機電工程技術(shù)——設(shè)備及管道防腐蝕方法

1、111412062熟悉設(shè)備及管道防腐蝕方法一、覆蓋層法（一）金屬鍍層金屬鍍層可分為陽極性鍍層和陰極性鍍層兩種。主要有熱鍍、滲鍍、電鍍、噴鍍、擴(kuò)散鍍等。1熱鍍熱鍍是金屬鍍層表面防護(hù)技術(shù)工業(yè)化最早的工藝。目前廣泛用作熱鍍層的金屬有鋅、鋁、錫、鉛等及其合金。熱鍍法是把被鍍的金屬材料浸入熔化的鍍層金屬液中，經(jīng)過一段時間取出，使金屬表面沾上一層鍍層金屬，這種方法也被稱為熱浸鍍。來源建設(shè)工程教育網(wǎng)2滲鍍滲鍍是采用擴(kuò)散處理方法，將一種或幾種元素，從金屬的表面擴(kuò)散到基體金屬中去使之形成擴(kuò)散鍍層。即把金屬材料或部件，放進(jìn)含鍍層金屬或它的化合物的粉末混合物、熔鹽浴及蒸汽等環(huán)境中，使熱分解或還原等反應(yīng)析出的金屬原子

2、，在高溫下擴(kuò)散到金屬中去，在其表面形成合金化鍍層。因此，這種方法也被稱為表面合金化或擴(kuò)散鍍。3電鍍電鍍是將電解液中的金屬離子在直流電的作用下，在陰極上沉積出金屬而形成鍍層的工藝過程。即把被鍍金屬材來源建設(shè)工程教育網(wǎng)料浸入含有鍍層金屬離子的溶液中，然后以金屬材料為陰極，以另一合適材料為陽極，通人直流電，使金屬離子在被鍍材料上放電，并以電結(jié)晶的形式沉積于金屬表面。4噴鍍噴鍍是一種利用燃燒或電能，把加熱到熔化或接近熔化狀態(tài)的金屬微粒，噴附在金屬制品表面上而形成保護(hù)層的一種方法。（二）非金屬覆蓋層非金屬覆蓋層分為無機覆蓋層和有機覆蓋層兩種。1無機覆蓋層來源建設(shè)工程教育網(wǎng)無機覆蓋層包括化學(xué)轉(zhuǎn)化覆蓋層、搪

3、瓷或玻璃覆蓋層等。（1）化學(xué)轉(zhuǎn)化覆蓋層：又稱化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。它是金屬表面的原子通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，與介質(zhì)中的陰離子或原子結(jié)合，形成一層與基體結(jié)合力較強的、有防腐蝕能力的薄膜。（2）搪瓷或玻璃覆蓋層：搪瓷又稱琺瑯，是類似玻璃的物質(zhì)。它是將鉀、鈉、鈣、鋁等金來源建設(shè)工程教育網(wǎng)屬的硼酸鹽加入硼砂中作為熔劑，涂覆在金屬表面上經(jīng)灼燒而成。2有機覆蓋層在有機材料中，主要是耐腐蝕高分子材料，如硬聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、氟塑料等。凡是能形成有機覆蓋層的化學(xué)材料，統(tǒng)稱為涂料。二、電化學(xué)保護(hù)法按照作用原理不同，電化學(xué)保護(hù)分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)兩類。（一）陰極保護(hù)法1外加電流陰極保護(hù)原理將被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源的

4、負(fù)極相連，依靠外加陰極電流進(jìn)行陰極極化而使金屬得到保護(hù)的方法。2外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)組成外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)包括輔助陽極、陽極屏、參比電極和直流電源四個部分。（1）輔助陽極在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中，與直流電源正極相連的外加電極稱為輔助陽極。其作用是使電流從陽極經(jīng)過介質(zhì)到達(dá)被保護(hù)結(jié)構(gòu)。在通電時，陽極被溶解。（2）陽極屏在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)工作時，從陽極排出很大的電流，在陽極周圍的被保護(hù)結(jié)構(gòu)，其電位往往很負(fù)，以致析出氫氣，溶液的堿性增來源建設(shè)工程教育網(wǎng)大，并使附近的涂層損壞，降低了保護(hù)效果。為防止電流短路，擴(kuò)大電流分布范圍，確保陰極保護(hù)效果，在陽極周圍涂裝屏蔽層，即陽極屏。（3）參比電極在外加電

5、流陰極保護(hù)系統(tǒng)中，參比電極是用來測量被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的電位和向恒電位儀提供信號，以便調(diào)節(jié)保護(hù)電流的大小，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)處于保護(hù)電位范圍之內(nèi)。（4）供電電源供電電源有恒電位儀、整流器、直流發(fā)電機、太陽能電池等。來源建設(shè)工程教育網(wǎng)3犧牲陽極保護(hù)在被保護(hù)金屬設(shè)備上連接一個電位更負(fù)的強陽極，促使陰極極化，這種方法叫做犧牲陽極保護(hù)。4陰極保護(hù)的基本參數(shù)最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位是衡量陰極保護(hù)是否達(dá)到完全保護(hù)的兩個基本參數(shù)。來源建設(shè)工程教育網(wǎng)最小保護(hù)電流密度：使金屬腐蝕停止，亦即達(dá)到完全保護(hù)時所需的最小電流值稱為最小保護(hù)電流，若以電流密度計量，就稱為最小保護(hù)電流密度。最小保護(hù)電位：在陰極保護(hù)下，當(dāng)金屬

6、剛好完全停止腐蝕時的臨界電位稱為最小保護(hù)電位。最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位都通過實驗確定，它們與被保護(hù)金屬的種類、表面狀態(tài)以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溫度、運動狀況等因素有關(guān)。（二）陽極保護(hù)1陽極保護(hù)原理來源建設(shè)工程教育網(wǎng)陽極保護(hù)是把保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加電流電源的正極相連（使被保護(hù)設(shè)備成為陽極），在一定的電解質(zhì)溶液中，把金屬構(gòu)件陽極極化到一定的電位（提高到鈍化區(qū)），使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)（即金屬表面發(fā)生鈍化，形成一層致密的保護(hù)膜），從而降低腐蝕速度，使設(shè)備受到保護(hù)。2陽極保護(hù)的主要參數(shù)（1）致鈍電流密度致鈍電流密度是使金屬在給定環(huán)境條件下，發(fā)生鈍化所需的最小電流密度。（2）維鈍電流密度維鈍電

7、流密度是使金屬在給定環(huán)境條件下維持鈍態(tài)所需的電流密度。（3）穩(wěn)定鈍化區(qū)的電位范圍穩(wěn)定鈍化區(qū)的電位范圍愈寬愈好。因為在陽極保護(hù)過程中，允許被保護(hù)設(shè)備的電位變化的范圍愈寬，在操作運行的過程中不會由于電位受外界因素的影響，而造成設(shè)備的活化或過鈍化。這樣，對控制電位的電器設(shè)備與所用的參比電極的要求也就不必太高。三、襯里保護(hù)法來源建設(shè)工程教育網(wǎng)襯里是一種綜合利用不同材料的特性、具有較長使用壽命的防腐方法。根據(jù)不同的介質(zhì)條件，大多是在金屬設(shè)備上選襯各種非金屬材料，如磚板襯里、玻璃鋼襯里、橡膠襯里和化工搪瓷襯里等。對于溫度、壓力較高的場合，可以襯耐蝕金屬，如不銹鋼、鈦、鉛、銅、鋁等。四、環(huán)境（介質(zhì)）處理法環(huán)

8、境處理包括除去環(huán)境中的有害成分（如脫氣、脫鹽、干燥等），從而達(dá)到防腐蝕的目的。緩蝕劑是一些用于腐蝕環(huán)境中抑制金屬腐蝕的添加劑。對于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)中加入少量的緩蝕劑就能有效抑制腐蝕速度。由于使用緩蝕劑不需復(fù)雜的設(shè)備，且用量小，因此緩蝕劑防護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)效益顯著的金屬防護(hù)方法。采用緩蝕劑防護(hù)時，凡是與介質(zhì)接觸的設(shè)備、管道、閥門等表面，均可受到保護(hù)，這是任何其他防蝕方法不能做到的。1H412063了解設(shè)備及管道防腐蝕材料的來源建設(shè)工程教育網(wǎng)性能一、材料的耐蝕性能1金屬的耐蝕性能（1）金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性，大體上可按它們的標(biāo)準(zhǔn)電位值來判斷。標(biāo)準(zhǔn)電極電位較正者，其熱

9、力學(xué)穩(wěn)定性較高；標(biāo)準(zhǔn)電極電位越高，熱力學(xué)穩(wěn)定性越差，也就容易被腐蝕?？蓪⒔饘侔雌錁?biāo)準(zhǔn)電位值劃分為不穩(wěn)定、不夠穩(wěn)定、較穩(wěn)定和穩(wěn)定四種，因而對應(yīng)四種不同的耐腐蝕程度，見表IH412063.來源建設(shè)工程教育網(wǎng)按金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位值劃分的熱力學(xué)穩(wěn)定性表1H412063（2）金屬的鈍化有不少熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬在適當(dāng)?shù)臈l件下能發(fā)生鈍化而獲得耐蝕能力，可鈍化的金屬有鋯、鈦、鉭、鈮、鋁、鉻、鈹、鉬、鎂、鈷、鐵。它們大多數(shù)在氧化性介質(zhì)中容易鈍化，而在C1一、Br一、F一等離子的作用下，鈍化容易受到破壞。（3）腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性能在熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬中，除了因鈍化而耐蝕外，還有因在腐蝕過程初期或一定階段生成致密的保護(hù)

10、性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜而耐腐蝕。例如，鉛在硫酸溶液中，鐵在磷酸溶液中，鉬在鹽酸溶液中，鋅在大氣中均因生成保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物膜而耐蝕，這類化學(xué)轉(zhuǎn)化膜通常稱為機械鈍態(tài)膜。（4）耐蝕金屬合金在本來不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，制成合金。合金元素將其固有的高熱力學(xué)穩(wěn)定性帶給了合金，提高了合金的電極電位，從而提高了合金整體的耐蝕性。例如在銅中加入金，在鎳中加入銅等。2非金屬的耐蝕性能非金屬材料在與介質(zhì)接觸時不可能產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。無機非金屬材料的耐蝕性與材料的組成、孔率有關(guān)。一般含Si02高的材料屬于耐酸材料，含Ca0、M90等堿性氧化物的材料屬于耐堿材料。它們的耐腐蝕性能一般以耐酸（堿）度

11、表示，耐酸（堿）度的值為粉碎后的材料與酸（堿）作用一定時間后所剩余下的質(zhì)量與原質(zhì)量之比（即為質(zhì)量百分比）二、常用防腐蝕材料的耐蝕性能（一）金屬及合金材料118-8不銹鋼18-8不銹鋼的耐蝕性特點主要體現(xiàn)在氧化性介質(zhì)中，所以18-8不銹鋼在空氣、水、中性溶液和各種氧化性介質(zhì)中十分穩(wěn)定。18-8不銹鋼在酸性溶液中的耐蝕性則分氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性強弱而異。在室溫下各種濃度的硝酸和濃硫酸中都是耐蝕的，但沸騰的濃硝酸（>65）會引起過鈍化而劇烈腐蝕，中等濃度以下的硫酸，尤其當(dāng)溫度較高時腐蝕嚴(yán)重。對于磷酸只是室溫、<10濃度中才穩(wěn)定。在有機酸和有機化合物中大多是穩(wěn)定的，但不耐沸騰的

12、冰醋酸。在鹽酸、氫氟酸等非氧化性酸中，其嚴(yán)重腐蝕程度與普通碳鋼幾乎沒有什么區(qū)別。由于l8-8鋼中的鎳對于堿具有很強的耐蝕能力，因此18-8鋼在堿性溶液中除了熔融堿外，非常耐蝕。2鋁與鋁合金鋁屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定金屬。但鋁的鈍化傾向很大，不僅空氣中的氧，而且溶解在水中的氧，及水本身都是鋁的良好的鈍化劑。鋁的耐蝕能力主要取決于在給定環(huán)境中鋁表面的保護(hù)膜的穩(wěn)定性。因為鋁屬于自鈍化金屬，所以在中性和近中性的水中以及大氣中有很高的穩(wěn)定性。在氧化性的酸或鹽溶液中也十分穩(wěn)定。鋁在濃硝酸中的耐蝕性比鉻鎳不銹鋼還高。但鋁在非氧化性酸，如鹽酸、氫氟酸和氫硫酸中，因為氧化鋁膜會被溶解而不穩(wěn)定。鋁對于破壞鈍化膜的陰離子C

13、l-、F-、Br-、l-非常敏感，因而鋁在含鹵素離子的中性溶液中易發(fā)生小孔腐蝕。鋁在堿溶液中不穩(wěn)定，這是由于鋁上的膜溶解而形成可溶性的鋁酸鹽。鋁在大多數(shù)有機介質(zhì)中有良好的耐蝕性能，如在無水醋酸中具有較高的穩(wěn)定性。鋁對硫和硫化物有很好的耐蝕性。3碳鋼與鑄鐵碳鋼和鑄鐵在強氧化性介質(zhì)中，可以鈍化而具有一定的耐蝕性。碳鋼和鑄鐵在pH>95、濃度不超過30N的堿溶液中是耐蝕的。這是由于在這個濃度范圍，鋼、鐵表面生成的腐蝕產(chǎn)物能緊密地覆蓋于鋼鐵表面起到保護(hù)作用。當(dāng)堿濃度更高時，碳鋼、鑄鐵的腐蝕產(chǎn)物是可溶性的，會引起強烈腐蝕。碳鋼和鑄鐵在水中的二次腐蝕產(chǎn)物是疏松地覆蓋在鋼、鐵表面上，所以保護(hù)性極弱，在

14、水、氧的共同作用下將進(jìn)一步生成鐵銹。故在溶有氧的水中，鋼、鐵會不斷被腐蝕。碳鋼和鑄鐵在非氧化性介質(zhì)中耐蝕性很差。（二）非金屬材料1搪瓷搪瓷材料具有良好的耐蝕性，它們在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕屬于化學(xué)作用或伴隨著物理機械作用而引起的破壞，其耐蝕能力與材料的化學(xué)成分、礦物學(xué)組成、孔隙、結(jié)構(gòu)類型，高溫下材料性質(zhì)的變異以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)等有關(guān)。搪瓷的si02的含量愈大，其耐酸性愈商。硅酸鹽材料對于大多數(shù)無機酸都很穩(wěn)定，但不耐氫氟酸、高溫磷酸、苛性堿溶液，因為在這些介質(zhì)中，Si02都要溶解。結(jié)晶的SiO2（石英）有很好的抗堿能力。硅酸鹽材料中的另一主要組分Al2O3，當(dāng)在游離狀態(tài)或與SiO2結(jié)合的某些化合物狀態(tài)

15、時，容易被無機酸和堿溶液溶解。但經(jīng)高溫煅燒后的結(jié)晶型Al2O3.能夠抵抗較高溫度下的酸或堿的腐蝕作用。2玻璃鋼（1）環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂化學(xué)性能很穩(wěn)定，能耐酸和大部分有機溶劑。同時由于其結(jié)構(gòu)中含有脂肪族羥基不會與堿作用，所以它的耐堿性比酚醛、聚酯樹脂強，但抗氧化性酸的能力差。（2）酚醛樹脂固化后的酚醛樹脂有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。在非氧化性酸中，比環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂更耐蝕，如在50以下的硫酸和各種濃度的鹽酸中非常穩(wěn)定，但在氧化性酸中會發(fā)生氧化而不耐蝕。在堿性介質(zhì)中亦不耐蝕，這是因為酚醛樹脂中的酚羥基是一種弱酸陛基團(tuán)，它能與堿作用生成可溶性的酚鈉。1H412070設(shè)備及管道絕熱技術(shù)1H412071掌握設(shè)備

16、及管道絕熱的施工方法一、絕熱層施工方法（一）捆扎法施工捆扎法是把絕熱材料制品敷予設(shè)備及管道表面，再用捆扎材料將其扎緊、定位的方法。適用于軟質(zhì)氈、板、管殼，硬質(zhì)、半硬質(zhì)板等各類絕熱材料制品。配套的捆扎材料有鍍鋅鐵絲、包裝鋼帶、粘膠帶等，此方法最適合于管道和中、小型圓筒設(shè)備的絕熱。當(dāng)用于大型筒體設(shè)備及管道時，需依托固定件或支承件來捆扎、定位。此方法是絕熱層施工的常用方法。（二）粘貼法施工粘貼法是用各類粘結(jié)劑將絕熱材料制品直接粘貼在設(shè)備及管道表面施工方法。適用于各種輕質(zhì)絕熱材料制品，如泡沫塑料類，泡沫玻璃，半硬質(zhì)或軟質(zhì)氈、板等。當(dāng)用于各類大型設(shè)備及管道，特別是曲面或異形面設(shè)備的絕熱時，需要注意粘結(jié)劑

17、的性能影響，即粘結(jié)劑的使用溫度必須符合被絕熱的介質(zhì)溫度，對所用絕熱材料和被絕熱表面金屬材料沒有腐蝕，而且又有相當(dāng)強的粘結(jié)性。（三）澆注法施工澆注法是將配制好的液態(tài)原料或濕料倒人設(shè)備及管道外壁設(shè)置的模具內(nèi)，使其發(fā)泡定型或養(yǎng)護(hù)成型的一種絕熱施工方法。液態(tài)原料目前多采用聚氨酯溶劑，濕料系輕質(zhì)粒料與膠結(jié)料和水的拌合物。該法較適合異形管件的絕熱以及室外地面或地下管道絕熱。（四）噴涂法施工噴涂法是利用機械和氣流技術(shù)將料液或粒料輸送、混合，至特制噴槍口送出，使其附著在絕熱面成型的一種施工方法。該法與澆注法同屬現(xiàn)場配料、現(xiàn)場成型的施工方法。（五）充填法施工充填法是用粒狀或棉絮狀絕熱材料填充到設(shè)備及管道壁外的空腔內(nèi)的施工方法。該法在缺少絕熱制品的條件下采用，此外也適用于對異形管件做成外套的內(nèi)部填充。（六）拼砌法施工拼砌法是用塊狀絕熱制品緊靠設(shè)備及管道外壁砌筑的施工方法。拼砌可分為干砌和濕砌。干砌是將絕熱塊沿鋼結(jié)構(gòu)與構(gòu)件排列，縫隙可用散棉填實；濕砌則將絕熱塊涂抹膠泥，并整齊砌筑。拼縫與缺損處可用膠泥填料，還可輔以用鐵絲網(wǎng)捆扎，加強其整體