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抵御腐蝕

欄目:行業(yè)知識(shí) 發(fā)布時(shí)間:2019-09-29

---------如果你認(rèn)為腐蝕只是像鐵銹一樣難看的片片紅色氧化物,只會(huì)給沿海區(qū)域的鋼鐵產(chǎn)品與近海應(yīng)用產(chǎn)品造成麻煩,那你就錯(cuò)了。腐蝕會(huì)出現(xiàn)在任何地方,甚至是最干旱的內(nèi)陸國(guó)家。腐蝕也是一個(gè)事前預(yù)防勝于事后解決的問(wèn)題,我們能做的只有延緩其發(fā)生,而無(wú)法杜絕。

任何金屬產(chǎn)品,特別是那些鋼鐵衍生制品,最終都會(huì)因與氧氣和水的接觸而生銹,并隨著時(shí)間的推移分裂瓦解。

在腐蝕過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)兩種類型的反應(yīng):氧化反應(yīng)(金屬失去電子,造成金屬腐蝕)和還原反應(yīng)(電子將水或氧氣轉(zhuǎn)化為氫氧化物)。當(dāng)氫氧化物與鐵離子結(jié)合就會(huì)產(chǎn)生銹。隨著金屬的腐蝕,其發(fā)生變化,對(duì)于含鐵含量,銹會(huì)蔓延至整個(gè)金屬表面。

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較之其它地區(qū),沿海的近海的應(yīng)用產(chǎn)品更容易生銹,因?yàn)樗鼈儽┞对趐H值是中性或微酸性的海水中。岸邊的產(chǎn)品處于含鹽校高的空氣中,并受到海潮的拍打,在表面留下殘余物質(zhì)。越接近赤道,空氣中的鹽分也越高。

然而,腐蝕的發(fā)生并不僅限于暴露在海水中。清潔劑、高濕度以及污水和礦產(chǎn)開(kāi)采,都會(huì)加劇腐蝕過(guò)程。化工生產(chǎn)環(huán)境含有大量的二氧化碳,同樣會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生影響。

Eva Coronado是德克薩斯州休斯頓市Element Materials Technology的腐蝕實(shí)驗(yàn)室主管。
她解釋:腐蝕是一種自然現(xiàn)象,發(fā)生在特定的溫度、溫度和空氣環(huán)境下;它不可能避免,只能緩解。

腐蝕會(huì)消弱產(chǎn)品性能,影響其功能和完整性。除造成成本增加外,腐蝕還會(huì)影響產(chǎn)品的安全性和外部美觀。

腐蝕研究學(xué)會(huì)NACE International是世界上規(guī)模最大的腐蝕研究權(quán)威機(jī)構(gòu),在全球擁有30,000名會(huì)員。其前任主席Kevin Garrity將38年職業(yè)生涯的大部分于防腐工程研究。我最初是一名電氣工程師,但卻被腐蝕研究深深吸引,因?yàn)樗婕肮こ痰闹T多方面,如太力、電氣部件、化學(xué)和生物學(xué)反應(yīng)。他強(qiáng)調(diào),自從人類開(kāi)始把鋼鐵投入到實(shí)際應(yīng)用,腐蝕問(wèn)題就一直伴隨著我們。

怎樣才能避免腐蝕的發(fā)生?最直接的回答是不可能。最好的保護(hù)辦法是,從開(kāi)始設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)就將腐蝕的影響牢記于心,充分考慮產(chǎn)品的用途以及使用環(huán)境,確保選擇盡可能防腐蝕的材料。另外,最重要的是,你需要確保所使用的金屬不會(huì)因?yàn)楸舜说姆磻?yīng)而加速腐蝕過(guò)程--這就是為人熟知的Galvanic理論,由電化學(xué)大師Humphry Davy爵士在揭開(kāi)電偶電流的神秘面紗時(shí)提出。

依據(jù)Galvanic理論,工程師制造商需要把材料和產(chǎn)品以特定的方式排列,從而限制電偶腐蝕的發(fā)生。例如,如果想讓銅和不銹鋼合金配合使用,為了減少腐蝕的發(fā)生,防護(hù)涂層必不可少,鋁合金和銅不可配合使用,如果環(huán)境含鹽度造成PH值較高,應(yīng)尤其予以避免。此外,應(yīng)始終牢記,材料之間的電偶差異會(huì)受到應(yīng)用或產(chǎn)品所處環(huán)境的影響。

對(duì)電偶反應(yīng)缺乏足夠的認(rèn)識(shí),會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)和安全性造成毀滅性的影響,并損壞公司的形象。美國(guó)一家煉油廠曾發(fā)生重大事故,原因正是腐蝕導(dǎo)致的腐蝕性裂紋,其經(jīng)濟(jì)損失約5億美元。

Garrity在他NACE的職業(yè)生涯中,看到過(guò)不少危險(xiǎn)的電偶反應(yīng),而他更即時(shí)想起在美國(guó)一家核電站發(fā)生的事故。工廠的銅質(zhì)接地系統(tǒng)原用于在發(fā)生電氣故障時(shí)確保人員和設(shè)備的安全,但該系統(tǒng)卻與氚水管道系統(tǒng)連接,形成類似電池的反應(yīng)。由于銅和氚之間所產(chǎn)生的反應(yīng),管道最終會(huì)將銅腐蝕,造成滲漏,導(dǎo)致少量放射性物質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。


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有一些標(biāo)準(zhǔn)可以延緩產(chǎn)品或應(yīng)用的腐蝕過(guò)程:選擇電偶潛質(zhì)相似的材料;使用特殊的油漆或涂料制造保護(hù)屏障;使用犧牲陽(yáng)極保護(hù)核心產(chǎn)品;或者引入電流以抵消任何電偶反應(yīng)。

采用何種類型的防腐蝕保護(hù)取決于金屬類型、實(shí)際的應(yīng)用方式、應(yīng)用環(huán)境以及公司計(jì)劃投入的資金預(yù)算。

防護(hù)涂層是標(biāo)準(zhǔn)且成本最低的防腐蝕方法,但并非萬(wàn)無(wú)一失。比如,某些防護(hù)涂層可以增強(qiáng)物品在海水環(huán)境下的耐腐蝕性,但卻無(wú)法耐受除油溶液造成的腐蝕。

環(huán)保的防腐蝕涂料同樣廣受爭(zhēng)議,特別是汽車行業(yè)。一些觀點(diǎn)認(rèn)為,在密封環(huán)境下最好使用堅(jiān)硬的防腐蝕涂料,因?yàn)槭褂眠@種防腐蝕涂料的產(chǎn)品比使用環(huán)保涂料的產(chǎn)品壽命要長(zhǎng)三倍,而使用環(huán)保涂料的零件需要在使用壽命內(nèi)更換三次。

另一種對(duì)抗電偶反應(yīng)的引入一種犧牲陽(yáng)極金屬,如塊、桿、盤或帶狀的鎂、鋁或鋅,以保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)或應(yīng)用產(chǎn)品。該金屬可作為陰極保護(hù)裝置,通過(guò)吸收氧化反應(yīng),防止結(jié)構(gòu)的主要部分受到腐蝕。這種方法南要在陽(yáng)極和金屬之前存在一個(gè)電子通道(如用導(dǎo)線將二者使期直接接觸),且氧化劑(如水或潮濕的土壤)和陽(yáng)極,以及氧化劑和需要保護(hù)的金屬之間必須存在一個(gè)離子通道,以便形成一個(gè)封閉的回路。

鎂、鋁和鋅是最常見(jiàn)的犧牲陽(yáng)極材料。重量較輕的鋁常用于海上和近海應(yīng)用(如船體、近海管道和儲(chǔ)存箱),但由于其與生銹表面接觸時(shí)可能產(chǎn)生火花,因此不能在易燃易爆的環(huán)境下使用。而作為負(fù)電位最高的陽(yáng)極金屬,鎂常被用于地下以及和土地相關(guān)的應(yīng)用產(chǎn)品。


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如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)階段采取足夠措施,許多腐蝕情況均可避免。許多公司和行業(yè)組織正形如認(rèn)識(shí)到,雖然預(yù)防腐蝕會(huì)帶來(lái)初期階段更多的成本投入,但就長(zhǎng)期來(lái)看,卻可節(jié)省資金。

螺栓雖然只是整個(gè)施工過(guò)程中的一個(gè)很小部分,但仍需小心設(shè)計(jì)。如果螺栓被腐蝕,不論建筑或產(chǎn)品的規(guī)模多大,都存在土崩瓦解的危險(xiǎn)。

緊固器是現(xiàn)代生活中不可缺少的工具,必須穩(wěn)定可靠。緊固器腐蝕不僅會(huì)造成金屬損耗,還可能引起緊固器失效,甚至造成高強(qiáng)度緊固器開(kāi)裂和突然失靈。由于耐腐蝕緊固器不是適合所有情況,因此其他減緩腐蝕的方法(如防腐涂料)也被用于保護(hù)緊固器。

鋅片涂料,如Delta Protekt或是Delta-Tone,是目前保護(hù)鋼質(zhì)螺栓和墊圈的最常用涂料。這種涂料像油漆那樣使用,經(jīng)理燒烤后形成保護(hù)膜;如涂抹多層,還能起到防摩擦的作用。其他的選擇還包括聚四氟乙烯涂料和熱浸鍍鋅。

Franz Raymann是Nord-Lock的技術(shù)服務(wù)主管,他認(rèn)為選擇正確材質(zhì)的螺栓,并采用適當(dāng)?shù)姆栏Wo(hù)至關(guān)重要。他表示:客戶往往不理解我們?yōu)楹翁岢鲞@么多的問(wèn)題,為什么要了解其使用的材料以及相關(guān)應(yīng)用環(huán)境。但我們只有在掌握這些詳細(xì)信息后,才能為顧客提供合適的螺栓。他舉例說(shuō),一個(gè)重達(dá)4,000噸的海上平臺(tái)借助四根支柱矗立在海面,且由16個(gè)世型螺栓作固定。如果這些螺栓被腐蝕,那么平臺(tái)上所有工作人員都將葬身北海。

常規(guī)策略是定期檢查螺栓的腐蝕情況。如在檢查中發(fā)現(xiàn)腐蝕,則根據(jù)嚴(yán)重程度,對(duì)其進(jìn)行移除和清理,查看是否存在裂痕并重新涂抹防腐涂料,或直接更換整個(gè)螺栓。


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