腐蝕是造成閥門(mén)損壞的重要元素之一。因此，在閥門(mén)防護(hù)中，閥門(mén)防腐是考慮的重要問(wèn)題。中石油、中石化談防腐：閥門(mén)腐蝕究竟為何？閥門(mén)防腐該如何進(jìn)行？耐腐蝕閥門(mén)的選用又有何依據(jù)？聽(tīng)聽(tīng)，到底怎么來(lái)。
閥門(mén)腐蝕形式
金屬的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕引起的，非金屬材料的腐蝕一般是直接的化學(xué)和物理作用引起的破壞。
1.化學(xué)腐蝕
周?chē)橘|(zhì)在不產(chǎn)生電流條件下，直接與金屬起化學(xué)作用，而使其破壞，如高溫干燥氣體和非電解溶液對(duì)金屬的腐蝕。
2.電化學(xué)腐蝕
金屬與電解質(zhì)相接觸，產(chǎn)生電子流動(dòng)，而使自身在電化學(xué)作用遭受破壞，這是腐蝕的主要形式。
常見(jiàn)的酸堿鹽溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕、不銹鋼的點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等等，都是電化學(xué)腐蝕。
電化學(xué)腐蝕不僅發(fā)生于可以起化學(xué)作用的兩種物質(zhì)之間，而且還因?yàn)槿芤旱臐舛炔�、周�(chē)鯕獾臐舛炔�、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的微小差別等等原因，產(chǎn)生電位的差異，而獲得腐蝕的動(dòng)力，使電位低、處于陽(yáng)板地位的金屬受損失。
閥門(mén)腐蝕速度
腐蝕速度可分為六等：
▼
❶ 完全耐蝕
➨ 腐蝕速度低于0.001毫米/年
❷ 極耐蝕
➨ 腐蝕速度0.001至0.01毫米/年
❸ 耐蝕
➨ 腐蝕速度0.01至0.1毫米/年
❹ 尚耐蝕
➨ 腐蝕速度0.1至1.0毫米/年
❺ 耐蝕性差
➨ 腐蝕速度1.0至10毫米/年
❻ 不耐蝕 ➨
腐蝕速度大于10毫米/年
九大防腐措施
1.根據(jù)腐蝕介質(zhì)選用耐蝕材料
在生產(chǎn)實(shí)際中,介質(zhì)的腐蝕是非常的復(fù)雜的,即使在用一介質(zhì)中使用的閥門(mén)材料一樣,介質(zhì)的濃度、溫度、壓力不同,介質(zhì)對(duì)材料腐蝕也不一樣.介質(zhì)溫度每升高10℃,腐蝕速度約增加1~3倍。
介質(zhì)濃度對(duì)閥門(mén)材料腐蝕影響很大,如鉛處在濃度小的硫酸中,腐蝕很小,當(dāng)濃度超過(guò)96%時(shí),腐蝕急劇上升.而碳鋼相反,在硫酸濃度為50%左右時(shí)腐蝕最嚴(yán)重,當(dāng)濃度增加到6%以上時(shí),腐蝕反而急劇下降。
有如鋁在濃度80%以上的濃硝酸中腐蝕性很強(qiáng),但在中、低濃度的硝酸中腐蝕反而嚴(yán)重.不銹鋼雖說(shuō)對(duì)稀硝酸耐蝕性很強(qiáng),但在95%以上的濃硝酸中腐蝕反而加重。
從以上幾例可以看出,正確選用閥門(mén)材料應(yīng)根據(jù)具體情況,分析各種影響腐蝕因素,按有關(guān)防腐手冊(cè)選用材料。
2.采用非金屬材料
非金屬耐腐蝕性?xún)?yōu)良,只要閥門(mén)使用溫度和壓力符合非金屬材料的要求,不但能解決腐蝕問(wèn)題,而且可節(jié)省貴重金屬。
閥門(mén)的閥體、閥蓋、襯里、密封面等常用非金屬材料制作,至于墊片,填料主要死非金屬材料制作的。
用聚四氟乙稀、氯化聚醚等塑料、以及用天然橡膠、氯丁橡膠、丁晴橡膠等橡膠做閥門(mén)襯里,而閥體、閥蓋主體是一般鑄鐵、碳鋼制成。即保證了閥門(mén)強(qiáng)度,又保證了閥門(mén)不受腐蝕。
夾管閥也是根據(jù)橡膠的優(yōu)良耐腐蝕性能和優(yōu)異變性能而設(shè)計(jì)出來(lái)的.現(xiàn)在越來(lái)越對(duì)的用尼龍、聚四氟乙稀等塑料,用天然橡膠和合成橡膠做各種各樣的密封面,密封圈,用于各類(lèi)閥門(mén)上。
這些用作密封面的非金屬材料,不但耐腐蝕性好,而且密封性能好,特別適于帶顆粒介質(zhì)中使用.當(dāng)然,它們的強(qiáng)度和耐熱性都較低,應(yīng)用的范圍受到限制。
柔性石墨的出現(xiàn),使非金屬進(jìn)入了高溫領(lǐng)域,解決了長(zhǎng)期難以解決的填料和墊片泄露問(wèn)題,而且是很好的高溫潤(rùn)滑劑。
常用非金屬材料適用工況▼
3.金屬表面處理
閥門(mén)連接處➨
閥門(mén)連接螺銓常用鍍鋅、鍍鉻、氧化(發(fā)藍(lán))處理提高耐大氣、耐介質(zhì)腐蝕的能力.其他緊固件除采用上述方法處理外,還根據(jù)情況采用磷化等表面處理.
密封面以及口徑不大的關(guān)閉件➨
常采用滲氮、滲硼等表面工藝,提高它的耐蝕性和耐磨性.38CrMoAlA制作的閥瓣,滲氮層≥0.4mm。
閥桿防腐➨
廣泛采用滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理工藝,提高它的耐蝕性,耐蝕性和耐磨擦傷性能。
不同表面處理應(yīng)適于不同的閥桿材質(zhì)和工作環(huán)境,在大氣、水蒸氣介質(zhì)與石棉填料接觸的閥桿,可采用鍍硬鉻、氣體氮化工藝(不銹鋼不宜采用離子氮化工藝);在硫化氫大氣環(huán)境中的閥采用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護(hù)性能;38CrMoAlA采用離子和氣體氮化也可耐蝕,但不宜采用硬鉻鍍層;2Cr13經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后能耐氨氣腐蝕,采用氣體氮化的碳鋼也能耐氨的腐蝕,而所有磷鎳鍍層不耐氨腐蝕;經(jīng)過(guò)氣體氮化38CrMoAlA材料具有優(yōu)良的耐蝕性能和綜合性能,用它制作閥桿為多.
小口徑的閥體和手輪➨
也常鍍鉻處理,提高其耐蝕性能,裝飾閥門(mén)。
4.熱噴涂
熱噴涂是制備涂層的一類(lèi)工藝方塊,已成為材料表面防護(hù)的新技術(shù)之一。
它是利用高能源密度熱源(氣體燃燒火焰、電弧、等離子弧、電熱、氣體燃爆等)將金屬或非金屬材料加熱熔融后,以霧化形式噴射到經(jīng)預(yù)處理的基本表面,形成噴涂層,或同時(shí)對(duì)基本表面加熱,使涂層在基體表面再次熔融,形成噴焊層的表面強(qiáng)化工藝方法。
大多數(shù)金屬及其合金、金屬氧化物陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合物以及硬的金屬化合物都可以用一種或幾種熱噴涂方法,在金屬或非金屬基體上形成涂層。
熱噴涂能提高其表面耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等性能,延長(zhǎng)使用壽命。熱噴涂特殊功能涂層,具備隔熱、絕緣(或異電)、可磨密封、自潤(rùn)滑、熱輻射、電磁屏蔽等特殊的性能;利用熱噴涂可修復(fù)零部件。
5.噴刷涂料
涂料是應(yīng)用廣泛的一種防腐手段,在閥門(mén)產(chǎn)品上更是一種不可缺少的防腐材料和識(shí)別標(biāo)志。
涂料也屬于非金屬材料,它通常由合成樹(shù)脂、橡膠漿液、植物油、溶劑等配制成,覆蓋在金屬表面,隔絕介質(zhì)和大氣,達(dá)到防腐目的。
涂料主要用于水、鹽水、海水、大氣等腐蝕不太強(qiáng)的環(huán)境中。閥門(mén)內(nèi)腔常用防腐漆涂刷,防止水、空氣等介質(zhì)對(duì)閥門(mén)腐蝕。油漆內(nèi)摻有不同顏色,來(lái)表示法恩使用的材料.閥門(mén)噴刷涂料,一般在半年至一年一次。
6.添加緩蝕劑
緩蝕劑控制腐蝕的機(jī)理➨是它促進(jìn)了電池的極化。
緩蝕劑主要用于介質(zhì)和填料處。介質(zhì)中添加緩蝕劑,可使設(shè)備和閥門(mén)的腐蝕減緩,如鉻鎳不銹鋼在不含氧的硫酸中,很大的溶度范圍內(nèi)成火化態(tài),腐蝕較嚴(yán)重,但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可使不銹鋼轉(zhuǎn)變鈍態(tài),表面生成一層保護(hù)膜,阻止介質(zhì)的的浸蝕,在鹽酸中,如果加入少量氧化劑,可降低對(duì)鈦的腐蝕。
閥門(mén)試壓常用水作試壓的介質(zhì),容易引起閥門(mén)的腐蝕,在水中添加少量亞硝酸鈉可以防止水對(duì)閥門(mén)的腐蝕。
石棉填料中含有氯化物,對(duì)閥桿腐蝕很大,如果采用蒸鎦水洗滌方法可降低氯化物的含量,但這種方法在實(shí)施中困難很多,不可普通推廣,酯適于特殊的需要。
為了保護(hù)閥桿,防止石棉填料的腐蝕,在石棉填料中,在閥桿上涂充緩蝕劑和犧牲金屬.緩蝕劑由亞硝酸鈉、鉻酸鈉能使閥桿表面生成一層鈍化膜,提高閥桿的耐蝕能力;溶劑能使緩蝕劑慢慢地溶解,而且能起潤(rùn)滑作用;
在石棉中添加鋅粉作犧牲金屬,實(shí)際上,鋅也是一種緩蝕劑,它能首先與石棉中的氯化物結(jié)合,使氯化物與閥桿金屬接觸機(jī)會(huì)大為減少,從而達(dá)到防腐目的.涂料中如果加入了紅丹、鉛酸鈣等緩蝕劑,噴刷在閥門(mén)表面能防止大氣的腐蝕。
7.電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)有陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種。
如用鋅保護(hù)鐵,鋅被腐蝕,鋅叫做犧牲金屬.在生產(chǎn)實(shí)踐中,陽(yáng)極保護(hù)采用較少,陰極保護(hù)應(yīng)用較多.大型的閥門(mén)和重要閥門(mén)采用這種陰極保護(hù)法,是一種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便又行之有效的方法.石棉填料中添加鋅,保護(hù)閥桿也屬于陰極保護(hù)法.
8.控制腐蝕環(huán)境
所謂環(huán)境,有廣義和狹義兩種,廣義的環(huán)境系指閥門(mén)安裝處四周的環(huán)境和它內(nèi)部流通介質(zhì);狹義的環(huán)境系指閥門(mén)安裝處四周的條件。
大多數(shù)環(huán)境無(wú)法控制,生產(chǎn)流程也不可任意變動(dòng)。只有在不會(huì)對(duì)產(chǎn)品、工藝等造成有損害的情況下,可以采用控制環(huán)境的方法,如鍋爐水去氧、煉油工藝中家堿調(diào)節(jié)PH值等。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),上述添加緩蝕劑、電化學(xué)保護(hù)等也屬控制腐蝕環(huán)境。
大氣中充滿了灰塵、水蒸氣、煙霧,特別在生產(chǎn)環(huán)境中,如煙鹵、設(shè)備散發(fā)出的有毒氣體和微粉,都會(huì)對(duì)閥門(mén)產(chǎn)生不同程度的腐蝕。
操作人員應(yīng)按操作規(guī)程中的規(guī)定,定期清洗、吹掃閥門(mén),定期加油,這是控制環(huán)境腐蝕有效措施。閥桿安裝保護(hù)罩、地閥設(shè)置地井、閥門(mén)表面噴刷油漆等,這都是防止含有腐蝕的物質(zhì)侵蝕閥門(mén)的方法。
環(huán)境溫度升高和空氣污染,特別對(duì)封閉的環(huán)境下的設(shè)備和閥門(mén),會(huì)加速其腐蝕.應(yīng)盡量采用敞開(kāi)式廠房或采用通風(fēng)、降溫措施,減緩環(huán)境腐蝕。
9.改進(jìn)加工工藝和閥門(mén)結(jié)構(gòu)形式
閥門(mén)的防腐保護(hù)是從設(shè)計(jì)就開(kāi)始考慮的問(wèn)題,一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工藝方法正確的閥門(mén)產(chǎn)品，無(wú)疑地對(duì)減緩閥門(mén)的腐蝕是有好的效果的。
因此,設(shè)計(jì)和制造部門(mén)應(yīng)對(duì)那些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,工藝方法不正確,容易引起腐蝕的部件,應(yīng)進(jìn)行改進(jìn),使之適合各種不同工況條件下的要求。
針對(duì)不同的閥門(mén)部件腐蝕類(lèi)型 有絕招➨
1.防止奧氏體不銹鋼閥件產(chǎn)生晶間腐蝕方法有:
進(jìn)行"固溶淬火"處理,即加熱至1100℃左右水淬,選用含有鈦和鈮,而含碳量在0.03%以下的奧氏體不銹鋼,減少碳化鉻的產(chǎn)生。
2.應(yīng)力腐蝕發(fā)生在腐蝕和拉應(yīng)力同時(shí)作用下產(chǎn)生的破裂。
防止應(yīng)力腐蝕的方法：通過(guò)熱處理消除或減少焊接,冷加工中產(chǎn)生的應(yīng)力,改進(jìn)不可理的閥門(mén)結(jié)構(gòu),避免應(yīng)力集中,采用電化學(xué)保護(hù)、噴刷防蝕涂料.添加緩蝕劑、施加壓應(yīng)力等措施。
3.磨損腐蝕是流體對(duì)金屬磨損和腐蝕交替作用所產(chǎn)生的一種腐蝕形態(tài),是閥門(mén)常見(jiàn)的一種腐蝕,這種腐蝕以發(fā)生在密封面為多。
防止方法:選用耐腐蝕、耐磨損的材料,改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用陰極保護(hù)等.
4.摩振腐蝕是相互接觸的兩部件同時(shí)承受載荷,接觸面由于振動(dòng)和滑動(dòng)引起的破壞。摩振腐蝕發(fā)生在螺栓連接處,閥桿與關(guān)閉件連接處、滾珠軸承與軸之間等部位上。
防止方法：可以采用涂潤(rùn)滑油脂,減少摩擦,表面磷化,選用硬質(zhì)合金,以及用噴瓦處理或冷加工提高表面硬度方法防護(hù).
5.焊接后要盡量采用退火處理等相應(yīng)防護(hù)措施。提高閥桿加工表面粗糙度以及其他閥件表面粗糙度,表面粗糙度級(jí)別越高,抗蝕能力越強(qiáng)。
防止方法：改進(jìn)填料和墊片的加工工藝和結(jié)構(gòu),使用柔性石墨和塑料填料,以及柔性石墨貼粘墊片和用聚四氟乙稀包墊片,都能改善密封性能,減少地閥桿和法蘭密封面的腐蝕。
閥門(mén)部件防腐注意事項(xiàng)
1.閥桿腐蝕與防護(hù)
閥桿腐蝕主要原因：
閥體的腐蝕損壞主要是腐蝕介質(zhì)引起的，而閥桿腐蝕問(wèn)題主要是填料。
不但腐蝕介質(zhì)使閥桿腐蝕損壞，而蒸氣和水也能使閥桿與填料接觸處產(chǎn)生斑點(diǎn)。尤其保存在倉(cāng)庫(kù)里的閥門(mén)，也會(huì)發(fā)生閥桿點(diǎn)腐蝕。這就是填料對(duì)閥桿的電化學(xué)腐蝕。
現(xiàn)在使用較廣的填料是以石棉為基體的盤(pán)根，石棉材料中含有一定時(shí)的氯離子，此外還有鉀、鈉、鎂等離子，這些都是腐蝕的因素。
閥桿防腐注意事項(xiàng)：
閥門(mén)保存期間不要加填料。不裝填料，失去了閥桿電化學(xué)腐蝕的因素，可以長(zhǎng)期保存而不致被腐蝕。對(duì)閥桿進(jìn)行表面處理。如鍍鉻、鍍鎳、滲氮、滲硼、參鋅等。 減少石棉雜質(zhì)。用蒸餾水洗滌的辦法，可以降低石棉中的氯含量，從而降低其腐蝕性。在石棉盤(pán)根中加緩蝕劑。這種緩蝕劑能抑制氯離子的腐蝕性。如亞硝酸鈉。 在石棉中加犧牲金屬。這就是一種比閥桿電位更低的金屬來(lái)作犧牲品。這樣氯離子的腐蝕就首先對(duì)犧牲金屬發(fā)生，從而保護(hù)閥桿�？勺鳛闋奚饘俚挠袖\粉等。采用聚四氟乙烯保護(hù)。聚四氟乙烯有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和介電性能，電流不能通過(guò)，如將石棉盤(pán)根浸漬聚四氟乙烯，腐蝕便將減小。也可用聚四氟乙烯生料帶包裹石棉盤(pán)根然后裝入填料函。提高加工光潔度，也能減輕電化學(xué)腐蝕。
2.關(guān)閉件腐蝕與防護(hù)
關(guān)閉件腐蝕主要原因：
關(guān)閉件經(jīng)常受到流體的沖刷，使得腐蝕加快發(fā)展。有些閥瓣，雖然采用較好材料，但腐蝕損壞仍比閥體快。
上下關(guān)閉件與閥桿、閥座常用螺紋連接，連接處比一般部位缺氧，容易構(gòu)成氧濃差電池，使其腐蝕損壞。有的關(guān)閉件密封面采用壓入形式，由于配合不緊，稍有縫隙，也會(huì)發(fā)生氧濃差電池腐蝕。
關(guān)閉件防腐注意事項(xiàng)：
盡量采用耐腐蝕材料。關(guān)閉件重量很小，但在閥門(mén)中起關(guān)鍵作用，只要能夠耐腐蝕，即使采用一點(diǎn)貴重材料也無(wú)妨。改進(jìn)關(guān)閉件結(jié)構(gòu)，使其少受流體沖蝕。改進(jìn)連接結(jié)構(gòu)，避免產(chǎn)生氧濃差電池。在200℃以下的閥門(mén)中，關(guān)閉件連接處和密封面連接處，使用聚四氟乙烯生料帶作填料，可以減輕這些部位的腐蝕。在考慮耐腐蝕的同時(shí)，還要注意關(guān)閉件材料的抗沖蝕性。要使用抗沖蝕性強(qiáng)的材料作關(guān)閉件。