金属腐蚀分析

金属腐蚀分析（精选十篇）

金属腐蚀分析 篇1

根据立式金属罐腐蚀失效原因可分为罐顶腐蚀失效、罐内附件腐蚀失效、罐底边缘板腐蚀失效。

(1) 罐顶腐蚀失效

因罐顶腐蚀原因造成的金属罐检修主要表现在原油储罐上, 调研发现2000年之前所建的原油储罐罐顶内表面均出现不同程度腐蚀, 其中坪桥集中处理站的2具3 000m3沉降罐, 王窑集中处理站4具5 000m3净化油罐罐顶腐蚀最为严重。

王窑集中处理站4具净化罐于1989年建成后投入使用, 2005年4具储罐均出现不同程度的层状腐蚀, 存在一定的安全隐患, 对日常生产和员工操作造成了较大影响。图1为王窑站3号罐清罐后罐顶腐蚀情况图片。

坪桥集中处理站2具沉降罐于1996年建成投产, 在2006年维护作业过程中, 发现2具沉降罐罐顶存在着较为严重的腐蚀穿孔现象, 腐蚀孔径在20～50mm之间, 经检测罐顶钢板部分厚度仅为1mm左右。图2为坪桥站拆除的罐顶内表面腐蚀情况照片。

(2) 罐内附件腐蚀失效

罐内附件腐蚀失效主要表现在金属储罐内加热盘管腐蚀失效及沉降罐、除油罐内集水管线的腐蚀结垢失效等。现场运行经验表明加热盘管的平均使用寿命不足2a, 沉降罐、除油罐内集水支管的有效使用周期仅为2.5a, 安塞油田在用内部装有加热盘管的储罐80%以上已失去加热功能。图3为坪桥站7号沉降罐内加热盘管使用2a后腐蚀情况照片, 该套加热盘管在使用10个月后便发生蒸汽泄露。

图4为使用2a后除油罐集水支管腐蚀结垢情况, 由于普通钢管内表面未进行防腐处理, 其在原油脱出水中腐蚀速度较快, 腐蚀产物附着在金属表面加速了污垢的聚集, 导致集水支管内经逐渐减小, 脱水速度也随之减小, 当除油罐输入液体速度大于输出液体速度时便发生溢罐事故。目前, 安塞油田12具除油罐中已有8具因出水不畅停止使用, 平均使用寿命不足2.5a。

(3) 罐底边缘板腐蚀失效

罐底边缘板腐蚀实效主要表现为一些罐底基础较低, 基础与罐壁之间缝隙较大, 收发油作业较频繁的立式金属罐。目前, 因罐底边缘板腐造成的大罐检修作业在安塞油田相对较少, 但现场调研发现大部分罐底边缘板均未采取有效的防腐措施, 罐底边缘板出现不同程度腐蚀, 存在一定安全隐患。

1 立式金属罐腐蚀原因分析

1.1 罐顶腐蚀原因分析

目前国内外关于原油储罐罐顶腐蚀原因的研究可概括为以下3方面。

(1) 氧化反应是引起金属腐蚀的起因。致密的金属表面由于金属本身钝化作用一般不会发生腐蚀现象, 但长时间暴露于空气中, 就会在其表面形成约30μm厚的氧化层。如果在钢材制作初期防腐作业除锈不彻底, 导致部分防腐层脱落后, 锈层在潮湿的条件下可做为氧化剂, 发生阴极去极化反应 (1) , 阳极铁发生溶解反应 (2) , 当锈层干燥时, 游离状态下的氧容易与其表面接触, 黑色Fe3O4又被渗人锈层的氧重新氧化成Fe2O3, 反应 (3) 循环进行。同时蓬松的锈层又为金属的电化学反应创造了条件[1]。

(2) CO2和H2S等酸性气体共存是造成罐顶腐蚀加速的主要原因。实验室研究证明, 在5%的NaCl水溶液中纯的H2S腐蚀速率为0.590mm/a, 纯的CO2腐蚀速率为0.285mm/a, H2S腐蚀速率的是CO2的2倍, 两者在一定比例范围内具有相互促进作用[2]。H2S和CO2对金属有腐蚀作用主要是因为当2种气体溶于金属罐罐顶表面水膜后便形成酸性溶液, 微溶于水的H2S对罐顶钢板可以形成2方面的腐蚀:均匀腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀的形式包括氢鼓泡、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂和应力导向氢致开裂;Fe在和S、O共同存在的条件下, 也可形成Fe3+和SO42-的深红色络合物, 并产生层积, 也就是我们常见的铁锈。

(3) 微液滴现象与电化学过程密切相关。原油液面与油罐内顶之间的气体层含有水蒸汽、氧、二氧化碳、挥发酚等, 它们对油罐内顶有一定的腐蚀作用。水蒸汽在罐顶凝聚成水膜, 使罐顶长期与水溶液接触, 加速了腐蚀的进行。微液滴现象是一种与大气腐蚀电化学过程密切相关的现象, 测定主液滴周围的电位分布显示, 微液滴只在表面的正电性区域出现, 火山形电位分布的峰宽的变化速率与微液滴的扩展速率近似相等。同时, 电化学极化实验结果表明, 微液滴的成核速率随极化电流的增加而线性加速, 由主液滴中央与边缘之间存在的电位差而形成的腐蚀电流是微液滴形成和扩展的最直接推动力[3]。

由图2中a图可见, 罐顶腐蚀产物为褐色千层饼状蓬松产物, 腐蚀具有不均匀性, 罐顶朝阳部分腐蚀情况较朝阴面腐蚀严重, 防腐层未脱落部分基材基本没有被腐蚀, 腐蚀产物对基材基本不具有保护作用。

实验室化验腐蚀产物主要为Fe3O4和Fe2O3[4], 由于腐蚀的不均匀性, 腐蚀产物在钢铁表面的区域覆盖程度不同, 不同覆盖程度的区域之间形成具有很强自催化特性的腐蚀电偶。另外由于孔隙内水份含量大, 闭塞电池效应很强, 形成孔外大阴极, 孔内小阳极, 促进孔底Fe原子的溶解。由此可见, 防腐层脱落后使基材直接处于罐内酸性油气环境中形成原电池反应是造成罐顶腐蚀的主要原因。

1.2 罐内附件腐蚀失效原因分析

清罐检修时发现蒸汽加热盘管腐蚀失效点多集中在管线后半部分较低位置。造成这种现象的主要原因是当蒸汽进入盘管后, 随着热量不断传递给罐内原油, 冷凝水在上部蒸汽的推动下, 以比自流快得多的速度流向出口, 极易产生水击现象, 使得管线截面下部流体冲刷磨损量大于上部出口, 冷凝水愈多, 对盘管的冲刷磨损能力愈大, 因而愈接近管线低端出口冲刷磨损量愈大。盘管运行时, 对盘管的损害主要是冲刷磨蚀及均匀腐蚀。

研究表明, 蒸汽回水管线内壁腐蚀的主要原因是氧腐蚀和酸腐蚀。锅炉给水中的溶解氧经加热从水中逸出而被水蒸汽带走, 造成管线内壁氧腐蚀。水中的溶解氧含量和锅水的Cl-含量是影响氧腐蚀的主要因素。给水的溶解氧含量越高, 氧腐蚀越严重;锅水的Cl-含量越高, 水的电导率越大, 氧腐蚀速率越快。水质分析结果表明, 锅水Cl-含量在280mg/L以下, 对管线氧腐蚀影响较小, 而给水的溶解氧含量在0.05mg/L以上, 超过了国家规定的给水溶解氧含量标准。因此, 给水的溶解氧含量较高是导致蒸汽回水管线内壁氧腐蚀的主要因素。锅炉给水pH=7进入锅内受热分解后炉水pH=10。蒸汽凝结时, 二氧化碳溶解在凝结水中, 使回水的pH值降低, 造成回水管线酸腐蚀。

1.3 罐底边缘板腐蚀原因分析

储罐边缘板在整个罐结构中的作用十分重要, 底部边缘板腐蚀失效是储罐使用过程中的一个重大安全隐患。但由于罐底基础建设不合理或防腐不到位, 导致边缘板极易发生腐蚀, 图5为使用12a的3 000m3沉降罐罐底边缘板腐蚀情况照片。

由图5可见罐底边缘板腐蚀产物呈现褐色, 实验室分析其成分主要为Fe2O3, 造成罐底边缘板腐蚀原因主要有以下3个方面。

(1) 土壤腐蚀。储罐基础以砂层和沥青砂为主要构筑物, 罐底钢板坐落在沥青砂面上。在日常生产过程中, 可能出现因罐周围基础散水与罐底外侧边缘板连接处密封不严、罐区排水设计不合理, 导致边缘板附近土壤在阴雨季节水份含量超标, 在有空气的条件下形成吸氧腐蚀;同时常规的保温材料易发生吸水现象, 部分水层不能及时排出而粘附在罐壁和保温层之间, 造成壁板的底部腐蚀。

(2) 氧浓差电池腐蚀。在边缘板附近由于散水与边缘板连接处密封不严, 外侧边缘板和内侧边缘板, 由于氧气含量差异, 也会引起氧浓差电池, 这时内侧边缘板成为阳极而被腐蚀。

(3) 应力腐蚀。目前, 国内立式油罐基础顶面的形状均为正圆锥形, 目的是当罐基础沉降稳定后仍能保持这个形状, 以减小基础沉降后罐底钢板的变形。通过罐底板检修作业现场勘察发现, 中心高、4周低的形状在基础沉降后将不能保持。基础发生沉降时, 罐底板的面积大于油罐基础的表面积, 沉降后部分罐底板出现腾空现象。这种现象的出现导致大罐在油品收发作业中罐底板形状出现频繁变形, 由于底部边缘焊接处对罐底变形具有自限性, 便会产生极强的屈服力[5]。另外油罐底部由于受到静水压力作用而产生很大的边缘效应。在边缘应力的作用下, 罐壁与罐底边缘板连接区域容易发生断裂, 严重影响油罐的使用安全。

2 立式金属储罐防腐及检修作业的几点建议

针对原油储罐的腐蚀特点及目前油田大罐检修作业的施工特点, 对今后大罐检修作业过程中的防腐及改造作业提出以下几点可行性建议。

(1) 新换罐顶的防腐作业。内表面采用玻璃钢防腐工艺, 外表面继续沿用原工艺。施工作业中严格做到内外表面喷砂除锈, 压风机表面除尘, 表面粗糙度达到Sa2.5级标准, 玻璃钢防腐层严格落实一底三布三胶二面施工工艺, 玻璃丝布搭接宽度不得少于50mm, 不得延罐顶焊缝进行搭接, 玻璃钢表面不得有气泡或囊肿现象。

(2) 罐底边缘板防腐作业。罐底外侧边缘板、罐壁外壁0.5m以下采用玻璃钢防腐, 作业时内外侧边缘板焊缝处应用动力工具将铁锈及焊渣彻底清楚, 玻璃丝布与基材紧密接触, 避免罐壁与罐底连接处出现囊肿。

(3) 除油罐集油槽、水箱、中心反应桶等基材2表面均要进行玻璃钢防腐。

(4) 散水修复作业。施工作业时将破损的散水彻底清除, 延散水弧方向每各5m预留一轴向水泥膨胀空隙, 空隙用橡胶条填充, 密封胶密封;散水高度略低于外侧边缘板高度, 中间空隙橡胶条填充, 密封胶密封, 边缘板防腐层上覆环氧煤沥青防水层。

(5) 原油储罐内加热盘管改造时采用新型防水击加热盘管, 加热盘管以20#钢为基材, 并采取内壁双金属 (1Cr18Ni9Ti合金材料) 衬里, 外壁玻璃钢防腐。并通过支撑设计一定倾斜度, 避免加热盘管在罐内出现局部偏低现象影响冷凝水自然排出, 同时加装冷凝水出口端疏水阀。

(6) 沉降罐集水管线及除油罐内喷淋管线、集水管线、呼吸管改用ABS管材, 由于ABS管材内壁比较光滑可减缓形成水垢时间, 同时在大罐清罐过程中ABS管材可重复利用。

参考文献

[1]赵麦群, 雷阿丽.金属腐蚀与防护[M].北京:国防工业出版社.2002.9:77.

[2]吴荫顺.金属腐蚀研究方法[M].北京:冶金工业出版社.1993.5:182.

[3]张际标, 王燕华.微液滴现象与大气腐蚀[J].中国腐蚀与防腐学报, 2006, 26 (5) .

[4]吴荫顺.金属腐蚀研究方法[M].北京:冶金工业出版社, 1993.5:34.

金属腐蚀与防护概述 篇2

一、无铬钝化处理技术

1.钼酸盐、磷／钼酸盐钝化处理

钼与铬同属ⅥA族，是一种有希望替代铬酸盐的物质。钼酸盐早已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂。英国Loughborough大学的Bijimi等研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性和锌表面的化学浸泡处理。在腐蚀试验中，钼酸盐转化膜的耐蚀性不如铬酸盐转化膜。近年来的研究表明在磷/钼酸盐钝化液中掺杂有机/无机缓蚀剂，能更进一步提高转化膜的耐蚀性。宫丽等采用在钼酸盐钝化液中加入适量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)盐等添加剂，对钼酸盐钝化膜改性的Mo-P-Si-Ti复合钝化膜，并讨论了钝化膜的成膜机理和防蚀机理。

2.硅酸盐钝化处理

硅酸盐处理具有成本低、钝化液稳定性好、使用方便、无毒、无污染等优点，但耐腐蚀性能较差。为了增强膜层耐蚀性，钝化液中常加入一些有机促进剂，如水溶性阴离子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土盐钝化处理

金属的稀土钝化处理方法通常比较简单，一般只要将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间（化学浸泡法）或将金属作为阴极通电极化（阴极极化法），便可使金属钝化，即在金属表面形成稀土钝化膜，钝化过程的工艺条件对稀土转化膜的形成及其性能有很大影响。

（1）化学浸泡法。化学浸泡法即将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间完成钝化的方法。钝化时所用的钝化处理溶液有两类：一类是单一的稀土盐溶液(有时含有NaCl)；另一类是溶液中除含有稀土盐外，还含有强氧化剂和成膜促进剂或辅助成膜剂等添加物。

（2）阴极极化法。阴极极化法是将置于稀土盐溶液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理的方法。该方法能在较短时间内使金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有氢气析出，使转化膜出现较多微孔，且与金属层的结合强度低，进而导致稀土转化膜的耐蚀性下降。阴极极化法处理后得到的稀土转化膜耐蚀性低于化学浸泡法，因此阴极极化法应用很少。

4.钨酸盐、钛、锆、铪系钝化处理

含锆溶液代替铬酸盐用于铝基表面的预处理已被确认，锆基无铬钝化液也可处理锌基表面，作为涂漆的前处理，而一般不作为最终处理。锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。锆系处理铝合金的耐腐蚀能力同铬酸盐接近。

5.硅烷钝化处理

硅烷特殊的结构特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me(Me表示金属)化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的化学结合力。

以硅烷为主的金属表面防锈技术具有以下优点：工艺过程简单，无毒、无污染，适用范围广，成本低，防腐效果优于传统的磷化、钝化工艺，经硅烷处理过的金属表面对有机涂层的胶粘性能优异。如能实现工业化生产，必将对金属材料表面处理行业带来深远的影响。

二、硅烷偶联剂简述

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钦酸酯偶联剂、铝酸酷偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。其中，硅烷偶联剂(Silane coupling agents，简称“SCA”或“硅烷”)是应用最早、最广泛的偶联剂，它发展至今已有近70年的历史。现在，硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的连接表面，己经被广泛应用在汽车、航空、电子和建筑等行业中。

三、金属表面硅烷化的研究进展

硅烷偶联剂并非一种新材料，但其用于金属防腐和金属材料表面预处理中却是一个新兴的领域。以硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术能满足以下几个要求：

化学药品和处理步骤经济合理；

无环境污染；

在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力；

能使金属表面钝化。

金属腐蚀分析 篇3

随着近年来我国社会经济的快速发展, 以及工业生产行业的发展壮大, 有色金属工业固体废弃物的类型和数量都在逐年增加, 有色金属工业固体废弃物的来源较多, 主要包括:化工厂的化工渣;发电厂的粉煤灰, 炉、窑、灶的煤渣;金属冶炼厂的冶炼渣等等, 传统的有色金属工业固体废弃物处置方法包括填海、倒入大江大河等, 然而, 固体废物的长时间露天堆放会对环境产生较为严重的影响, 因此, 对有色金属工业固体废弃物进行密切监测, 采取科学有效的处理措施, 避免破坏环境卫生, 逐渐成为环境管理部门关注的焦点。

1 固体废物处置现状

1.1 冶炼工业固体废物的处置

冶炼厂生产过程中会形成包括污泥、烟尘、熔炼炉渣等在内的多种废渣, 利用后处置是现阶段较为常用的处置方法, 而对于危险程度较高的固体废物, 则通常指定有资质的单位进行针对性处理, 但通常存放于固体废物建渣场内, 现阶段, 固体废物建渣场的设计建设均采用了较为先进的淋溶水收集处理技术和防渗措施。

1.2 矿山固体废物的处置

(1) 尾矿库。选矿过程中通常会形成部分尾矿, 而无法利用的尾矿则需要建库统一存放和处置, 所以, 尾矿库指的就是用于堆存选矿尾矿的库。现阶段, 通常使用山洼建库的方式建设尾矿库, 工程设施主要涉及回水设施、放矿设施、排水构筑物、堆积坝、基本坝等。尾矿中砷、铅、硫等有害物质的含量较高, 且尾矿浆p H值通常大于9, 因而有必要采取适当的防渗措施。

(2) 废石场。采矿工程施工过程中所产生的废石渣土, 需要在采区边界外选择适当的位置进行堆存。部分废石可以堆浸回收或是充填井下, 而大多数的废石则需要建设专门堆场进行适当的堆放和处理。然而, 废石场的建设易造成水土流失, 且占地面积较大。经雨水淋溶后, 重金属矿山废石会发生氧化, 进而形成重金属水污染, 所以, 有必要根据危险废物鉴别技术, 根据国家相关污染控制标准, 对Ⅱ类一般固体废物或是危险废物的废石进行相应的淋溶水收集和防渗处理。

2 有色金属工业固体废物处置技术展望

2.1 有色金属工业固体废物利用技术

根据国家固体废物资源化“十二五”规划的相关固定, 有色金属工业固体废物资源化开发利用主要表现在下述几个方面: (1) 水泥生产中铜熔炼渣选铜尾矿再选铁及尾矿的利用。优质强氧化熔炼炉渣含有大量的铜, 需利用炉渣贫化将铜回收, 选矿贫化和电炉贫化是现阶段较为常用的处置技术, 该方法的应用有助于渣铜含量的减少。 (2) 规模化消纳技术和赤泥低成本脱碱技术。赤泥多组分预处理或脱碱回收后, 可用于复合肥、流化床脱硫材料、路基固结材料、环保修复材料、环保建材等的生产。 (3) 全尾矿胶结充填技术。大泵量高浓度井下输送设备开发和全尾矿胶结生产高效胶凝充填材料技术也是近年来坑采矿山尾矿处置技术的主要发展方向。

2.2 固体废物无害化处置技术

(1) 废水处理泥渣。按照废渣的鉴别结果和性质采取相应的废水处理渣处置技术, 根据危险废物填埋污染控制规定和一般固体废物处置要求进行相应处理。按照条件送尾矿库堆存矿山废水处理渣, 废水处理渣在进入加工厂和冶炼厂进行处置前, 通常需要进行相应的固化预处理, 并按照危险废物的需要, 经定化/固化预处理后置于渣场。

(2) 冶炼渣。按照废渣的鉴别结果和性质堆放废弃的冶炼炉渣, 根据《危险废物填埋污染控制标准》 (GB 18598-2001) 或《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》 (GB 18599-2001) 的相关规定加以处理。

(3) 赤泥处置。氧化铝生产所用赤泥的主要包括Al2O3, Fe2O3, Si O2, Ca O等。赤泥附液p H值通常在13~14。受到赤泥产品使用和销售的限制, 赤泥通常需要进行建库存放。因为赤泥固结快本身具有较强的防水效果, 因而干式堆存不会对地下水造成不良影响, 拜耳法赤泥是现阶段最为理想的处置技术。

(4) 选矿尾矿处置。若没有选矿尾矿利用技术, 其通常需要存放在尾矿库内。在设计建设尾矿库时, 需要严格执行《尾矿设施设计规范》的相关规定。根据《危险废物鉴别标准》的要求, 对Ⅱ类尾矿一般固体废物进行相应的防渗处理。

(5) 采矿废石处置。现阶段, 采矿废石的处理方法通常为就近堆放, 根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》 (GB 18599-2001) 和《有色金属矿山排土场设计规范》 (GB 50421-2007) 的相关规定, 对废石场进行设计建设和地址选择。对于《危险废物鉴别标准》认定为Ⅱ类一般固体废物的废石, 其所堆放的废石场需加强防渗处理, 对于危险程度较高的废弃物, 需要根据《危险废物填埋污染控制标准》的规定, 首先进行无害化预处理。

2.3 管理支持

(1) 监督和管理。建立现场检验检查、在线申报登记和固体废物台账相结合的监督和管理制度。

(2) 技术经济。相关部门应逐步建立完善有色金属工业固体废物利用减税政策, 加强有色金属工业固体废物无害化处置设备和技术的开发力度, 并采取一定的低息贷款优惠和财政资金支持措施。

(3) 标准、法规、政策。现阶段, 我国仅仅推行了城市污水处理污泥污染防治技术和相关政策, 而对于污染风险较大、数量不等、种类繁多的有色金属工业固体废物, 相关措施和政策仍然有待于进一步完善, 尤其是固体废物处置分类技术规范的制订以及废石、尾矿、炉渣等鉴别标准的研究。

结语

随着近年来我国科学技术的快速发展, 以及工业生产规模的日渐扩大, 有色金属固体废物的综合利用也实现了相应的发展, 例如, 化工渣中铬渣具有较强的毒性, 因而仅有少量可用于玻璃着色剂, 多数仍然需要在人迹罕至的废物厂矿院内或是山谷地进行堆放;化工渣中硫铁矿渣可以用于制砖, 电石渣可以中和酸性废水或是用于筑路;煤渣能够代煤再燃烧或是用于制砖等等。通过综合的处理和利用, 能够最大限度地减少有色金属工业固体废物, 实现其减量化和资源化, 防止有色金属工业固体废物危害环境。

参考文献

金属结构防腐蚀涂装的管理探讨 篇4

关键词：金属结构；防腐蚀涂料；管理

中图分类号：TV34 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0130－02

金属结构的锈蚀，无论是在静态还是动态，每时每刻都在进行。由于漆膜的失效出现锈蚀斑点，斑点电位差加大了电化学反应速度，锈蚀会不断扩大，出现锈蚀深坑，个别部位甚至出现锈穿孔，使钢结构加速折旧，缩短了使用寿命，危及建筑物的安全。

水电站和火电站都有大量的金属结构件，其大多处于水下或干湿交替的工况条件，不易维修或检修，维修成本费用也较高。因此，对金属结构提出了可靠和长效保护的防腐蚀要求。

一个科学的防护体系得以发挥，应具备相应的科学涂装工程管理程序和质量保证体系，本文结合金属结构防腐蚀工作管理和质量控制的经验，探讨在防腐蚀施工过程中的管理工作及质量控制要点，希望对从事水电站建设的防腐蚀施工人员有所帮助。

1 防腐蚀涂装的施工管理

1.1 施工前准备阶段的管理

根据水电站或火电站工程金属结构的防腐蚀保护年限和防腐蚀措施的技术要求以及运行的工况和自然环境条件，确定金属结构的涂装配套体系。

1.1.1 防腐蚀施工队伍的选择和管理

防腐蚀施工合同大多是在主合同下的分包合同，选择合格的防腐蚀施工队伍是业主和各主承包商的重要工作。防腐蚀施工单位应取得国家有关部门颁发的且处于有效期内的资质证书并配备满足生产的施工设备。质检人员应具有国家有关部门颁发的资质证书；操作人员应经过培训，考试合格持证上岗。

1.1.2 防腐蚀施工的涂装材料选择和管理

要达到设计要求下的防腐年限和涂装效果，选定涂装材料及供货厂家，是业主和承包商施工前首要考虑的工作。应按涂装技术要求挑选涂装材料的供货厂家，选用的涂装材料应符合国家标准要求。

1.2 施工阶段的管理

1.2.1 施工工艺的制订

应根据工程防腐蚀标书的规定和不同的涂装配套体系，制订涂装施工工艺规程，报监理工程师批准后，方可进行涂装施工。

1.2.2 施工过程质量管理

建立质量三检制度，严格进行施工过程中的质量控制，具体控制方法和措施见下文。

2 防腐蚀涂装的质量控制

2.1 表面预处理质量控制

通过各种因素对涂料层寿命影响的统计分析，在热喷涂中，表面预处理对涂膜寿命的影响程度约占49.5%。在涂料涂层施工中，表面预处理对涂膜寿命的影响程度约占40%。因此，钢材表面预处理质量的控制是确保涂层防腐蚀性能最关键的环节。

表面预处理质量控制要点：①除涂层修补外，应采用喷射方法进行表面预处理。②喷射处理所用的磨料必须清洁、干燥。③喷射处理前应仔细清除焊渣、飞溅附着物，磨平焊疤、毛刺等，并清洗基体金属表面可见的油脂及其他污物。④喷射处理所用压缩空气，应经冷却装置及油水分离器处理，以保证压缩空气的干燥、无油，空气压力在0.4～0.6 MPa范围内。⑤喷射处理后的金属表面清洁等级为：涂料涂装应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级》（GB8923－88）中规定的Sa2.5级；热喷金属涂装应达到Sa3级；与混凝土接触的金属表面应达到Sa2级。对于需要局部修理的涂层和无法进行喷射处理的部位，允许采用手工和动力工具除锈，其表面清洁度等级应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级》（GB8923－88）中规定的St3级。⑥喷射处理后的表面粗糙度值为：涂料涂装的Ry应在60～90 μm范围内。⑦喷射除锈时，施工环境相对湿度应不大于85%，金属表面温度应不低于露点以上3 ℃。推荐采用封闭式车间进行涂装施工，以便有效地控制环境条件，确保质量。露天施工时，雨、雪、降露和高温天气不得进行涂装施工。

2.2 金属热喷涂层质量控制

（1）热喷涂施工大多为手工操作，受客观因素影响较大，且涂料封闭后表面预处理及喷涂质量将被“隐蔽”起来，因此，防腐施工单位对每道工序都必须严格把关。

（2）金属喷涂工艺可采用电弧喷涂或火焰喷涂，应优先采用电弧喷涂，对于个别电弧喷涂较难施工的部位可采用火焰喷涂进行补修。金属表面经喷射除锈检查合格后，应尽快进行涂覆，其间隔时间根据环境条件一般不超过4～8 h。金属热喷涂后，尚有余温时再进行封闭涂料的涂装。

2.3 涂料涂层质量控制

通过各种因素对涂料层寿命影响的统计分析表明：在涂料涂层中，表面处理对涂膜寿命的影响程度约占40%，合理的配套设计对涂膜寿命的影响程度约占20%，膜厚对涂膜寿命的影响程度约占20%，施工因素（环境、间隔时间等）对涂膜寿命的影响程度约占20%。

因此，在施工过程中应严格按照涂料的技术要求进行，且必须达到设计要求的膜厚。

涂料喷涂时应采用高压无气喷涂。前一道漆膜达到表干后，再进行下一到涂料的涂装，各层涂料的涂装间隔时间应遵守涂料生产厂的规定。

目前我国一些水电站工程的金属结构防腐涂料采用重防腐涂料，这种涂料具有厚膜化、长效保护、适合严酷腐蚀环境、对表面处理要求严格等特点。在重防腐涂料的涂装质量控制中，其涂层厚度和涂层的机械损伤为控制重点，原因如下：

（1）根据介质在涂层内的扩散渗透（分子水平上的扩散）理论，腐蚀介质到达金属基体表面的时间t为：

t＝L2/6D（单侧浸泡渗透扩散）

式中，L：涂层厚度，m；

D：扩散系数，m2s－1（取决于涂层、介质结构、扩散压和温度等参数）。

由上式可知，防腐介质到达金属基体表面的时间与涂层厚度的平方成正比（即厚膜保证长效防腐的原理），所以，保证设计要求的膜厚是涂装质量控制的重点。

（2）根据介质在涂层内的毛细扩散理论，腐蚀介质在涂层内物理结构缺陷（微孔、裂纹及空隙等）上的扩散速度比分子水平上的扩散速度快成千上万倍，所以，腐蚀介质沿物理结构缺陷的毛细扩散将大大抵消增加膜厚而延长扩散时间。因此，在施工过程中，应从下列3种途径来避免涂层出现毛细扩散：①杜绝涂层的机械损伤，仔细查找涂层的机械损伤并对其进行修补，对完工的产品进行必要的保护。②涂层施工过程中严格管理，避免操作不当造成的涂层内部缺陷，此类缺陷在涂层施工完成后往往不易检查。③控制涂料配方中的PVC（颜料体积浓度），令其低于CPVC（临界颜料体积浓度）。

3 展望

高固体份或无溶剂是重防腐涂料的发展趋势，同时也给涂料加工和施工提出了新的课题。

涂料仅是半成品，必须有良好的表面处理、严格的施工管理和科学的涂层质量检验才能取得良好的防腐蚀效果。

Anti－corrosion Coating Metal Structure of the Management

Chen Muduo

Abstract: Corrosion of metal structures with work experience in management and quality control, corrosion of the construction process in the management and quality control points, the construction of hydropower stations want to help anti－corrosion work.

金属设备的防盐雾腐蚀 篇5

沿海地区的金属设备和材料主要受到海洋大气、雨雪以及凝结水的侵蚀, 其中海洋大气中的高浓度盐雾是造成电气、机械设备腐蚀的一个重要因素。盐雾对金属设备的腐蚀直接影响了设备的性能及使用寿命。越来越多的国家和地区重视这个领域的研究, 国内许多研究机构和公司也投入了大量的人力物力进行研究。本文围绕近年来盐雾腐蚀的研究动态和发展趋势进行详细阐述。

1盐雾腐蚀机理

在大气当中, 盐雾对于设备造成的腐蚀最主要的原因就是其中所含的各种盐分。在海洋当中的盐雾具有与海水相类似的特点, 其中大量的氯离子会对机器设备造成腐蚀。盐雾对金属的腐蚀是一种电化学反应, 通过原电池腐蚀:在阳极上, 金属具有很强的负电性, 容易失去电子成为金属的阳离子, 成为水化离子进入到溶液当中, 这样就会在金属上面留下很多的电子。 (Me代表金属) :

上述反应的总反应式为:

在阳极上面, 保留着阴极上面剩下的电子, 通过氧化过程成为氢氧根离子:

电解液当中, 氯化钠离子通过离解成为钠离子 (Na+) 和氯离子 (Cl_) , 而剩下的氯离子和金属的离子以及氢氧根通过相互反应成为金属腐蚀物:

盐雾对金属的腐蚀, 不仅包含了盐雾以电解质的形式加速了腐蚀, 还有溶液当中腐蚀介质氯离子的作用。氯离子的水和能很小, 易被金属表面所依附, 而且氯离子的离子半径非常小 (只有) , 穿透能力很强, 易通过金属的氧化层进入到金属的内部, 并排挤氧化物中的氧在吸附点上面成为具有可溶性质的氯化物, 这样就会破坏了保护膜, 使其出现小孔, 加速了金属的腐蚀。

此外, 盐雾腐蚀金属还与盐雾中的溶解氧有关。盐雾是非常小的液滴, (直径只有几个微米) , 与同体积的盐水相比, 盐雾接触空气的面积更大, 溶解氧也就更多。众所周知, 氧能够使金属表面的阴极极化, 对于腐蚀物的腐蚀速度加速, 而且更加剧烈。此外, 在金属表面有一层液膜, 伴随着溶液的不断流淌, 其中的含氧量始终保持在与空气饱和程度相一致, 也使得腐蚀作用得以继续。当金属表面的薄膜越来越薄, 氧透过水膜到达阴极的速度加快, 一旦模层的厚度到达最大, 氧就难以到达阴极, 电化学反应速度不会随着离子的增加而加快。正因为上述原因, 盐雾腐蚀比盐水的腐蚀更强。

2 盐雾腐蚀研究方法

盐雾的试验方法分为静态试验方法和动态试验方法。

静态实验方法

采用盐雾箱, 将试样放于盐雾箱中进行腐蚀试验。它可以结合原位的电化学和表面分析等手段获取有关腐蚀机制信息, 但无法研究动态条件下盐雾对样品表面的腐蚀作用。

动态试验方法

可分为实验室加速模拟动态实验和户外暴露动态实验。实验室加速模拟动态实验可以模拟动态条件下, 盐雾对样品表面的腐蚀作用, 及温度、湿度和其他气候环境等因素的影响。可以通过户外暴露实验进行试验分析, 将样品在有盐雾的环境中充分暴露, 进而得到盐雾环境下对材料的腐蚀程度以及影响。通过户外暴露实验能够直接得到实际的盐雾以及环境中的腐蚀能力。但是, 受到各种客观因素的影响, 并不能阐明腐蚀的微观机制。

3 盐雾防护方法

防盐雾设计

盐雾中的盐分具备很强的获水能力, 特别是在高温高湿的大气环境当中作用更为显著。因此, 一旦物体的表面被含盐水分覆盖, 就会在长时间之内保持潮湿的状态, 对于金属的腐蚀是非常厉害的。在电子设备绝缘材料的表面出现含盐水分, 加速了电子设备的损害。在水分的溶解盐其侵蚀作用较其他的盐分具有两个重要的侵蚀特点:A常对金属和无机材料进行腐蚀;B能够提供大量的电解质, 对不同金属不断接触对金属进行不同程度的点解。通过机理分析, 我们能够得到防盐雾设计的基本原则就是:通过密封降低湿度, 并尽可能使用耐盐雾的材料。对于重要的电子元件设备要重点防护, 在表面涂有机涂层, 防止不同金属材料的腐蚀。

防护方法

金属设备的防护主要采用密封结构, 保持通风干燥, 过滤装置使用过滤棉、硅胶干燥剂等控制降低湿度, 壳体采用涂层保护。壳体涂层保护的合理性、科学性、有效性、经济性是极为重要的, 其关键在于:合理的涂层配套系统;正确的施工工艺技术和科学的管理方法。

金属镀层保护

在金属镀层当中, 锌合金电镀层有很强的抗腐蚀性, 适合在工业以及海洋环境当中使用, 也是最为常用的耐腐蚀材料。很多的学者对锌镍合金镀层的高耐蚀性进行过研究, 通过大量的锌镍合金镀层的盐雾腐蚀试验对腐蚀之后的镀层表面进行分析, 得到了锌镍合金镀层的腐蚀机理。如何确定锌涂层的厚度, 学者认为不加密封的锌涂层厚度要大于0.23mm, 在有封闭的锌涂层厚度要保持在0.08mm~0.15mm就能够保护金属在19年之内都不受到腐蚀。

涂层保护

采用合适的涂料和正确的涂装工艺, 将其覆盖在的各个部件, 形成一层完整、致密的涂层, 使钢板表面与外界腐蚀环境相隔离的防止腐蚀的方法, 称之涂层保护。某合资公司生产的油漆采用3层漆涂装工艺, 对于钢结构的防腐保护效果较好。

4 结语

浅谈金属腐蚀危害与防护 篇6

腐蚀对国民经济发展有着巨大影响, 美国发布的第7次腐蚀损失调查结果表明, 其每年的直接腐蚀损失是2760亿美元, 约占其GDP的3.1%;根据2003年发表的中国腐蚀调查报告, 我国年腐蚀损失约占国民生产总值的5%, 腐蚀所造成的经济损失约为每年5000亿元。世界各国因腐蚀而造成的经济损失远超过其它各种自然灾害引起的经济损失的总和。

腐蚀与环境及工业生产实际亦有着密切联系, 与人民的安全与生命财产有着重要相关性, 通过对石油化工行业每一年发生的事故进行统计分析, 在爆炸事故中70%是由于设备受到腐蚀, 不能及时更新, 最终造成了严重的事故。特别是一些应力腐蚀, 在发生重大事故前没有任何表面现象。因此, 对于金属腐蚀的危害性的有效认识, 在使用年限内, 定期检查设备是每个金属设备使用者的必不可少的工作。

二、金属腐蚀的机理

大部分金属的稳定状态为氧化态, 而将金属从矿石中提炼为金属态后, 其向氧化态的转变在热力学上是自发过程。金属腐蚀在不同情况下的腐蚀机理是十分复杂的, 其主要形式有化学腐蚀与电化学腐蚀, 具体分类如图1所示。金属材料会与环境产生化学与电化学反应, 在电解质溶液中金属产生的电化学腐蚀可以简单的认为是一个发生还原氧化反应的过程, 可以通过化学反应式表达。在腐蚀发生、发展过程中, 发生腐蚀的外部因素就是环境, 对腐蚀发挥作用的环境因素主要包括以下几个方面:

1) 介质, 对腐蚀发挥作用的有氢离子、氯离子等, 伴随着这些物质变化的浓度, 其产生的腐蚀问题也会发生变化;2) 温度, 大部分情况下, 腐蚀速度会随环境温度的升高而加快;3) 流速, 较大的流速非常容易造成冲刷腐蚀, 流速过快或过慢都会增加腐蚀的速度;4) 压力, 在特定介质中的很多金属材料, 当应力超过了某个数值时就会出现应力腐蚀破坏。

三、金属腐蚀的防护

要做好防腐工作, 必须从法律、制度、防护观念、专业技术人员自身技术水平、合理的防腐技术方法等方面全方位的重视金属腐蚀的危害, 具体要从以下几方面进行防治:

1) 加强建设防腐防护的相关法律, 并且严格编入企业安全生产规定之中贯彻执行, 企业保证在每一年都要在预算设备资金中投入腐蚀损失费用;

2) 建立对腐蚀全面进行控制的理念, 详细可以分为五个环节与四个过程。五个环节分别是设计环节对腐蚀进行的控制、加工制造环节对腐蚀的控制、安装运输环节对腐蚀的控制、生产环节对腐蚀的控制以及维修机器设备环节对腐蚀的控制, 四个过程分别是在控制腐蚀过程中做好研究、教育、管理以及评价;

3) 针对防腐工作企业应当构建科学有效的制度, 企业工程管理人员对生产安排指导的同时也需要对企业中生产设备的防腐蚀问题进行检查。只有在组织思想上贯彻落实, 才可以从源头上真正做好防腐工作, 将预防作为主要工作, 并且结合防治;

4) 将预防工作作为重点, 防止出现短期问题, 提议综合分析经济费用技术在使用期限之内的理念, 通过提升制造成本促使迅速降低维修所需成本以及简洁产生的损失;

5) 构建防腐蚀专业部门, 配置防腐蚀技术专业人员, 促使他们积极的加入到企业生产、制造、操作的每一个过程, 并且加强每个工作环境的腐蚀管理工作, 为设备构建防腐档案;

6) 组织学习防腐蚀的基础防护知识, 对职业加强培训, 力争在最短的时间内显著提高企业的防护腐蚀科技水平;

7) 在金属防腐工作中需要科学使用防腐方法, 目前行之有效的防腐方法包括涂装防腐涂料和阴极保护, 涂料是一种具有经济性的防护措施, 并且在各个工业领域大量运用, 但在一定条件下, 单独涂料难以满足防腐要求, 因此会将阴极保护与涂料结合使用;

8) 对于一些复杂的生产环境企业, 设备的不同决定了各异的防腐工艺要求, 在选择防腐涂料的过程中不仅要考虑涂料的防腐效能, 还要考虑涂料的施工特点。例如生产合成氨过程中产生的冷排系统, 由于循环再生水的应用, 促使其处于苛刻的环境中, 也对防腐涂料提出了更加严格的防腐要求, 可是由于设备表面无法很好的进行除锈喷砂, 这样就需要涂料具备低表面优良涂装功能;

9) 关注防腐涂料工程的使用技术与对应的管理规定, 这也是确保涂装整体工程质量的重要条件, 也只有这样才会充分延长防腐涂料的使用效果, 进而保证金属结构的腐蚀防护。

结束语

伴随着不断进步的科学技术, 也产生了更加严格的工业应用材料要求, 尤其应该十分关注金属腐蚀的危害。一些企业已经开始制定防腐设计标准规范, 科学的选择金属材料, 应用防腐涂料与阴极保护或两者相结合等防护方法对金属腐蚀进行有效控制, 并且获得了良好的防腐效果。

参考文献

[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·

[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62

浅谈金属的腐蚀与防护 篇7

金属腐蚀不但会影响设备的使用寿命, 更会造成一定的经济损失。据统计, 在发达国家, 由于金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总之的3.5%-4.2%, 因此, 研究金属的腐蚀机理, 并有针对性的采取防腐措施, 不仅能够有效的延长设备的使用寿命, 还能降低由此造成的经济损失。

1 金属腐蚀简介

金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的最根本原因是金属的热力学不稳定性造成的, 即金属原子的自由能处于较高的状态, 在一定条件下, 金属单质就会向化合物进行转化, 从而发生腐蚀。

导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用, 有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏 (如合金在液态金属中的物理溶解) 仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。

2 金属腐蚀的分类

腐蚀的分类方法有很多, 包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类。

2.1 按环境分:

(1) 湿蚀:如:大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。

(2) 干蚀:如:高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。

(3) 微生物腐蚀:如:真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。

2.2 按形态分:

(1) 全面腐蚀即均匀腐蚀:腐蚀分布在整个金属表面, 包括较均匀的腐蚀和不均匀的腐蚀。在全面腐蚀过程中, 金属阳极溶解反应和物质还原反应的区域都特小, 并且阳极区域位置在腐蚀过程中随机发生变化, 使得腐蚀的分布非常均匀, 并且危害较小。

(2) 局部腐蚀即非均匀腐蚀:腐蚀仅仅发生在金属的某一个部位。局部腐蚀的过程中, 阴阳极区域是分开的, 并且阴极区域的面积相对阳极要大。因此, 局部腐蚀高度集中的位置腐蚀强度也比较大。在化工设备的腐蚀损害中, 70%是由局部腐蚀造成的, 因此, 相对于均匀腐蚀而言, 局部腐蚀的危害性更大。

局部腐蚀包括:

第一, 点蚀:虽然它是一种点或空穴类小面积的腐蚀, 但是却是一种高度局部的腐蚀形态。这类腐蚀的孔有大有小, 但是小而深的孔有可能造成金属板穿孔。这类腐蚀通常发生在表面存在钝化膜或者有保护膜的金属上, 如:不锈钢等。

第二, 缝隙腐蚀:由于金属表面存在缝隙, 因此, 与腐蚀相关的物质在缝隙内不容易迁移, 从而造成缝隙内金属的腐蚀。

第三, 晶间腐蚀:即沿着合金晶界区发展的腐蚀。这种腐蚀只能借助金相显微镜才能看出晶界呈现网状, 但是从表面是看不出任何迹象的, 但是这种腐蚀会造成设备以及构件的严重破坏。镍合金以及不锈钢等容易发生此类腐蚀。

第四, 冲刷腐蚀即磨损腐蚀:溶液中包含的具有研磨作用的固体颗粒随着溶液的流动从而使得金属表面的保护膜受到破坏, 而发生腐蚀。其破坏形式可以是局部的也可以是均匀的。

第五, 应力腐蚀开裂:即金属与合金在腐蚀和拉应力的同时作用下产生的破裂。虽然只在具有一定拉应力的情况下才发生, 但是这是一种最危险的腐蚀形态, 金属本身对应力腐蚀敏感以及有引起该金属发生应力腐蚀的介质。

第六, 氢脆:金属由于吸收了原子氢而使其性质变脆的现象叫氢脆。如钢中的Bi﹑Pb﹑S﹑As都能促进氢脆。

第七, 丝状腐蚀:在潮湿的大气中, 涂有透明清漆或油漆膜的金属表面会发展腐蚀, 腐蚀产物呈丝状纤维网样。潮湿大气是其主要原因, 其机理是氧的浓差电池作用。

第八, 腐蚀疲劳:金属的疲劳强度以及疲劳寿命在高变应力和腐蚀介质的同时作用下有所下降的现象即为腐蚀疲劳。这种腐蚀不要求特定的材料和介质组合, 任何金属在任何介质中都可能发生腐蚀疲劳。

第九, 湍流腐蚀 (冲击腐蚀) :流速较快的溶液由于金属器件或管道的几何形状突然变化而冲击金属表面产生湍流, 使金属发生破坏。

3 金属腐蚀的防护

3.1 改善金属的本质

根据金属不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金或在金属中添加合金元素以提高金属的耐腐蚀性, 起到防止和减缓金属腐蚀的作用。

3.2 形成保护层

防止金属腐蚀最有效的方法就是隔离被保护金属与腐蚀性介质, 即在金属表面覆盖各种保护层, 常用的包括以下几类:

第一, 金属的氧化处理:将钢铁制品加入到Na OH和Na NO的混合液中, 经过加热处理后会在金属表面形成一层蓝色的约有0.5~1.5um厚的氧化膜, 从而达到钢铁防腐的目的。由于形成的氧化膜具有较大的弹性以及润滑性, 不影响零件的精度, 因此, 在处理精密以及光学仪器中得到广泛应用。

第二, 金属的磷化处理:磷化处理即将钢铁制品去油除锈后, 放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡后, 在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜, 这种膜作为一种微孔结构, 对油漆等具有很强的吸附力, 为了进一步提高其耐腐蚀性, 可以将其作为油漆的底层。

第三, 金属保护层:将一种金属镀在被保护金属上形成的保护镀层。金属镀层除包括电镀和化学镀外, 还包括热浸镀、热喷镀以及真空镀等。

第四, 非金属涂层:用油漆、塑料以及矿物性油脂等非金属物质涂覆在金属表面而形成的保护层。用塑料喷涂金属表面, 比喷漆效果更佳。这种方法广泛用于石油化工、医药仪器等工业部门。

3.3 改善环境

为了有效的减少和防止金属腐蚀, 必须改善环境, 如:减少腐蚀介质浓度、除去介质中的氧以及控制环境的温度湿度等。此外, 添加降低腐蚀速率的物质也是有效减少和防止金属腐蚀的方法。

3.4 电化学保护法

第一, 牺牲阳极保护法:采用电极电势比保护金属更低的金属或合金做阳极并固定在被保护金属上而形成腐蚀电极, 从而达到了保护金属的目的。此方法常用于保护海水中的金属设备以及防止石油管路的腐蚀方面。

第二, 外加电流法:将被保护的金属与另一附加电极作为电池两极, 阴极是被保护的金属, 在外加直流电的作用下阴极得到保护。此方法主要用于防止土壤、海水以及河水中金属设备的腐蚀。

4 结语

随着现代腐蚀科学的迅速发展不断的涌现出新的防腐技术, 在各个领域应用防腐技术不仅有助于我国现代化建设发展, 并且还能节约大量的能源从而提高经济效益。

参考文献

[1]周静好.腐蚀与防护全书一防锈技术[M].北京:化学工业出版社, 1988.

[2]吴贤官.材料防腐蚀概论[J].腐蚀与防护, 1998 (1) :44-48.

[3]张承忠.金属的腐蚀与保护[M].北京:冶金工业出版社, 1988.

立式金属油罐腐蚀及防范措施浅析 篇8

根据对立式金属储油罐的腐蚀情况的长期跟踪观察, 对储罐罐壁及罐底板等定期测厚, 发现罐底边缘板的腐蚀速率是最大的, 罐底边缘板与储罐基础之间的接触面腐蚀最严重, 为避免和降低罐底边缘板与基础接触的一面的腐蚀, 采取一定的防腐蚀措施, 延长储运设备的使用寿命。

2 现场分析

河南濮阳石油化工总厂成品油库, 拥有23座油罐, 油品来源单一。库区地处中原地带, 四季分明, 湿度适中。根据长期跟踪监测, 下面列出一座容量5000m3储罐历年所积累的原始数据。腐蚀深度10年0.51m m、11年0.87m m, 12年1.27m m, 13年1.78m m, 14年2.42m m, 15年3.11m m, 腐蚀速度11年0.36mm/S, 12年0.40mm/S, 13年0.51mm/S, 14年0.64mm/S, 15年0.69mm/S。

3 腐蚀要因分析

3.1 腐蚀情况

对柳屯成品油库23座油罐多年测厚数据统计分析, 油罐腐蚀情况如下:

⑴油罐外壁及管道基本无腐蚀现象。

⑵油罐内部罐壁接触油品部分防腐涂层较好, 上部与空气接触部分轻微腐蚀。

⑶油罐顶部表漆剥落较快, 罐顶板内部腐蚀轻微。

⑷油罐内底板防腐层部分脱落, 腐蚀轻微。

⑸罐底边缘板腐蚀最严重。

3.2 结论

储罐腐蚀严重部位为储罐罐底边缘板下部, 造成罐底穿孔等, 是油罐失效的主要原因之一。

4 油罐底部边缘板腐蚀原因

4.1 腐蚀原因分析

储罐基础以砂层和沥青砂为主要构筑物, 罐底钢板坐落在沥青砂面上。罐底边缘板与罐基础之间存在一定的空隙, 随着环境主要是温度的变化使底板径向发生伸缩;油罐输储油量的载荷变化引起油罐的变形, 而边缘板由于与底板牢固地焊在一起无法向外扩张, 结果在边缘板处发生变形向上翘曲, 增大空隙。多种环境因素影响通过缝隙产生多种腐蚀:

(1) 土壤腐蚀

在日常生产过程中, 可能出现因管周围基础散水与罐底外侧边缘板连接处密封不严、罐区排水设计不合理, 导致边缘板附近土壤在阴雨季节水分含量超标, 在有空气的条件下形成吸氧腐蚀, 同时常规的包围材料一法神虹吸现象, 造成罐底板底部腐蚀。

(2) 氧化反应是引起金属腐蚀的原因

致密金属表面由于金属本身的钝化作用一般不会发生腐蚀现象, 但长时间暴露在空气中就会在表面形成30u m厚的氧化皮, 如果在钢材制作初期腐蚀作业除锈不彻底, 导致部分防腐层脱落, 疏松的锈层为金属的电化学⑶反应创造了条件。

钢板上的水膜曾是造成钢板腐蚀的主因。酸性雨水对混凝土基层表面的腐蚀造成罐底板和基础间的缝隙扩大, 加速了钢板腐蚀。O2+2H2O+4e➔4OHˉ

(3) 罐底边缘板角焊缝的局部腐蚀

储罐边缘板与最下层圈板的角焊缝应力大, 变形约束力大, 因此, 此类角焊缝普遍存在较多的超标隐患, 如气孔、未熔合、未焊透、裂纹等, 由于边缘板和罐基础之间存在缝隙, 此处最容易积聚雨水, 在雨水、大气腐蚀作用下, 发生局部变薄并形疏松锈皮, 随着侵蚀加深, 存在超标缺陷的部位逐渐暴露出来, 从而出现渗漏或泄漏。

4.2 腐蚀结论

油罐焊接后, 罐底板 (尤其是边缘板) 和基座之间存在一定的缝隙, 在储罐运行和环境温度发生变化时, 罐底外边缘板产生立体位移, 由于钢基和混凝土基导热系数不同, 使得边缘板向上翘起, 上翘变形的罐底边缘板与基座之间的缝隙随之扩大。给腐蚀介质如雨水、露水等的侵入提供了一条通道, 这些腐蚀介质日复一日地入侵并由于缝隙很小, 水不易挥发而长年积存于底板与基座之间从而发生严重的电化学腐蚀, 最终导致底板下面的锈蚀穿孔。故罐底板下部腐蚀的过程中罐底边缘板与管基础之间的缝隙是造成底板腐蚀的主要因素。

5 防腐蚀工艺

5.1 工艺原理

消除发生腐蚀的外在条件, 阻断影响因素入侵通道。利用罐底边缘板与罐基础之间增加防护材料, 将其与水、大气等隔离, 有效防止环境因素等从油罐底部四周入侵, 达到保护油罐底板 (特别是边缘板) 的目的。

事先预防储罐边缘板的防腐防渗技术就是切断一切入侵通道, 变事后维修为事先预防的重要有效措施。

5.2 防腐蚀工艺比较

(1) 沥青灌缝法

柳屯成品油库首先采用了沥青灌缝防腐蚀工艺, 施工后一周内即出现开裂现象, 一个月后部分开裂严重, 所有施工储罐均存在有裂纹现象, 部分裂纹数量非常多。

(2) 新型防护措施

1) 材料要求

根据河南濮阳天气干燥, 四季分明, 昼夜温差大的气候特点, 底板防水所采用的材料应具有和边缘板、罐基座有较强的附着力, 有较好的延展性防止龟裂, 防水层是完整连续的整体, 耐大气腐蚀。

2) 实际应用

2011年3月对1997年建成的两座5000m3柴油罐罐底边缘板做防水。在防水涂料中混入一定的填充物配制成粘性胶泥, 利用粘性胶泥+贴覆玻璃丝布+粘性胶泥+贴覆玻璃丝布+加强涂层强度的施工工艺来切断雨水、露水、大气等腐蚀性介质。具体施工方法如下:

首先做表面处理将储罐基座边缘松动的水泥清理干净, 用水泥砂浆将修补, 清理边缘板铁锈、漆皮、水泥。

(1) 涂刷底胶填实罐基础和边缘板之间缝隙。 (2) 贴玻璃布及氨纶弹性布二道胶泥+二层玻璃布及氨纶弹性布。 (3) 刷二道面胶。

6 结论

两座5000m3柴油罐罐底边缘板做防水施工后已使用10个月, 未出现开脱、开裂、拉脱、起包等现象, 可有效的切断雨水、露水及腐蚀性介质入侵边缘板的通道, 达到保护储罐罐底边缘板乃至整个底板外侧遭受侵蚀的目的。减少腐蚀穿孔渗漏发生, 延长储罐使用寿命。

参考文献

[1]杨启明等.工业设备腐蚀与防护.北京:石油工业出版社, 2001

[2]涂湘缃主编.实用防腐蚀工程施工手册.北京:化学工业出版社, 2000

金属腐蚀分析 篇9

【关键词】试验；底处理；涂装材料；工程机械产品；海运；耐腐蚀性

由于对一些产品涂装前处理的关注度不高，所选择的涂装材料也存在着一定的问题，这样就早吃涂装表面质量过低，出口海运的产品也会因为腐蚀产生旗袍脱落的质量问题，企业也因此承受了重大的经济损失，甚至是企业形象以及商誉也都遭到了一定程度的损害。所以，选择正确的处理方法以及配套的涂装材料，以及提高出口工程机械产品的耐腐蚀性是目前需要迫切解决的。

1、通过试验选取适当的前处理方法

通过这些年我公司对工程机械的生产以及现场观察，对于产品的耐腐蚀情况有了一定的了解，目前我公司只是注重对涂装材料的选择，对于涂装之前的处理却是忽视的，所以，不仅材料处理不当，产品的耐腐蚀状况也会出现较大程度的问题。为了能够选择最为合适的处理方法，就需要对不同的构件采用不同的表面处理方法，进行耐腐蚀实验对比。

1.1试验方法

进行不同表面处理之前在实验材料的表面涂上同一种环氧双组份底漆，然后按照以下所描述的工艺要求和流程进行实验，将耐腐蚀性进行比较。

（1）构件是锈层表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后是在含有百分之三的氢氧化钠溶液中浸泡。

（2）构件是氧化皮表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后是在含有百分之三的氢氧化钠溶液中浸泡。

（3）构件是喷砂后表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后是在含有百分之三的氢氧化钠溶液中浸泡。

（4）构件是磷化后表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后是在含有百分之三的氢氧化钠溶液中浸泡。

1.2耐腐蚀性试验

在对试验的材料以及工艺的要求和流程都进行确认之后，在相同的实验条件下，进行耐腐蚀性的实验试验结果如下：

（1）锈层表面：氧化皮已因锈蚀而脱落；锈蚀等级：C；漆膜厚度（μm）：25；经过72小时的3%NaOH浸泡试验，表面局部返锈；96小时后表面锈蚀严重；

（2）氧化皮表面：构件表面都是氧化皮，没有铁锈；锈蚀等级是A；漆膜厚度（μm）：24；经过72h的3%NaOH浸泡试验，表面无异常；96h后，表面局部返锈，120h后表面返锈严重；

（3）喷砂处理表面：在构建的表面没有发现油污、污垢、氧化皮、铁锈以及油漆等等物质；除锈等级达到了Sa2.5；漆膜厚度（μm）：26；在百分之三的氢氧化钠溶液中浸泡144小时之后，构件的表面没有异常。

（4）磷化处理表面：构件表面所形成的磷化膜主要是有磷酸锌和其他的一些磷酸盐组成的，整个磷化膜都是灰色的，膜层的结晶都比较密集，而且都是连续均匀的分布，膜的厚度达到了3微米，在百分之三的氢氧化钠溶液浸泡了450个小时之后，构件的表面没有出现异常，在经过480个小时的浸泡之后出现了轻微的锈迹。

通过对上述实验的结果进行分析之后得出的结果是，底材选用磷化后的构件表面锈蚀性要比底材使用喷砂后的构件要高出2.5倍，比氧化皮表面高出了4倍，比绣层表面高出了5倍。

2、选用耐腐蚀性面漆

2.1试验方法

对单组份热塑性、热固性及双组份反应型等不同面漆，按照如下工艺要求及工艺流程进行耐腐蚀性试验。

（1）选择在构件磷化后表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后再浸涂聚氨酯双组份面漆，之后进行一周的自然干燥，最后浸泡在百分之三的氢氧化钠溶液中。

（2）选择在构件磷化后表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后再浸涂丙烯酸聚氨酯双组份面漆，之后进行一周的自然干燥，最后浸泡在百分之三的氢氧化钠溶液中。

（3）选择在构件磷化后表面，首先在表面浸涂环氧双组份底漆，然后进行自然干燥，时间是一周，然后再浸涂单组份热塑性丙烯酸面漆，之后进行一周的自然干燥，最后浸泡在百分之三的氢氧化钠溶液中。

2.2耐腐蚀性试验

在确认试验材料、工艺要求及工艺流程后，进行耐腐蚀性试验，试验结果如下：

（1）涂聚氨酯双组份面漆：表面是形成灰色的磷化膜，膜层的结晶都比较密集，而且都是连续均匀的分布，膜的厚度达到了3微米，在百分之三的氢氧化钠溶液浸泡了800个小时之后，构件的表面没有出现异常，在经过1600个小时的浸泡之后出现了个别腐蚀斑点。

（2）丙烯酸聚氨酯双组份面漆：表面是形成灰色的磷化膜，膜层的结晶都比较密集，而且都是连续均匀的分布，膜的厚度达到了3微米，在百分之三的氢氧化钠溶液浸泡了800个小时之后，构件的表面没有出现异常，在经过1600个小时的浸泡之后出现了漆膜的表面也没有变化。

（3）单组份热塑性丙烯酸面漆：表面是形成灰色的磷化膜，膜层的结晶都比较密集，而且都是连续均匀的分布，膜的厚度达到了3微米，在百分之三的氢氧化钠溶液浸泡了480个小时之后，构件的表面没有出现异常，在经过800个小时的浸泡之后出现了个别腐蚀斑点。

通过上述试验认为：在同等底材状态下，浸涂聚氨酯双组份面漆和浸涂丙烯酸聚氨酯双组份面漆构件的耐腐蚀性相当，相比浸涂单组份热塑性丙烯酸面漆构件的耐腐蚀性可提高2倍以上。

3、结论

在以上述相关试验为前提下，对于产品构件的最佳耐腐蚀性作出了相关要求，它主要在海运工程机械的相关金属构件中进行了广泛的运用，并且该产品漆膜的表面质量非常好，没有了出现锈蚀或是漆膜脱落等状况。由此表明，在对于工程机械在进行出口海运的情况下，想要保证其耐腐蚀性，则必须要产品的生产过程中制定较高的防腐要求，如此才能有效的解决海运产品耐腐性差、涂层起泡、脱落以及产生锈蚀等问题，最大限度的减少了相关经济损失，与此同时也使得企业的形象以及信誉度得到了相应的提高。

参考文献

[1]GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

[2]GB/T680-2001钢铁工件涂装前磷化处理技术条件

[3]GB1727-79漆膜一般制备法

金属腐蚀防护有机涂料的研究进展 篇10

金属材料是人类进步发展证据, 它从各方面为人来带来了巨大的贡献。但是由于金属腐蚀问题同样也给社会带来了巨大的经济损失。一般控制金属腐蚀的主要方法有: (1) 在利用金属材料时根据具体的环境情况来选择金属的材质, 不断的研发耐腐蚀的金属合金; (2) 可以在金属材料的表面加保护层, 与腐蚀环境隔离, 或者对金属表面改变性质; (3) 在环境中加入缓蚀剂, 减缓腐蚀的速度; (4) 运用电化学方法来保护金属材料。

在金属腐蚀防护的方法中最常用的就是在金属表面加保护层和改变表面性质, 加保护层一般就是加有机涂层和镀合金层, 而对金属表面改性就是对金属表面进行处理, 形成一层转化膜。有机涂层的防护的有效性很大程度上取决于有机涂料本身的性能, 近年来我国也对新型的有机涂料进行研究, 力求研究出具有屏蔽、缓蚀作用强大的有机涂料。

2 有机防腐涂料的研究进展

作为绿色无害的工业涂料, 有机防腐涂料应该具备以下基本特质, 其一具有较高的耐腐蚀性, 也就是说有机涂层不管是在物理环境还是化学环境的腐蚀介质中都具有稳定的性能, 不容易被溶解、破坏或分解;其二, 有机涂层本身的透气性、渗水性要极小, 这样才能够有效的使金属材料隔离水和氧气, 避免金属快速腐蚀;其三, 有机涂层的附着能力要强, 坚固有力的附着在金属材料上;其四, 涂层具备一定的机械承受力, 因为金属材料在外界环境中避免不了会受到外界压力或应力, 有较好的机械强度能够避免涂层受到破坏。

在现阶段, 常用的有机防腐涂料在低温和腐蚀介质中都具有很好的防腐保护作用, 常用的有机防腐材料包括酚醛树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料和乙烯树脂防腐涂料, 然而在高温、强腐蚀介质的条件下就需要更加高性能的有机涂料, 具有较高热稳定性、耐酸耐碱、耐腐蚀的新型有机涂料。

2.1 新型氟树脂防腐涂料

氟树脂的分子结构中含有非常稳定的C-F键, 其键能高、极化率小。一般氟树脂的有机涂料在化学方面具有很高的惰性, 具有耐酸性、碱性, 耐高温的稳定性质, 而且在物理方面也具有良好的绝缘性, 表面张力较小, 憎水憎油等特性。

最早被发现的氟树脂类涂料是聚四氟乙烯, 它具备以上特性得同时, 还具备较高的化学惰性以及耐高温, 但是其缺点就是不容易与有机溶剂相融合, 加工成涂料的可能性比较低, 这样应用就具有了局限性。可溶性聚四氟乙烯树脂虽然能够加工成有机涂料, 且性能比较好但是价格非常昂贵。聚偏氟乙烯树脂的耐腐蚀性很好, 应用在建筑业比较广泛, 常在外墙和铝材表面涂层, 可以形成20年的保护涂层。

现在研究的新型氟树脂, 加入了其他一些具有特殊性质的官能团, 不仅具备了氟树脂的基本特性, 还因为其他官能团的加入弥补了氟树脂的缺点, 新型氟树脂的高性能使其在有机涂料中得到了越来越广泛的应用。

2.2 聚苯硫醚防腐涂料

由美国研发的聚苯硫醚 (PPS) 树脂分子结构中是由苯环结构和硫键和而成的, 其具备的基本特性是热稳定性高;耐酸耐碱耐盐, 具有较高耐腐蚀性;粘合性较高;抗压抗冲击力强;较高的机械强度。

国内学者周学杰等人未解决设备的腐蚀问题, 特地在化工、机械行业的高温、严酷等条件下采取了优异的PPS树脂作为金属表面的涂敷层, 应用结果表明该材料具备良好的抗腐蚀作用;管从胜等人利用具备优异性能的氟树脂聚苯硫醚树脂混合制备的涂敷层, 探讨了涂敷层的复合材料和制备工艺以及涂敷层性能, 结果表明复合材料涂敷层的耐腐蚀等各项性能相比都获得了明显的提高。

2.3 氯化聚醚防腐涂料

氯化聚醚的结构式中其主键是稳定的醚键和C-C键组成, 同时由于在氯化醚的分子中不存在活性的官能团, 所以氯化聚醚树脂具备了良好的耐热性和防腐蚀性能, 使得该防涂材料能够在高度120摄氏度的环境中长期使用, 而且对大多数的酸碱盐以及其他溶剂都具有良好的耐腐蚀性能。另外, 氯化聚醚树脂的分解温度和熔点温度有着较大差距, 这给粉末涂料的涂装带来了极大的便利, 但又因为其玻璃化温度比较低, 所以该材料的使用温度比较窄。

2.4 其他新型的有机防腐涂料

其他新型有机防腐涂料主要有:聚酰亚胺防腐涂料、氯化聚丙烯防腐涂料、有机硅树脂防腐涂料等。玻璃鳞片防腐涂料是一种由无机材料玻璃鳞片和有机高分子材料复合而成的新型材料, 在近几年也得到了越来越多的关注。玻璃鳞片防腐涂料是采用了一种具备良好的化学惰性、高耐热、无磁性的玻璃薄片, 使得该防腐材料具有了一系列独特的防护性能。目前国内主要应用的玻璃鳞片防腐材料主要有氯磺化聚乙烯防腐涂料和环氧玻璃鳞片防腐材料两大类。

摘要：金属腐蚀的防护问题一直以来都受到广泛的关注, 而有机防腐涂料就成为了当下研究最多的一种涂料, 有机防腐涂料是一种绿色环保的涂料, 能够有效的提高耐腐蚀耐高温的性能。本文介绍了金属腐蚀保护方法, 并着重介绍了有机防腐涂料的研究进展。

关键词：腐蚀,防护,有机涂料

参考文献

[1]车瑶.金属表面硅烷化处理及其耐蚀性研究[D].天津大学, 2014.

[2]金小寒.电沉积二氧化硅薄膜的硅烷修饰及其在有机涂层体系中的应用[D].浙江大学, 2014.

[3]王玉琼.水性有机富锌底漆的制备与性能研究[D].华南理工大学, 2010.