防腐蝕技術

防腐蝕技術對在腐蝕性介質中的金屬材料及其製品，採用各種不同的防腐蝕技術，以延長金屬製品的使用壽命，保證工藝設備的安全和順利運行（見金屬腐蝕）。

基本介紹

• 中文名：防腐蝕技術
• 宗旨：工藝設備的安全和順利運行
• 優勢：最普通、最有效
• 作用：表面防護

合理選材

這是防止和控制設備腐蝕的最普通和最有效的方法之一。選材務必做到：①了解環境因素和腐蝕因素，包括介質的種類、濃度、溫度、壓力、流動狀態、雜質種類和數量、含氧量，以及有無固體懸浮物和微生物等；②研究有關資料數據；③按實際條件進行模擬試驗，以獲得選材的可靠數據。由此了解材料的耐蝕性能及其工藝特性；④綜合考慮材料的耐蝕性和經濟性；⑤考慮合適的防腐蝕措施。

防護方法

總述

金屬材料及其製品表面經處理後形成防護層，可以使金屬表面與外界介質隔開，阻止兩者發生作用，同時還能取得裝飾性外觀。表面防護是防止或減輕基體金屬腐蝕套用最普遍的方法。表面防護層常見的有兩類：金屬鍍層和非金屬塗層。

金屬鍍層

在金屬表面鍍層有下列方法：

① 擴散滲鍍 又稱表面合金化處理。用熱擴散的方法，使耐腐蝕的金屬或合金滲入基體金屬表面，與基體金屬形成固溶體或金屬間化合物，這層耐蝕的表面稱為滲鍍層。滲鍍時把待鍍件埋置在由惰性填料、滲鍍金屬元素和鹵化物活化劑組成的包滲箱中，在氫氣或惰性氣氛中,於規定溫度條件下保持一定的時間,使滲入的金屬與基體金屬互相擴散，直到基體金屬表面形成合金覆蓋層。具有耐蝕性能的滲入元素通常為鋅、鋁、鉻、矽等，選擇哪一種取決於基體材料和耐蝕要求。如鋼滲鋁可形成表面含鋁25～30%的鐵鋁合金層，有很好的抗氧化和抗硫化性能。

② 噴鍍 藉助於壓縮空氣或惰性氣體流用噴槍把熔融金屬噴射到金屬製品表面，形成防護性覆蓋層。這種方法常用於噴鍍高熔點金屬或難熔材料，或噴鍍大面積工件以及用於修復工件等。噴鍍的缺點是覆蓋層與基體金屬結合較差，覆蓋層疏鬆。常用的噴鍍方法有火焰噴鍍法、等離子噴鍍法等。

③ 電鍍 利用直流電從電鍍液中電解析出金屬,並在作為陰極的工件表面沉積結晶，形成電鍍層。電鍍技術套用廣泛，主要用於耐蝕、耐磨和裝飾的器件。

此外，還有熱浸鍍層、金屬包覆、真空鍍膜、氣相沉積和陰極濺射等表面防護技術。近來離子注入和雷射非晶態表面處理等新技術也在迅速發展。

非金屬塗層

常用於提高製品的耐蝕性和裝飾性。有機塗層有塗料（包括油漆）、塑膠、橡膠等。無機塗層有搪瓷、玻璃等。

化學轉化膜也是非金屬塗層的一種，方法是把工件放入特定的化學溶液中通過電解或浸漬處理，使工件的金屬表面產生一種鍍膜。化學轉化膜的主要類型有磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、氧化物膜和陽極氧化膜。

暫時性防護劑是在金屬製品運輸和貯存時使用的。覆蓋層要能防鏽而且能在使用前容易除去。常用的有油膜、可剝性塑膠薄膜和揮發性緩蝕劑等。

介質處理

改變起腐蝕作用的介質的性質，以防止或減輕介質對金屬製品或設備的腐蝕。這種方法只能在有腐蝕性的介質的體積有限的條件下使用。環境處理可分為兩類：

除去或減少介質中的有害組分 常見的方法有：①去濕、防塵，以消除空氣中所含的水蒸氣、二氧化硫、塵土等有害組分；②除氧，是鍋爐用水處理的主要技術，可有效地控制鍋爐系統的水腐蝕；③脫鹽，煉製前將原油中所含的各種鹽類（如氯化鎂）降到合理水平，以減輕對煉油設備的腐蝕，這是原油處理的重要工序。

添加緩蝕劑 在腐蝕介質中加入少量能顯著降低腐蝕速度的物質。緩蝕劑分為無機和有機兩類。無機緩蝕劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽等氧化性緩蝕劑；有磷酸鹽、矽酸鹽、碳酸鹽等非氧化性緩蝕劑。有機緩蝕劑有胺類、醛類、雜環化合物、咪唑啉類和有機硫化物類等。這些緩蝕劑雖然化學結構不同，但在酸性介質中的緩蝕率都相當大。緩蝕劑的使用效果同腐蝕介質的各種參數和條件有密切的關係，使用時應嚴格選擇。一些緩蝕劑有毒，不能用於與製備食品的有關的介質中。此外，氣相緩蝕劑（如防鏽紙等）也廣泛用來防止大氣對金屬製品的腐蝕。

電化學保護

根據電化學原理來控制金屬在電解質溶液中的腐蝕稱為電化學保護，包括陰極保護和陽極保護。

陰極保護 陰極保護有犧牲陽極和外加電流兩種方法。①犧牲陽極法是在被保護的金屬設備上聯接一種電極電位比它更負的金屬或合金，以防止或減輕腐蝕。此法的優點是設備簡單，安裝方便，不需要外加電源，不會造成雜散電流的干擾，保護效果良好，套用廣泛。對犧牲陽極材料的要求是：它的電極電位必須足夠負，陽極極化率小；每單位消耗量所發生的電量要很大；自腐蝕很小，電流效率很高；材料來源充足，價格便宜，加工容易，安裝方便而不污染環境。目前國內外常用的犧牲陽極材料有三類：鎂及其合金，鋅及其合金，鋁及其合金。②外加電流陰極保護法是利用外加陰極電流，使被保護金屬陰極極化，阻止腐蝕微電池工作，達到保護的目的。外加電流陰極保護系統包括可控直流電源、輔助陽極和參比電極三個組成部分。由於電子工業的迅速發展，外加電流陰極保護技術獲得很大的進展，並且在許多領域取代了犧牲陽極法。在保護船艦和地下管道的腐蝕方面，外加電流陰極保護法已占絕對優勢。特別是利用恆電位儀自動調整和控制輸出電位，使被保護的設備經常處於最佳保護電位，效果更為顯著。

陽極保護 將被保護的金屬設備聯接到直流電源的正極上，通過電流進行陽極極化，電極電位向正方向移動，增大到一定數值後，金屬便發生鈍化，從而大大降低腐蝕速度。陽極保護只能用於具有活化鈍化性能的金屬。這種新技術已套用於接觸硫酸、磷酸、有機酸、液體肥料等介質的生產設備。

電化學保護材料的選擇，適用於罐體保護的犧牲陽極一般選擇電流效率高，電流分布均勻，性能穩定的高效鋁合金陽極。經過多年的實踐套用，不斷採集積累實驗數據，及時跟蹤反饋套用效果，經過多位專家指導評定後，由青島海洋腐蝕研究所研製開發成功了高效鋁合金犧牲陽極；這種高效鋁合金犧牲陽極在實驗過程中溶解均勻，顆粒細化，腐蝕產物自動脫落，實驗後的電化學效率達50%以上。實際套用效果良好，適合各類大型燃油儲罐的陰極保護

防蝕設計

防蝕設計包括：①合理選材；②防蝕方法的選擇;③防蝕構造設計；④防蝕強度設計;⑤根據防蝕要求考慮加工方法；⑥提出正常生產中防蝕管理的要求。其中防蝕構造設計在防腐設計中居於重要地位。如果在結構的設計上不從防腐蝕的角度考慮，常會引起機械應力和熱應力增高、管道等中流體物質的停滯和聚集濃縮、局部過熱以及電偶腐蝕等現象而加速腐蝕過程。改變設備構件的幾何形狀，確定合理的材料匹配和裝配工藝等，可減輕或防止腐蝕。