試析鋁合金無縫氣瓶嚴重腐蝕原因及預防策略

徐寧 相立志

摘 要 介紹了海上潛水用鋁合金無縫氣瓶局部嚴重腐蝕的原因和預防。

關鍵詞 鋁合金無縫氣瓶;腐蝕;原因和預防

鋁合金無縫氣瓶的設計一般是考慮20年的使用壽命，而大連某海上運動俱樂部送檢的32只鋁合金無縫氣瓶僅使用了3年，其中有22只氣瓶外表面中部因發生嚴重的腐蝕而報廢。因此，我們對此批氣瓶的腐蝕原因進行了調查分析。

1問題的發現

2018年6月，某海上運動俱樂部送檢鋁合金無縫氣瓶32只。這批鋁合金無縫氣瓶是2015年從某鋁合金無縫氣瓶制造廠購進的。在定期檢驗外觀檢查時，發現22只鋁合金無縫氣瓶外表面中部一周存在嚴重的腐蝕，我們將腐蝕物清除，觀察損傷部位呈白色狀，腐蝕的深度在2.0～ 4.5mm左右，寬度長短不一，長者達200mm（具體腐蝕位置如圖1所示），為了判明腐蝕原因，我們向用戶了解了鋁合金無縫氣瓶的使用情況。該單位的鋁合金無縫氣瓶主要為潛水使用，潛水時為了使鋁合金無縫氣瓶能夠固定在潛水者背部，在氣瓶中部增設了鋼板卡具[1]。

2腐蝕原因分析

該批鋁合金無縫氣瓶瓶體材料為鋁合金6061，壁厚為6mm，經制造廠化學成分復驗和機械性能試驗符合《鋁合金無縫氣瓶》對瓶體材料的相關要求，故從原材料方面考慮是沒有問題的。根據氣瓶的結構和腐蝕形態，我們認為該批氣瓶的腐蝕是由以下三方面的原因造成的：

（1）海水腐蝕。正常使用中，鋁合金外表面會由于形成表面鈍化膜而具有耐腐蝕性（4Al+3O2=2A12O3）。而此批氣瓶用于海上潛水，海水為腐蝕性介質，海水中的離子作用于鋁合金表面的鈍化膜，鈍化膜受到破壞而露出新鮮金屬表面，這部分新的金屬就會迅速溶解發生點蝕。

（2）縫隙腐蝕。由于卡具和瓶體表面形成一定的縫隙，同時氣瓶又經常與海水接觸，離開海水后會在縫隙處殘留少量的靜止溶液，因而構成了縫隙腐蝕的條件，縫隙腐蝕也是上述腐蝕形成的原因之一。

（3）電化學腐蝕。氣瓶的卡具材料為鋼板，而鋁的化學性質比鐵活潑，兩種材料又互相接觸，當這兩種金屬浸在海水（電解質）中時，兩種金屬之間就會形成電位差，鋁合金就形成陽極，而卡具則成為陰極，從而造成犧牲氣瓶而保護卡具的電化學腐蝕效果，該過程的化學反應式如下：

這三種腐蝕原因同時存在，又互相加強，因此造成了氣瓶表面的嚴重腐蝕現象[2]。

3腐蝕的預防

針對以上腐蝕產生原因的分析，我們提出以下防腐蝕措施。

3.1 涂防銹漆

應檢查卡具與鋁合金氣瓶接觸處的腐蝕情況，并在鋁合金氣瓶表面涂上防銹漆，鋁合金氣瓶上絕對禁止使用銅基防腐漆、水銀基防腐漆、鉛基防腐漆或含有其他高電解電位金屬元素的油漆。

3.2 改進卡具結構

該批氣瓶的卡具結構為縫隙腐蝕創造了條件，因此，可以通過設計其他形式的卡具結構來避免縫隙腐蝕的發生，如方便裝卸的卡具，每次在海水中使用后，拆除卡具，及時清除卡具縫隙中的海水，以此來避免縫隙腐蝕的發生。

3.3 改善瓶體和卡具之間的絕緣狀況

該批氣瓶的卡具和瓶體直接接觸，因而增加了電化學腐蝕的速度，如能在卡具和瓶體間加上絕緣的墊片（如膠皮等），就能夠有效地降低電化學腐蝕的速度，從而達到減輕腐蝕的目的。另外，在卡具的選材方面，也應選擇電位不高于鋁的金屬材料或非金屬材料，從而避免電化學腐蝕的發生。

3.4 及時做好清潔

有些高電解電位金屬對鋁合金的腐蝕性很強，在潮濕環境下，即使高電解電位的金屬沒有和鋁合金固定在一起，但只要與鋁合金氣瓶結合部存在電解質，依然會發生電化學腐蝕。所以應特別注意鋁合金氣瓶的清潔程度，污垢（水性或油性）、灰塵的積聚會導致嚴重的泥敷劑腐蝕，從而導致鋁合金氣瓶的局部嚴重腐蝕，甚至穿孔[3]。

4結束語

氣瓶在使用過程中應考慮其本身材料、結構及其使用環境的特點，采取相應的措施以盡可能地避免腐蝕的發生。但是要完全避免鋁合金的腐蝕是不可能的，只能通過及時地檢驗來避免腐蝕對氣瓶造成的危害，保障鋁合金氣瓶的安全使用。由于鋁合金氣瓶表面油漆的附著力大大強于常規低碳鋼，鋁合金氣瓶發生普遍腐蝕的可能性很小，而且易對鋁合金氣瓶造成嚴重危害的腐蝕形式并不是普遍的腐蝕，所以在正常情況下鋁合金氣瓶的測厚并不能反映氣瓶外表面的真實情況。如有必要，應清除鋁合金氣瓶外面的油漆，對外表面做進一步檢查，這樣可以發現由內而外不易察覺的嚴重點腐蝕。

參考文獻

[1] 郝延平.試論鋁合金無縫氣瓶的硬度試驗[J].低溫與特氣，2016 （6）：44-46.

[2] 石生芳，左延田，浦哲，等.淺析鋁合金無縫氣瓶出現的開裂原因及分析[J].新技術新工藝，2017（2）：58-61.

[3] 孫詠梅，黃貞益，張秀峰.鋼質無縫氣瓶常見的熱處理工藝與研究[J].機械工師，2019（8）：37-38.