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阀门的腐蚀与防护
2012-12-30 03:57:02 来源：一、 腐蚀与防护的概念
腐蚀可分两类：一、化学腐蚀：就是周围介质在不产生电流条件下，直接与金属起化学作用，而使其破坏。如高温干燥气体和非电解溶液对金属的腐蚀。二、电化学腐蚀：金属与电解质相接触，产生电子流动，而使自身在电化学作用遭受破坏。这是腐蚀的主要形式。常见的酸碱盐溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、不锈钢的点腐蚀和缝隙腐蚀等等，都是电化学腐蚀。
电化学腐蚀，不仅发生于可以起化学作用的两种物质之间，而且还因为溶液的浓度差、周围氧气的浓度差、物质结构的微小差别等等原因，产生电位的差异，而获得腐蚀的动力，使电位低、处于阳板地位的金属受损失。
金属的耐腐蚀能力，往往决定于与介质作用后产生的表面保护膜状况。常用的耐腐蚀金属，能产生较强的表面保护膜。这表面保护膜通常叫做钝化膜，它能阻止或延缓腐蚀的进行。但钝化膜的产生，不全取决于金属，而且取决于介质。所以一种耐腐蚀金属，只能适应某些腐蚀介质条件，用在其他场合就不行了。
各种各样的防腐蚀办法，归结起来有两点，一、消除电化学腐蚀的动力；二、产生钝化膜。
对于阀门来说，有关的防腐蚀办法有下列几种：
- 正确选阀门材料。经过长期实验，各种金属的耐腐蚀数据已经弄清楚，什么介质可以使用什么金属已知道得很多，例如，稀硫酸可用铅，浓硫酸可用钢，硝酸可用铝和1Cr18Ni9Ti不锈钢，醋酸可用Cr18Ni12Mo2Ti钢，等等。使用者可按有关手册选择。
- 尽量采用非金属阀门。非金属材料化学稳定性很强。例如，陶瓷，除氢氟酸、氟硅酸和强碱外，能耐各种无机酸、有机酸和溶剂；聚四氟乙烯，只是不适应熔融碱金属和高温、高压下的三氟化氯、单质氟，其余腐蚀介质都可以使用。如果温度、压力等工艺条件许可，尽量采用非金属阀门，是一条节约贵重金属的防腐蚀措施。
- 衬里。这是比较节约的办法。阀门主体可用一般钢铁材料制作，内衬塑料、橡胶、铅等耐腐蚀材料，也可以达到防腐蚀的目的。
- 刷漆。阀门表面刷漆一是为了识别，更重要的是可以隔绝大气腐蚀。
- 金属表面处理。如阀杆镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、渗锌，螺栓发兰处理等，以提高耐腐蚀能力。
- 加入缓蚀剂。可以加在介质里，减缓对阀体的腐蚀；还可以加在填料里，减缓对阀杆的腐蚀。
- 电化学保护。有阳极保护和阴极保护两种。阳极保护是通入外加电流，使金属钝化；阴极保护是使金属提高相对电位，全部处于阴极状况，抑制电子释放。阴极保护需要有一个外加阳极，作为牺牲品。阴极保护的办法有两种：一是加入电位更低的金属作阳极，如锌比钢铁活泼，可以作为阳极牺牲金属；二是通入外加电流，选择一种材料作辅助阳极。这种电化学保护法，用于大闸门和重要阀门。填料中加入牺牲锌粉以保护阀杆的办法，也属于电化学保护法。
- 结构与加工。从结构和加工上减少电化学腐蚀可能性。例如关闭件连接，在腐蚀介质中不采用螺纹形式，便可减轻氧浓差电池的腐蚀；再如阀杆加工，光洁度越高抗腐蚀能力越强。
阀体(包括阀盖)，占了阀门的大部分重量，又处在与介质的经常接触中，所以选用阀门，往往从阀体材料出发。
阀体的腐蚀不外上述两种形式，即化学腐蚀和电化学腐蚀。它的腐蚀速度决定于介质的温度、压力、化学性能以及阀体材料的抗腐蚀能力。腐蚀速度分为六等：一、完全耐蚀：腐蚀速度低于0.001毫米/年；二、极耐蚀：腐蚀速度0.001至0.01毫米/年；三、耐蚀：腐蚀速度0.01至0.1毫米/年；四、尚耐蚀：腐蚀速度0.1至1.0毫米/年；五、耐蚀性差：腐蚀速度1.0至10毫米/年；六、不耐蚀：腐蚀速度大于10毫米/年。
阀体的防腐蚀，主要是正确选用材料。虽然防腐蚀的资料十分丰富，但能否选得恰当，还是不容易的事情，因为腐蚀的问题很复杂，例如硫酸在浓度低时对钢材有很大的腐蚀性，浓度高时则使钢材产生钝化膜，能防腐蚀；氢只在高温高压下才显示对钢材的腐蚀性很强，氯气处于干燥状态时腐蚀性能并不大，而有一定湿度时腐蚀性能很强，许多材料都不能用。选择阀体材料的难处，还在于不能只考虑腐蚀问题，同时必须考虑耐压耐温能力，经济上是否合理，购买是否容易等因素。
另外采取衬里措施，如衬铅、衬铝、衬工程塑料、衬天然橡胶及各种合成橡胶等。如介质条件许可，这是一种节约的方法。
再次，在压力、温度不高的情况下，用非金属做阀门主体材料，往往能很有效地防止腐蚀。
此外，阀体外表面还受到大气腐蚀，一般钢铁材料都以刷漆来防护。
三、 阀杆腐蚀与防护
前面讲述了阀体腐蚀。可看出，阀体的腐蚀损坏，主要是腐蚀介质引起的；然而阀杆腐蚀情形不同，它的主要问题却是填料。不但腐蚀介质能使阀杆腐蚀损坏，而且一般的蒸气和水也能使阀杆与填料接触处产生斑点。尤其成问题的是，保存在仓库里的阀门，也会发生阀杆点腐蚀；即使不锈钢阀杆也难避免。这是为什么？这就是填料对阀杆的电化学腐蚀。
现在使用*广的填料是以石棉为基体的盘根，如石墨石棉盘根、油浸石棉盘根、橡胶石棉盘根。石棉材料中含有一定时的氯离子，此外还有钾、钠、镁等离子，石墨中又含有硫化铁等杂质，这些都是腐蚀的因素。氯离子能穿透金属表面的钝化膜，使腐蚀不断进行下去。其他杂质的存在，也有助于腐蚀的进行。水和蒸气是导电物质，能使电化学腐蚀的电路进一步沟通。仓库里的阀门，也因为填料潮湿，或空气潮湿，产生电化学腐蚀。另外，填料与阀杆之间缺乏氧气，跟周围比较，存在着氧的浓度差，这就构成了氧浓差电池，成为又一种电化学腐蚀的形式。
我们都知道阀杆往往采用优质材料，它的腐蚀损坏是不因该的，且影响生产，所以必须采取防腐措施。可以采取的措施有：
- 阀门保存期间不要加填料。不装填料，失去了阀杆电化学腐蚀的因素，可以长期保存而不致被腐蚀。
- 对阀杆进行表面处理。如镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、参锌等。
- 减少石棉杂质。用蒸馏水洗涤的办法，可以降低石棉中的氯含量，从而降低其腐蚀性。
- 在石棉盘根中加缓蚀剂。这种缓蚀剂能抑制氯离子的腐蚀性。如亚硝酸钠。
- 在石棉中加牺牲金属。这就是一种比阀杆电位更低的金属来作牺牲品。这样，氯离子的腐蚀就首先对牺牲金属发生，从而保护阀杆。可作为牺牲金属的有锌粉等。
- 采用聚四氟乙烯保护。聚四氟乙烯有优良的化学稳定性和介电性能，电流不能通过，如将石棉盘根浸渍聚四氟乙烯，腐蚀便将减小。也可用聚四氟乙烯生料带包裹石棉盘根，然后装入填料函。
- 提高加工光洁度，也能减轻电化学腐蚀。
关闭件经常受到流体的冲刷，使得腐蚀加快发展。有些阀瓣，虽然采用较好材料，但腐蚀损坏仍比阀体快。
上下关闭件与阀杆、阀座常用螺纹连接，连接处比一般部位缺氧，容易构成氧浓差电池，使其腐蚀损坏。有的关闭件密封面采用压入形式，由于配合不紧，稍有缝隙，也会发生氧浓差电池腐蚀。
防护办法：
- 尽量采用耐腐蚀材料。关闭件重量很小，但在阀门中起关键作用，只要能够耐腐蚀，即使采用一点贵重材料也无妨。
- 改进关闭件结构，使其少受流体冲蚀。
- 改进连接结构，避免产生氧浓差电池。
- 在200℃以下的阀门中，关闭件连接处和密封面连接处，使用聚四氟乙烯生料带作填料，可以减轻这些部位的腐蚀。
- 在考虑耐腐蚀的同时，还要注意关闭件材料的抗冲蚀性。要使用抗冲蚀性强的材料作关闭件。
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