金屬材料的防腐技術

邵穎 謝華

【摘?要】現如今，我國化工企業發展迅速，金屬材料被廣泛應用在化工生產中。在氧與水共存的條件下，金屬材料容易發生腐蝕，尤其在化工行業中，腐蝕現象十分常見。金屬發生腐蝕，輕則造成經濟損失，重則導致安全風險、環境污染，故金屬腐蝕是一個不可忽視的問題，本文主要介紹了金屬材料防腐的相關知識。

【關鍵詞】金屬材料;防腐技術

引言

日益進步與發展的社會及科技技術，帶動了工業化水平的提高，化工領域中出現大量可用于復雜環境中的金屬材料。由于具備強活潑性特點的緣故，所以金屬受腐蝕的可能性極高，當其遭受腐蝕后會嚴重影響經濟發展。從靜態亦或是動態方面來看，金屬結構銹蝕從未停止過。漆膜應有的效用消失后，隨之即來的便是銹蝕斑點，而電化學反應會因斑點電位差的影響加快，進而引起更大的銹蝕范圍，甚至形成銹蝕深坑，或有銹穿孔出現在個別部位，加速結構折舊速度，影響使用性能。因此，有必要探討金屬材料結構防腐涂裝管理要點。

1金屬腐蝕機理及分類

金屬腐蝕是指，金屬材料與所處的環境介質之間發生一定程度的化學、電化學或物理作用，從而引發的變質的現象。金屬材料的腐蝕，本身是一個十分復雜的過程，因此在受到不同外力的作用下，會導致不同類型的腐蝕狀態發生，相應地，會存在不同的分類方法。其中，宋海軍在《淺談金屬材料的腐蝕與防護》一文中指出，“金屬腐蝕的分類，按照金屬的腐蝕機理，可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類，其實質都是因為被氧化，導致金屬原子轉化成金屬陽離子的過程。”

而楊世偉，常鐵軍的《材料腐蝕與防護》一書在有關金屬材料腐蝕分類的問題上闡述的很全面，除了指出化學腐蝕和電化學腐蝕的兩種金屬腐蝕的機理，又補充了兩種——物理腐蝕和生物腐蝕。同時，又按照腐蝕的環境、形態進行分類。它指出，根據腐蝕的環境，腐蝕可以分為干腐蝕和濕腐蝕兩大類，干腐蝕可以細分為失澤和高溫氧化兩種;濕腐蝕可以細分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕以及工業介質中的酸堿鹽溶液的腐蝕、工業水中的腐蝕及高溫高壓水中的腐蝕。按照形態分為全面腐蝕（或均勻腐蝕）以及局部腐蝕兩種。他認為，局部腐蝕包含的破壞形態較多，相較于均勻腐蝕，它對金屬的危害也大很多，又將局部腐蝕分為：電偶腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、剝蝕、絲狀腐蝕和選擇性腐蝕等七種。

2金屬材料的防腐技術

2.1防腐層保護技術

就防腐層而言，指的是對不同材料特性予以綜合應用的方式，涉及使用壽命長的特點，結合不同介質條件，通常將非金屬材料在金屬管線表面進行敷設。現階段，防腐涂層技術實現了較好的發展，煤焦油瓷漆、三層聚乙烯等實現了廣泛運用。比如，我國西氣東輸等相關工程，主要采取三層聚乙烯防腐層。對于距離較短以及變化頻繁的金屬管道，通常運用聚乙烯膠粘帶。冷彎管外防腐則大多采取雙層熔結環氧粉末涂層技術。由此可見，防腐涂料包含豐富的種類，不同種類在用途與性能上會存在差異。選用時應考慮。

其一，基體表面材料性質。涂層用底漆之中涉及許多的含粉料，基料少，成膜較為粗糙，與金屬管線粘附力強結合性好，起附著和防銹作用;而面漆中則包含許多基料，成膜方面光澤好，可以避免底漆遭受大氣腐蝕，同時還具備良好的抗分化能力，防老化、防腐蝕作用顯著。

其二，基體使用環境。對于防腐蝕涂料而言，其在環境針對性方面極強，應結合實際運用環境，諸如介質類似、設備、濃度、溫度等，選擇適宜的涂料品種。

其三，現場施工條件。應立足于施工現場，對涂料種類予以選擇。例如，施工現場通風條件差，可運用無溶劑以及水性防腐蝕涂料。若現場不存在烘烤干燥條件，那么應選擇自干型涂料。其四，技術、經濟綜合效果。除了需要對技術性能優異性予以考慮之外，還需重視經濟合理性。開展經濟核算的過程中需綜合考慮維修、材料、施工費用，以及涂層性能。

2.2電化學保護法

金屬受到腐蝕的原因部分是因為金屬失去電子，電化學保護法的主要原理就是利用電化學使金屬單質或者金屬合金不能失去電子，把被保護的金屬作為可以發生還原反應的陰極，已達到解決金屬在陽極失去電子的腐蝕原電池反應，根據以上條件，具體實施方法為：（1）外加電流法，外加電流法是利用高中化學中的電解池原理，將被保護的金屬作為電解池的陰極，附加電極為陽極，兩者構成電解池的陰陽電極，在附加直流電的通入下，陰極金屬得到保護，阻止金屬材料失去電子，從而防止金屬腐蝕。（2）犧牲陽極保護法，該方法與外加電流法極其相似，都是將被保護的金屬作為陰極，但本方法是利用原電池裝置，將一塊電極電勢更負（更容易失去電子）的金屬材料或合金作為原電池的陽極，兩者構成了原電池的陰陽兩極，使得陰極被保護的金屬得到了保護，阻止金屬被腐蝕。

2.3金屬熱噴涂技術

首先，以手工操作為主的金屬熱噴涂施工，基本都無法將客觀因素影響徹底消除，而因表明預處理及噴涂質量會在封閉涂料后被“隱蔽”，這也就要求施工單位對每道工序予以足夠的重視，并嚴格落實相應的控制措施;其次，金屬噴涂工藝將電弧與火焰噴涂包含在內，其中使用更普及的為電弧噴涂，而火焰噴涂往往是在電弧噴涂處理難度較大的部位使用，主要發揮修補的作用。完成噴射除銹作業后，需對作業成果進行檢查，確定合格后即刻涂覆結構表面，盡量維持在4～8h的間隔時間，具體時間視環境條件決定。金屬熱噴涂后，仍有余溫存在的情況下涂裝封閉涂料;最后，電弧噴涂質量控制中，涂層粗糙度是一個重點內容，其取決于霧化后的微粒粗細。而因有大量因素會對霧化微粒粗細構成影響，如電弧電壓、霧化氣（壓縮空氣）壓力、霧化頭磨損等。當霧化氣壓力上升之后，會增粗微粒;當電弧電壓上升之后，同樣會增粗微粒。在電弧噴涂質量控制中，以工藝要求為根據嚴格施工并定期開展霧化頭磨損檢查工作，屬于極為重要的內容。

2.4改變金屬內部的結構或成分

除了通過以上方式之外，我們也可以通過在金屬中添加或者減少一些元素（金屬元素或者非金屬元素）的含量，借此來提高金屬其本身的耐腐蝕性能，使其化學性質更穩定，抑制腐蝕的發生，例如向碳鋼中添加鎳、鎘、鈦等元素形成不銹鋼;或者減少碳鋼中碳元素的含量，并添加某些元素形成雙相不銹鋼、超低碳不銹鋼等。前者通過鋼與其他金屬元素形成合金，使其化學性能更加穩定，而后者則是提高了碳鋼的抗氧化性能。

結語

由上觀之，金屬材料腐蝕與防護已經成為一門重要的學科。它涉及到我國經濟發展過程中重要的經濟領域，因此獲得正確的、有效的防腐技術，可以遏制或防止腐蝕的產生，可以最大限度的減少由金屬材料腐蝕造成的經濟損失和其他危害。就目前的研究成果來看，國內有關金屬材料腐蝕和防護的研究日益豐富，研究范圍不斷擴大，內容和角度也更加多元，研究也日趨向實用性發展。本文通過對金屬腐蝕和防護的研究成果進行綜述，希望對今后這一課題研究的有所助益。以此作述，有不當之處，敬請指正。

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