止或减轻介质对金属制品或设备的腐蚀。这种方法只能在有腐蚀性的介质的体积有限的条件下使用,除去或减少介质中的有害组分。

添加缓蚀剂是在腐蚀介质中加入少量能显著降低腐蚀速度的物质,不同的缓蚀剂虽然化学结构不同,但在酸性介质中的缓蚀率都相当大。缓蚀剂的使用效果同腐蚀介质的各种参数和条件有密切的关系,使用时应严格选择。一些缓蚀剂有毒,不能用于与制备食品有关的介质中。此外,气相缓蚀剂(如防锈纸等)也广泛用来防止大气对金属制品的腐蚀。

4 结束语

近年来,随着对金属材料腐蚀研究的不断深入,取得了较好的防腐成果,而且在实际防腐工作中进行应用,有效的降低了金属材料腐蚀的损失。当前现代腐蚀科学发展速度较快,一些新的防腐蚀技术不断涌现出来,这对我国腐蚀知识的普及起到了有效的促进作用,各种防腐蚀技术在各个领域开始广泛应用,这对金属材料使用寿命的增强起到了重要作用,而且有效的实现了对资源的保护,减少了污染和灾害隐患,无论是在社会效益、环境效益还是经济效益方面都取得了显著的成效。

参考文献

[1]劳军,陈发泉,何克甫,等.关于金属材料的防腐蚀措施的几点研究[J].民营科技,2012(9).

金属腐蚀与防护论文第7篇

[关键词]管道;腐蚀;防腐措施

中图分类号:TE988.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0111-02

能源市场的需求扩大无疑推动了管道运输业的发展,国 际性大型供气系统和输油管网应运而生。但由于地下水和土 壤里酸碱盐的反应会威胁石油运输管道的安全,管道腐蚀不 可避免。防腐层的损坏腐蚀不仅会使油气管线穿孔从而造成 油气耗损,还会加重维修负担造成人力资源的浪费。我国石 油管道使用期短、易发生腐蚀的问题已逐渐引起各界重视。 因此,为避免管道腐蚀造成各种安全事故,研究石油管道腐 蚀问题及其防护对策具有一定现实意义。

1 石油管道腐蚀的原理

石油管道材料一般都是金属材质,因电化学规律发生腐 蚀属于自然现象。一般形成腐蚀的条件有三点:第一,有存在电势差的阴阳两极;第二,一个导电回路连接阴极和阳极; 第三,这两极处在导电介质中。由于电流会从阳极向阴极流 动,阳极表面的金属原子随即脱落成为正电离子进入电解 液,所以金属在电解液中会出现腐蚀现象。对于不同类型的 金属材料,其金属流失量也会有所差异。管道腐蚀会影响管 道的使用,对石油运输安全造成严重威胁。金属管道表面腐 蚀坑的形成会令管壁变薄,内部压力的产生使管道鼓包,严 重时会导致爆管。有时管材脱碳,破坏了管道腐蚀处的金相 组织,管壁在没有减薄的情况下也会爆裂。

2 石油管道腐蚀的原因

我国石油管道大多采用的是金属材料,铺设方式一般选 用架空或深埋的方式,受其材质和铺设方式的限制,必然会 存在腐蚀问题。

2.1管道材质的选择

由于石油管道所采用的金属材质中含有大量的S和P, 极易造成管道的腐蚀。此时,金属管道与周围的各种介质接 触随即发生化学或电化学变化,直接破坏金属材料,造成管 道壁形成锈蚀。并且,通常在制造金属管道时对管道表面的 处理十分随意,对管道的腐蚀也会造成影响。

2.2铺设环境的影响

我国多采取深埋的方式铺设石油管道。管道基本都被埋 在土壤中,而土壤是由多种元素组成的含有大量缝隙的胶质 体,空气和水填充在缝隙中,水中含有的盐分所带离子具有 导电性,长期埋在土壤中的金属会与之发生电化学反应从而 形成腐蚀。另外土壤还原电位、电阻率、酸度都会影响到管 道的腐蚀程度。

2.3周围温度和其他介质

无论是架空还是深埋的石油管道,都会因周围温度或介 质的物理变化而受到影响。在深埋管道中,若管道周边土壤 的水分交替改变、受植物根系影响或地下水产生改变都将可 能引起管道腐蚀。随着温度的升高,管道腐蚀的速率会更快。 而温度的高低和管道铺设的深浅正相关。因此,在埋设管道 时,务必要确定好预埋深度,尽可能减缓管道的腐蚀速度。

2.4防腐措施不到位

管道腐蚀问题是不可避免的,因此需要采取合理措施进 行防腐以促使管道防腐蚀能力的提高。但由于实际生活中石 油开采技术存在局限,加之我国对石油管道防腐工作并不重 视,管道防腐措施实施不到位,所使用的防腐技术相对落后, 因而严重影响了我国石油管道防护工作的进程,阻碍了石油 管道工程的发展。

3 石油管道腐蚀防护对策

3.1加入缓蚀剂

缓蚀剂是一种能在腐蚀介质中抑制腐蚀过程、减缓腐蚀 速率的物质,它对不同的介质会有选择性,具有一定的防腐 作用。因此在建设石油管道时,可以通过在一些特定管道加 入缓蚀剂的方法来控制管道的腐蚀程度,防止内壁腐蚀。目 前,加入缓蚀剂这种方法成本相对低廉,但是实施时工艺相 对较为复杂,因而会对工程生产造成较大的影响。所以,在 进行石油管道防护时,一般不能单一使用缓蚀剂,由多种金 属构成的石油管道需要配合使用不同种类的缓蚀剂来达到 防腐的目的。

3.2使用非金属管道

目前,中东许多地区的输油管道使用的都是玻璃钢管道, 而我国仅有极少数地方使用玻璃钢,并未广泛使用。玻璃钢 管道不仅双面防腐、质轻耐磨,而且不易结垢积砂,流体阻 力也非常小。在安装过程中,维护的工作量较小,具有较长 的使用寿命,对水源也不会造成污染。其缺点是抗破坏力差、 机械强度较弱、修复时间比较长,但总体而言综合效益优于 钢质材料,能够使管道使用期限得到有效延长。由于塑料管 材抗腐蚀性强,开发塑料材料管道也可以实现环保,它作为 新型石油管材具有很广的发展前途。以聚丙烯或高度聚乙烯 为基料的钢骨架复合管也是不错的选择,它兼具塑料管与钢 管两者的优点,双面防腐且内壁光滑,管道强度高、耐磨抗 压性强、绝热性能好,尤其是接头不会渗漏,操作相当方便。

3.3加强涂层防护

在管道内壁加强涂层防护是预防石油管道腐蚀的重要 措施之一。对于不同功能和不同输送介质的管道应当合理选 择不同种类的防腐涂料。防腐涂料主要涂在管道内壁,用以 阻绝金属和输送介质所造成的腐蚀,使内壁保持光滑,减 小水力阻力,防止管道内壁沉淀物的形成。在铺设埋地管道 及海底管道时,必须对管道使用有机或无机防腐蚀涂层。熔 结环氧粉末涂层、3层PE结构、煤焦油瓷漆等是现在国内 外比较常用的防腐蚀涂层。熔结环氧粉末物理化学性能较 好,适用温度范围较宽泛,与钢管结合后温度越高固化性能越好,而且耐酸碱腐蚀,能够在各种恶劣环境下使用。但是 抗紫外线和抗划伤能力较弱。3层PE结构防护是熔结环氧 粉末和高密度聚乙烯包覆二者优势的结合,具有高密度聚乙 烯耐损伤和环氧粉末固化性能好的优点,国内的大型石油管 道工程基本首选3层PE涂层。煤焦油瓷漆吸水率低、价格 实惠、耐细菌腐蚀、绝缘性好、使用寿命长,但机械强度较 弱,低温状态容易变脆,且所处的温度范围很小。

3.4采用阴极保护

阴极保护在目前使用较为广泛。它依据腐蚀中的电化学 原理,是一种通过给金属增加负电流使金属阴极化后抑制腐 蚀发展的电化学保护技术。石油管道腐蚀基本都属电化学腐 蚀,油气自身的氧化物质会与金属产生化学反应,造成管道 内壁腐蚀。因此可以采用阴极保护方法控制管道的腐蚀。阴 极保护包括牺牲阳极法和强制电流保护法。牺牲阳极法使被 保护的金属与可提供保护电流的金属相连,被保护金属被阴 极化从而减缓腐蚀速度。强制电流保护法相连的是外加电源 的负极。但由于受到现场环境的影响,而且操作相对复杂, 作业成本比较高,因此在实践中,国内对大口径长运输管道 多采用强制电流保护法,辅之以牺牲阳极法。比如管道进出 口在一些工艺站场可以安装电绝缘装置;在有大型河流穿过 的两河岸通过分别安装锌合金来牺牲阳极。生活中将涂层防 护和阴极保护结合使用也是一种既经济又有效的防腐措施。

3.5加强管道工程质量检测

一方面要结合外部环境对管道材料进行合理选择,另一 方面更要加强对石油管道防腐理论及技术的研究,加强对石 油管道工程质量的检测。石油管道的防腐工作与整个石油工 程的安全运输密切相关,它更关系到人们生命与财产安全, 关系到整个社会的经济发展。因此,需要建立专门的管道腐 蚀防护研究中心,加强对管道防腐监督工作的投入,通过建 立石油管道腐蚀质量防护评估体系,对每一项指标进行检 测,对管道工程的质量加以控制,准确掌握石油管道的地质 情况和周围的环境条件,从而减少因管道腐蚀而对工程质量 造成的不利影响。该防护系统同时也能起到监督检测的作 用,通过定期监测管道工程建设中的土壤以及防腐涂层的情 况,从而达到管道防腐的目的。

3.6对重点部位进行重点防护

造成石油管道腐蚀的原因多种多样,不同的环境条件会 对管道的不同部位造成不同的影响,因此需要在复杂环境中 针对管道的重点部位进行重点防护。管道腐蚀环境的复杂性 要求我们区别对待问题,从而加强对管道腐蚀重点部位的分 析和防护工作。比如,像弯头这类重要的部位需要进行经常性喷铀。对管道重点部位进行防护能够有 效减轻管道局部的腐蚀,从而令自然腐蚀穿孔的概率大幅度 减小。管道施工需要针对性进行防腐工作,这样才能使防腐 技术充分发挥作用,才能保证石油运输的安全与稳定。

4 结束语

伴随经济的快速发展,石油管道工程建设和防护问题备 受重视,石油管道运输的安全关系到人们的生命安全,也影 响着整个石油产业的发展。因此,为了推动整个石油管道事 业的快速发展,必须要加强管道防腐工作,采用新型材料, 掌握先进技术,建立起管道质量防护评估体系,促使管道防 腐性能的提高,不断完善管道管理机制。

参考文献

[1]李莹.浅谈石油管道腐蚀防护措施与研究[J].科技创业家,2013(01).

金属腐蚀与防护论文第8篇

关键词:管道 防腐 结构 涂料 阴极保护 缓蚀剂

流体输送用的管道大多处于复杂的环境中,所输送的介质也多有毒有害、易燃易爆和腐蚀性,因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔,造成泄露,不仅污染环境,甚至可能引起事故,造成危害。因此,防止管道腐蚀是管道工程的重要内容。

管道腐蚀的机理复杂,因数众多,但管道防腐技术应从以下几点考虑:

一、防腐结构

管道的结构是引起腐蚀的重要因素,如局部腐蚀、磨损腐蚀、缝隙腐蚀等。 管道在设计时,在用于电解质溶液的管道应尽可能用同种金属直接焊接,避免使用异种金属直接焊接造成的电偶腐蚀,当必须采用不同金属组合时,则采取必要的绝缘措施。单面焊接的管道焊缝必须焊透,不焊透的焊缝不仅影响管道的强度,也容易在管道内壁形成缝隙,造成缝隙腐蚀。管道内的介质在流动过程中会对管道造成磨损,在设计管道时,应考虑到流体在管道内流动状态,尽可能使其在管道内均匀流动,避免管道通路断面和方向的急剧变化,尽量降低压差和流速。流体中若含有固体颗粒,固体颗粒在流动过程中与管道内壁碰撞摩擦,会加速管道的磨损腐蚀,因此要尽量减少流体中颗粒物的含量。降低管道腐蚀,首先在设计时应采用对防止腐蚀有利的结构[1]。

二、防腐涂料

涂料均匀致密地涂敷在金属表面上,在金属表面形成一层保护膜,使其与腐蚀性介质隔绝,是管道防腐最基本的方法之一,目前国内外用于管道防腐的涂料主要有以下几类:

1.环氧树脂防腐涂料

环氧树脂防腐涂料被广泛用于管道内外壁防腐,具有附着力强、耐酸耐碱、收缩率低等优点,缺点是漆膜易粉化,耐候性差,特别是固化处理不好时,涂层耐水性差,膜易泛白,变脆。

2.沥青防腐涂料

沥青涂料原料易得,价格低廉,常温下耐稀酸和稀碱的腐蚀,漆膜干燥快,弹性好,常用作防水层。沥青涂料含有碳氢结构,能溶于部分有机物,在强氧化剂条件下易反应分解,且不耐有机溶剂,低温脆化。现有的定型产品,如煤环氧煤沥青,煤焦油瓷漆、石油沥青漆都是改性的沥青漆,目的是提高漆膜的硬度、耐温性、耐候性和附着力。沥青涂料的主要用途是防水及地下管道的防腐,用于地下管道防腐时,通常配合采用玻璃布包覆。

3.漆酚防腐涂料

漆酚涂料是生漆经过脱水缩聚,用有机溶剂稀释而成,与生漆相比,毒性小,干燥快。漆酚涂料耐酸、耐碱、耐氨、耐水,可作为氨气、氨水、氯气和硫化氢气体的防腐涂料,也可作为地下管道的防潮、防腐涂料。

4.聚氨酯防腐涂料

聚氨酯涂料耐酸、耐碱、耐油、耐水并且耐磨性也较好。作为防腐涂料,主要是单组份的湿固化型,和双组份的催化剂固化型及羟基固化型。为了改善某些性能,常和环氧树脂、沥青等混合使用。自制的聚氨酯沥青漆,漆膜固化快、耐水性好,可用于电站压力输水管内壁、油田注水井地下钢管内壁防腐。

5.烯烃树脂防腐涂料

烯烃树脂防腐涂料主要是以含有乙烯或丙烯分子结构的树脂为原料,再加上改性树脂、填料等制成的涂料,耐水、耐酸、耐碱、耐候性均好。

6.过氯乙烯树脂防腐涂料

过氯乙烯涂料是一种广泛地应用于化工管道防大气腐蚀的涂料。其缺点是与管道的附着力差,为了提高其附着力,常用环氧树脂改性,取得了一定的效果。

7.氯化橡胶防腐涂料

将天然橡胶或合成橡胶经过氯化反应后制得的氯化橡胶溶在有机溶剂中,即制得氯化橡胶涂料。其特点是能够较耐稀酸和稀碱的腐蚀,抗渗透性好,阻燃,一般用于大气防腐蚀,效果较好。

8.高温防腐涂料

高温防腐涂料主要是有机硅树脂耐热涂料,使用温度可达500℃,优点是耐水、耐腐蚀、耐候性较好。缺点是附着力差、价格贵,含铅粉的产品需要烘干。

9.富锌防腐涂料

富锌涂料有无机富锌涂料和有机富锌涂料两种。无机涂料由锌粉、硅酸钠(水玻璃)和固化剂等组成;有机涂料由锌粉、树脂(主要是环氧树脂)。富锌涂料防腐原理主要是锌粉对钢铁材料能起到阴极保护的作用,因此适用于水、海水、油、海洋大气的防腐蚀。在酸、碱介质中不宜使用。

10.水泥砂浆

水泥砂浆主要作为给水管道的内衬涂料,在管道内壁形成一层保护膜,防止介质与管道直接接触而引起腐蚀。其特点是经济、无污染。目前已有聚合物水泥砂浆等改性品种,可适用于热水、海水、污水等管线,并可抑制微生物和苔藓植物的生长。

三、阴极保护防腐

管道在流体输送过程中可能与所输送介质或者管道外的环境形成原电池结构,原电池环境的存在会加快管道的腐蚀速度,改变金属相对于周围介质的电极电位,可以使金属免受腐蚀。这种方法是通过获得外部阴极电流的方法将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀。外部阴极电流可以通过外加电源法和牺牲阳极法得到。

外加电流法是利用直流电源,负极接于被保护管道上,正极接于阳极地床。电路连通后,管道被阴极极化。当管道对地电位达到最小保护电位时,即获得完全的阴极保护。

牺牲阳极法是采用比被保护金属电极电位更负的金属与被保护金属连接,两者在电解质溶液中形成原电池。电位较负的金属(如镁、锌、铝及其合金等)成为阳极,在输出电流的过程中逐渐损耗掉,被保护的管道金属成为阴极而免遭腐蚀,电位较负的金属为牺牲阳极,所以称牺牲阳极的阴极保护法。

对于施加阴极保护的管道不仅要考虑经济合理,还要考虑技术上的可行性,技术上要满足以下条件:

1.保证管道的导电性

2.保证管道的覆盖层要有足够的电阻

3.保证管道与其他低电阻接地装置的电绝缘性。

阴极保护防腐技术已经被广泛的用于地下管道及水下管道,其与防腐涂料联合使用后,克服了单独使用防腐涂层容易产生针孔及脱落的缺点,而在阴极保护管道上添加防腐涂层使其只需保护针孔和局部脱落的位置,耗电量降低,提高了经济效益。

四、缓蚀剂保护防腐

在腐蚀性介质中加入一种或几种物质,使得金属的腐蚀速度大大降低,这种保护金属的方法保护技术是缓蚀剂保护技术。对于金属管道来说,缓蚀剂防腐是通过工艺操作过程中添加缓蚀剂,在金属表面上生成了起隔离作用的吸附层保护膜,从而达到防腐的效果。工业上特别在高含硫的石油和天然气的采输系统;常、减压炼油装置;乙烯裂解装置中的工艺水系统;冷却水系统中使用的较为广泛。

目前,管道防腐的处理方式主要是以涂料为主,阴极保护为辅,选择合适的涂料是管道防腐的关键。传统涂料的特点是适用性差,环保性差,未来防腐涂料的发展将向适用性广,环保型方向发展。

参考文献