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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，而且還因為溶液的濃度差、周?chē)鯕獾臐舛炔?、物質(zhì)結構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：
? 完全耐蝕
? 腐蝕速度低于0.001毫米/年
? 極耐蝕
? 腐蝕速度0.001至0.01毫米/年
? 耐蝕
? 腐蝕速度0.01至0.1毫米/年
? 尚耐蝕
? 腐蝕速度0.1至1.0毫米/年
? 耐蝕性差
? 腐蝕速度1.0至10毫米/年
? 不耐蝕
? 腐蝕速度大于10毫米/年
九大防腐措施
1.根據腐蝕介質(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)腐蝕最嚴重,當濃度增加到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,但在中、低濃度的硝酸中腐蝕反而嚴重.不銹鋼雖說(shuō)對稀硝酸耐蝕性很強,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)材料應根據具體情況,分析各種影響腐蝕因素,按有關(guān)防腐手冊選用材料。
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)強度,又保證了閥門(mén)不受腐蝕。
夾管閥也是根據橡膠的優(yōu)良耐腐蝕性能和優(yōu)異變性能而設計出來(lái)的.現在越來(lái)越對的用尼龍、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.當然,它們的強度和耐熱性都較低,應用的范圍受到限制。
柔性石墨的出現,使非金屬進(jìn)入了高溫領(lǐng)域,解決了長(cháng)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)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)預處理的基本表面,形成噴涂層,或同時(shí)對基本表面加熱,使涂層在基體表面再次熔融,形成噴焊層的表面強化工藝方法。
大多數金屬及其合金、金屬氧化物陶瓷、金屬陶瓷復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(cháng)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、自潤滑、熱輻射、電磁屏蔽等特殊的性能;利用熱噴涂可修復零部件。
5.噴刷涂料
涂料是應用最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別標志。
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,達到防腐目的。
涂料主要用于水、鹽水、海水、大氣等腐蝕不太強的環(huán)境中。閥門(mén)內腔常用防腐漆涂刷,防止水、空氣等介質(zhì)對閥門(mén)腐蝕。油漆內摻有不同顏色,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,很大的溶度范圍內成火化態(tài),腐蝕較嚴重,但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可使不銹鋼轉變鈍態(tài),表面生成一層保護膜,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閥門(mén)的腐蝕。
石棉填料中含有氯化物,對閥桿腐蝕很大,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合,使氯化物與閥桿金屬接觸機會(huì )大為減少,從而達到防腐目的.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
電化學(xué)保護有陽(yáng)極保護和陰極保護兩種。
如用鋅保護鐵,鋅被腐蝕,鋅叫做犧牲金屬.在生產(chǎn)實(shí)踐中,陽(yáng)極保護采用較少,陰極保護應用較多.大型的閥門(mén)和重要閥門(mén)采用這種陰極保護法,是一種經(jīng)濟簡(jiǎn)便又行之有效的方法.石棉填料中添加鋅,保護閥桿也屬于陰極保護法.
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、煉油工藝中家堿調節PH值等。從這個(gè)觀(guān)點(diǎn)出發(fā),上述添加緩蝕劑、電化學(xué)保護等也屬控制腐蝕環(huán)境。大氣中充滿(mǎn)了灰塵、水蒸氣、煙霧,特別在生產(chǎn)環(huán)境中,如煙鹵、設備散發(fā)出的有毒氣體和微粉,都會(huì )對閥門(mén)產(chǎn)生不同程度的腐蝕。操作人員應按操作規程中的規定,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。閥桿安裝保護罩、地閥設置地井、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,特別對封閉的環(huán)境下的設備和閥門(mén),會(huì )加速其腐蝕.應盡量采用敞開(kāi)式廠(chǎng)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)結構形式
閥門(mén)的防腐保護是從設計就開(kāi)始考慮的問(wèn)題,一個(gè)結構設計合理、工藝方法正確的閥門(mén)產(chǎn)品，無(wú)疑地對減緩閥門(mén)的腐蝕是有好的效果的。因此,設計和制造部門(mén)應對那些結構設計不合理,工藝方法不正確,容易引起腐蝕的部件,應進(jìn)行改進(jìn),使之適合各種不同工況條件下的要求。
針對不同的閥門(mén)部件腐蝕類(lèi)型：
防止奧氏體不銹鋼閥件產(chǎn)生晶間腐蝕方法有:
1.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.應力腐蝕發(fā)生在腐蝕和拉應力同時(shí)作用下產(chǎn)生的破裂。
防止應力腐蝕的方法：通過(guò)熱處理消除或減少焊接,冷加工中產(chǎn)生的應力,改進(jìn)不可理的閥門(mén)結構,避免應力集中,采用電化學(xué)保護、噴刷防蝕涂料.添加緩蝕劑、施加壓應力等措施。
3.磨損腐蝕是流體對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)結構設計,采用陰極保護等.
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.
5.焊接后要盡量采用退火處理等相應防護措施。提高閥桿加工表面粗糙度以及其他閥件表面粗糙度,表面粗糙度級別越高,抗蝕能力越強。
防止方法：改進(jìn)填料和墊片的加工工藝和結構,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
1.閥桿腐蝕與防護
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)。尤其保存在倉庫里的閥門(mén)，也會(huì )發(fā)生閥桿點(diǎn)腐蝕。這就是填料對閥桿的電化學(xué)腐蝕?，F在使用最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：
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(cháng)期保存而不致被腐蝕。
對閥桿進(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犧牲金屬發(fā)生，從而保護閥桿?？勺鳛闋奚饘俚挠袖\粉等。
采用聚四氟乙烯保護。聚四氟乙烯有優(yōu)良的化學(xué)穩定性和介電性能，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
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：
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)閉件結構，使其少受流體沖蝕。
改進(jìn)連接結構，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。要使用抗沖蝕性強的材料作關(guān)閉件。
耐腐蝕閥門(mén)選用要點(diǎn)：
在腐蝕性介質(zhì)工況下的閥門(mén)，防腐蝕就是化工設備最關(guān)鍵的地方，如果不能正確地選擇化工閥門(mén)的金屬材料，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發(fā)災難。針對一些常用化工介質(zhì)耐腐蝕閥門(mén)到底應該如何選用?
1.硫酸介質(zhì)
作為強腐蝕介質(zhì)之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動(dòng)的硫酸，不適用作閥門(mén)的材料。普通不銹鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質(zhì)也用途有限。因此輸送硫酸的閥門(mén)通常采用高硅鑄鐵（鑄造及加工難度大）、高合金不銹鋼（20號合金）制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵閥（F46）是一種更為經(jīng)濟的選擇。如果壓力過(guò)大，溫度升高，塑料閥的用點(diǎn)就受到了沖擊，就只能選擇比它貴的多的陶瓷球閥了。
2.鹽酸介質(zhì)
決大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕（包括各種不銹鋼材料），含鉬高硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以?xún)纫r橡膠泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的最好選擇。但這樣的介質(zhì)如果溫度超過(guò)了150℃，或者壓力大于16公斤時(shí)，任何的塑料（包括聚丙烯、氟塑料甚至是聚四氟乙烯）將不能勝任了，而目前市面上尚未有很理想的閥門(mén)。不過(guò)可以試試現在新興的陶瓷球閥，這種閥門(mén)的優(yōu)點(diǎn)是自潤滑性，扭矩力小，不老化，壽命比一般的閥門(mén)要長(cháng)得多，它的缺點(diǎn)就是，價(jià)格比塑料閥門(mén)高的多。
3.硝酸介質(zhì)
一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不銹鋼是應用最廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不銹鋼（如316、316L）對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼（如304、321），有時(shí)甚至不如。而對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。
4.醋酸介質(zhì)
它是有機酸中腐蝕性最強的物質(zhì)之一，普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會(huì )嚴重腐蝕，不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，含鉬的316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時(shí)，可選用高合金不銹鋼或氟塑料閥門(mén)。
5.堿（氫氧化鈉）
鋼鐵廣泛應用于80℃以下、30%濃度內的氫氧化鈉溶液，也有許多石化工廠(chǎng)在100℃、75%以下時(shí)仍采用普通鋼鐵，雖然腐蝕增加，但經(jīng)濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒(méi)有明顯優(yōu)點(diǎn)，只要介質(zhì)中容許少量鐵份摻入，不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者高合金不銹鋼。
6.氨（氫氧化氨）
大多數金屬和非金屬在液氨及氨水（氫氧化氨）中的腐蝕都很輕微，只有銅和銅合金不宜使用。
7.氯氣（液氯）
大多數金屬閥抗氯氣的腐蝕都是很有限的，尤其是氯氣帶水的情況，包括各種的合金閥門(mén)，這種情況下，四氟閥門(mén)是個(gè)很不錯的選擇，但是生產(chǎn)氯堿的化工廠(chǎng)會(huì )發(fā)現：四氟閥用的時(shí)間稍微一長(cháng)，扭矩力增大，四氟老化的問(wèn)題就會(huì )凸顯出來(lái)了，這種情況下發(fā)生的泄露就是致命的了?？梢钥紤]用襯四氟陶瓷球芯替換原來(lái)的普通襯四氟閥門(mén)，利用陶瓷的自潤滑性和四氟的耐腐蝕會(huì )有完美的效果。
8.鹽水（海水）
普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高，一般須采用涂料保護。
各類(lèi)不銹鋼也有很低的均勻腐蝕率，但可能因氯離子而引起局部性腐蝕，通常采用316不銹鋼較好。
9.醇類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、醚類(lèi)
常見(jiàn)的醇類(lèi)介質(zhì)有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮類(lèi)介質(zhì)有丙酮、丁酮等，酯類(lèi)介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等，醚類(lèi)介質(zhì)有甲醚、乙醚、丁醚等，它們基本沒(méi)有腐蝕性，常用材料均可適用，具體選用時(shí)還應根據介質(zhì)的屬性和相關(guān)要求做出合理選擇。另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時(shí)避免出錯。