鋁合金無縫氣瓶嚴重腐蝕原因分析及預防

杜玉玲

沈陽特種設備檢測研究院 遼寧沈陽 110042

20 世紀90 年代，我國開始生產無縫鋁合金的氣瓶。現在很多制造商生產無縫的鋁合金氣瓶。鋁合金無縫氣瓶廣泛應用于電子、醫學、水中航行、化學、冶金、采礦等領域等等。鋁合金無縫氣瓶的設計壽命一般為20 年，鋁合金無縫氣瓶的設計壽命為20 年。在這三年中，研究了22個鋁合金無縫氣瓶，外部表面中部嚴重腐蝕，因此，本文對鋁合金無縫氣瓶腐蝕的原因進行了分析并提出了相關預防措施。

1 鋁合金無縫氣瓶材料選擇

1.1 鋁及鋁合金性能特點

（1）輕質：鋁的主要優點是密度小（2．7g/cm3）約三分之一的鋼。鋁和鋁合金密度低，廣泛用于航空、運輸等領域。

（2）耐腐蝕性：鋁和鋁合金的表面容易形成由氧化鋁制成的致密堅固的涂層，防止進一步氧化。該保護層只能受到鹵素或堿離子的強烈影響的損傷。因此鋁合金耐大氣和水的腐蝕。大部分的酸和有機物都能抵抗腐蝕。合金提取、化學和電化學處理等措施可以進一步增強其耐蝕性。

（3）機械性能：鋁的工業純度低，塑性高，但是通過摻雜可以達到預定的目標強度。

（4）加工性能：鋁和鋁合金基本上容易加工，易于處理。因為鋁本身有柔軟的面心立方結構。鋁和鋁合金的加工速度快，具有經濟的機械特性。

1.2 鋁合金無縫氣瓶瓶體材料的選擇

選擇用于鋁合金無縫氣瓶的材料，首先考慮其安全性，防止因故障造成的損傷。瓶子里的材料必須具有一定的塑性、韌性、耐腐蝕性，低溫性能也得達到要求。鋁合金的疲勞強度低，所以必須選擇抗疲勞的材料。其次，必須考慮技術的特征、供應和價格都符合標準的材料。根據GB1640-2011 的要求，無縫鋁合金用于鋁合金無縫氣瓶的材料一般必須從6061 鋁合金中選擇[1]。無縫鋁合金氣瓶可以使用其他鋁合金材料，防腐性和工藝性能都很好。但是，必須通過反復負荷時的腐蝕和抗裂性試驗。這是因為除了一些鋁合金之外，還可以在晶體中實質上降解動態或靜態拉伸應力和特定的腐蝕環境，所謂的應力防腐斷裂指的是SCC。

2 問題的發現

2004 年6 月，32 個鋁合金無縫氣瓶被運往大連海洋運動俱樂部。2001 年在鋁合金無縫氣瓶廠買了這些鋁合金無縫氣瓶。定期檢查外觀時，發現22 個無縫的氣瓶鋁合金本周內腐蝕嚴重。觀察白色形狀，腐蝕深度2．0-4．5 毫米，寬度達到了200 毫米之長。根據1GB13077-2004 定期檢查無縫氣瓶并進行評價的鋁合金應視為無效[2]。為了確定腐蝕的原因，向用戶介紹了使用無縫鋁合金制的氣瓶的情況。鋁合金無縫氣瓶主要用于潛水，鋁合金無縫氣瓶可以連接到潛水員的背部，在鋁合金無縫氣瓶中心增加了鋼板卡具。

3 腐蝕原因分析

（1）海水腐蝕。在正常使用的情況下，鋁合金的外部表面通過形成鈍化表面而具有耐蝕性。這些鋁合金無縫氣瓶被用于海上的水中航行，但是海水是侵蝕性的環境。海水中的離子作用于鋁合金表面的鈍化膜，表面膜受損，露出新表面，新金屬的一部分快速溶解，產生腐蝕。

（2）間隙腐蝕。間隙腐蝕也是間隙腐蝕的原因之一。卡具和瓶子表面有一定的空隙。海水釋放后，狹縫中形成了少量的靜溶液。

（3）電化學腐蝕：氣體瓶的框架是鋼板，鋁的化學性質比鐵更嚴格。這兩種材料互相接觸。當這兩種金屬浸入海水中時，這會產生鋁合金無縫氣瓶的電化學腐蝕作用。

（4）由于大氣中的相對濕度較大，鋁合金在大氣中容易受到電化學反應的影響[3]。鋁合金腐蝕作用更快。

4 腐蝕的預防

SY-D9、BR-137 底膠中具有比SY-D9 有很好的耐腐性，如果給鋁合金無縫氣瓶表面噴涂SY-D9、BR-137 底膠[4]，可以很好的實現防腐，其中BR-137 底膠比SY-D9 底膠的耐腐性更好，有更高的磷酸表面極化處理中的耐腐蝕性。因此，通過噴涂SYD9、BR-137 等，可以防止鋁合金無縫氣瓶的腐蝕。

由于鋁合金無縫氣瓶框架的設計有間隙，所以很容易產生腐蝕，所以可以通過設計其他形狀的框架來防止鋁合金無縫氣瓶框架出現腐蝕的現象。海水中每次使用后取下卡具，在卡具縫隙中及時清除海水，避免間隙腐蝕的現象。

鋁合金的微生物腐蝕的先決條件是微生物先結合在鋁合金的表面上，然后形成生物膜。接著用在代謝過程中形成的酸和堿腐蝕結合材料。由于微生物快速繁殖，對鋁合金的腐蝕是不能忽視的。為了減少并防止微生物對鋁合金的腐蝕，有以下幾種方法。

（1）保持干燥的環境，減少微生物繁殖的機會。

（2）經常用酒精或消毒劑擦拭鋁合金表面，消除微生物，以及定期通過去濕的方法破壞微生物繁殖生長的環境。

鋁合金無縫氣瓶材料在進入施工現場前，總承包機構檢查機構應按規定驗收，檢查產品質量、質量檢查報告及其他質量檢查文件。檢查表面情況，包括沖擊性損傷涂層、損傷的情況，以及防腐性能、表面防腐厚度是否滿足標準，材料主要受力部分截面圖的最小厚度和其他指標在復試后允許進行第二次抽樣測試，確保其材料合格，達到驗收標準。

5 結語

使用鋁合金無縫氣瓶時，請盡量避免腐蝕，同時考慮鋁合金無縫氣瓶的材料、構造和環境特征。但是，為了完全避免鋁合金的腐蝕，需要及時進行檢查。為了避免鋁合金無縫氣瓶金屬腐蝕，必須安全使用鋁合金無縫氣瓶。鋁合金無縫氣瓶表面的附著力度比通常的低碳鋼更強，所以鋁合金無縫氣瓶一般腐蝕的可能性很低，但是腐蝕的類型可能會對鋁合金的氣瓶造成嚴重損害。在正常條件下，鋁合金無縫氣瓶厚度不反映氣體瓶外部表面的實際情況。有必要的話，為了除去鋁合金無縫氣瓶表面的油漆，需要進一步檢查外部的表面，只有這樣才發現內部和外部很難發現的腐蝕腐蝕部位。