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        閥門的防腐、原因、措施及選用方法

        作者:卡卡  來源:www.htngq.cn  更新時間:2020-12-31  點擊次數:

           閥門咋防腐?原因、措施、選用方法都在這了!

          腐蝕是造成閥門損壞的重要元素之一。在閥門防護中,閥門防腐是考慮的重要問題。閥門腐蝕究竟爲何?閥門該如何進行防腐?耐腐蝕閥門的選用又有何依據?一起來看看!
          閥門腐蝕形式
          金屬的腐蝕主要是化學腐蝕和電化學腐蝕引起的,非金屬材料的腐蝕一般是直接的化學和物理作用引起的破壞。
          1.化學腐蝕
          周圍介質在不產生電流條件下,直接與金屬起化學作用,而使其破壞,如高溫乾燥氣體和非電解溶液對金屬的腐蝕。
          2.電化學腐蝕
          金屬與電解質相接觸,產生電子流動,而使自身在電化學作用遭受破壞,這是腐蝕的主要形式。
          常見的酸鹼鹽溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕、不鏽鋼的點腐蝕和縫隙腐蝕等等,都是電化學腐蝕。
          電化學腐蝕不僅發生於可以起化學作用的兩種物質之間,而且還因爲溶液的濃度差、周圍氧氣的濃度差、物質結構的微小差別等等原因,產生電位的差異,而獲得腐蝕的動力,使電位低、處於陽板地位的金屬受損失。
          9大防腐措施
          1.根據腐蝕介質選用耐蝕材料
          在生產實際中,介質的腐蝕是非常的複雜的,即使在用一介質中使用的閥門材料一樣,介質的濃度、溫度、壓力不同,介質對材料腐蝕也不一樣。介質溫度每升高10℃,腐蝕速度約增加1~3倍。
          介質濃度對閥門材料腐蝕影響很大,如鉛處在濃度小的硫酸中,腐蝕很小,當濃度超過96%時,腐蝕急劇上升。而碳鋼相反,在硫酸濃度爲50%左右時腐蝕最嚴重,當濃度增加到6%以上時,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。不鏽鋼雖說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,正確選用閥門材料應根據具體情況,分析各種影響腐蝕因素,按有關防腐手冊選用材料。
          2.採用非金屬材料
          非金屬耐腐蝕性優良,只要閥門使用溫度和壓力符合非金屬材料的要求,不但能解決腐蝕問題,而且可節省貴重金屬。
          閥門的閥體、閥蓋、襯裏、密封面等常用非金屬材料製作,至於墊片,填料主要死非金屬材料製作的。
          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襯裏,而閥體、閥蓋主體是一般鑄鐵、碳鋼製成。即保證了閥門強度,又保證了閥門不受腐蝕。
          夾管閥也是根據橡膠的優良耐腐蝕性能和優異變性能而設計出來的。現在越來越對的用尼龍、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,用於各類閥門上。
          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,特別適於帶顆粒介質中使用。當然,它們的強度和耐熱性都較低,應用的範圍受到限制。
          柔性石墨的出現,使非金屬進入了高溫領域,解決了長期難以解決的填料和墊片泄露問題,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
          閥門連接處
          閥門連接螺銓常用鍍鋅、鍍鉻、氧化(發藍)處理提高耐大氣、耐介質腐蝕的能力。其他緊固件除採用上述方法處理外,還根據情況採用磷化等表面處理。
          密封面以及口徑不大的關閉件
          常採用滲氮、滲硼等表面工藝,提高它的耐蝕性和耐磨性。38CrMoAlA製作的閥瓣,滲氮層≥0.4mm。
          閥杆防腐
          廣泛採用滲氮、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。
          不同表面處理應適於不同的閥杆材質和工作環境,在大氣、水蒸氣介質與石棉填料接觸的閥杆,可採用鍍硬鉻、氣體氮化工藝(不鏽鋼不宜採用離子氮化工藝);
          在硫化氫大氣環境中的閥採用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護性能;
          38CrMoAlA採用離子和氣體氮化也可耐蝕,但不宜採用硬鉻鍍層;
          2Cr13經過調質後能耐氨氣腐蝕,採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;
          經過氣體氮化38CrMoAlA材料具有優良的耐蝕性能和綜合性能,用它製作閥杆爲多。
          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。
          4.熱噴塗
          熱噴塗是製備塗層的一類工藝方塊,已成爲材料表面防護的新技術之一。
          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後,以霧化形式噴射到經預處理的基本表面,形成噴塗層,或同時對基本表面加熱,使塗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、金屬陶瓷複合物以及硬的金屬化合物都可以用一種或幾種熱噴塗方法,在金屬或非金屬基體上形成塗層。
          熱噴塗能提高其表面耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等性能,延長使用壽命。熱噴塗特殊功能塗層,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;利用熱噴塗可修復零部件。
          5.噴刷塗料
          塗料是應用最廣泛的一種防腐手段,在閥門產品上更是一種不可缺少的防腐材料和識別標誌。
          塗料也屬於非金屬材料,它通常由合成樹脂、橡膠漿液、植物油、溶劑等配製成,覆蓋在金屬表面,隔絕介質和大氣,達到防腐目的。
          塗料主要用於水、鹽水、海水、大氣等腐蝕不太強的環境中。閥門內腔常用防腐漆塗刷,防止水、空氣等介質對閥門腐蝕。油漆內摻有不同顏色,來表示法恩使用的材料。閥門噴刷塗料,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?是它促進了電池的極化。
          緩蝕劑主要用於介質和填料處。介質中添加緩蝕劑,可使設備和閥門的腐蝕減緩,如鉻鎳不鏽鋼在不含氧的硫酸中,很大的溶度範圍內成火化態,腐蝕較嚴重,但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可使不鏽鋼轉變鈍態,表面生成一層保護膜,阻止介質的的浸蝕,在鹽酸中,如果加入少量氧化劑,可降低對鈦的腐蝕。
          閥門試壓常用水作試壓的介質,容易引起閥門的腐蝕,在水中添加少量亞硝酸鈉可以防止水對閥門的腐蝕。
          石棉填料中含有氯化物,對閥杆腐蝕很大,如果採用蒸鎦水洗滌方法可降低氯化物的含量,但這種方法在實施中困難很多,不可普通推廣,酯適於特殊的需要。
          爲了保護閥杆,防止石棉填料的腐蝕,在石棉填料中,在閥杆上塗充緩蝕劑和犧牲金屬。緩蝕劑由亞硝酸鈉、鉻酸鈉能使閥杆表面生成一層鈍化膜,提高閥杆的耐蝕能力;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,使氯化物與閥杆金屬接觸機會大爲減少,從而達到防腐目的。塗料中如果加入了紅丹、鉛酸鈣等緩蝕劑,噴刷在閥門表面能防止大氣的腐蝕。
          7.電化學保護
          電化學保護有陽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。在生產實踐中,陽極保護採用較少,陰極保護應用較多。大型的閥門和重要閥門採用這種陰極保護法,是一種經濟簡便又行之有效的方法。石棉填料中添加鋅,保護閥杆也屬於陰極保護法。
          8.控制腐蝕環境
          所謂環境,有廣義和狹義兩種,廣義的環境係指閥門安裝處四周的環境和它內部流通介質;狹義的環境係指閥門安裝處四周的條件。
          大多數環境無法控制,生產流程也不可任意變動。只有在不會對產品、工藝等造成有損害的情況下,可以採用控制環境的方法,如鍋爐水去氧、煉油工藝中家鹼調節PH值等。從這個觀點出發,上述添加緩蝕劑、電化學保護等也屬控制腐蝕環境。
          大氣中充滿了灰塵、水蒸氣、煙霧,特別在生產環境中,如煙滷、設備散發出的有毒氣體和微粉,都會對閥門產生不同程度的腐蝕。
          操作人員應按操作規程中的規定,定期清洗、吹掃閥門,定期加油,這是控制環境腐蝕有效措施。閥杆安裝保護罩、地閥設置地井、閥門表面噴刷油漆等,這都是防止含有腐蝕的物質侵蝕閥門的方法。
          環境溫度升高和空氣污染,特別對封閉的環境下的設備和閥門,會加速其腐蝕。應儘量採用敞開式廠房或採用通風、降溫措施,減緩環境腐蝕。
          9.改進加工工藝和閥門結構形式
          閥門的防腐保護是從設計就開始考慮的問題,一個結構設計合理、工藝方法正確的閥門產品,無疑地對減緩閥門的腐蝕是有好的效果的。
          因此,設計和製造部門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,應進行改進,使之適合各種不同工況條件下的要求。
          閥門部件防腐注意事項
          1.閥杆腐蝕與防護
          閥杆腐蝕主要原因
          閥體的腐蝕損壞主要是腐蝕介質引起的,而閥杆腐蝕問題主要是填料。
          不但腐蝕介質使閥杆腐蝕損壞,而蒸氣和水也能使閥杆與填料接觸處產生斑點。尤其保存在倉庫裏的閥門,也會發生閥杆點腐蝕。這就是填料對閥杆的電化學腐蝕。
          現在使用最廣的填料是以石棉爲基體的盤根,石棉材料中含有一定時的氯離子,此外還有鉀、鈉、鎂等離子,這些都是腐蝕的因素。
          閥杆防腐注意事項
          閥門保存期間不要加填料。不裝填料,失去了閥杆電化學腐蝕的因素,可以長期保存而不致被腐蝕。
          對閥杆進行表面處理。如鍍鉻、鍍鎳、滲氮、滲硼、參鋅等。
          減少石棉雜質。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。這就是一種比閥杆電位更低的金屬來作犧牲品。這樣氯離子的腐蝕就首先對犧牲金屬發生,從而保護閥杆。可作爲犧牲金屬的有鋅粉等。
          採用聚四氟乙烯保護。聚四氟乙烯有優良的化學穩定性和介電性能,電流不能通過,如將石棉盤根浸漬聚四氟乙烯,腐蝕便將減小。也可用聚四氟乙烯生料帶包裹石棉盤根,然後裝入填料函。
          提高加工光潔度,也能減輕電化學腐蝕。
          2.關閉件腐蝕與防護
          關閉件腐蝕主要原因
          關閉件經常受到流體的沖刷,使得腐蝕加快發展。有些閥瓣,雖然採用較好材料,但腐蝕損壞仍比閥體快。
          上下關閉件與閥杆、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。
          有的關閉件密封面採用壓入形式,由於配合不緊,稍有縫隙,也會發生氧濃差電池腐蝕。
          關閉件防腐注意事項
          儘量採用耐腐蝕材料。關閉件重量很小,但在閥門中起關鍵作用,只要能夠耐腐蝕,即使採用一點貴重材料也無妨。
          改進關閉件結構,使其少受流體沖蝕。改進連接結構,避免產生氧濃差電池。
          在200℃以下的閥門中,關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,還要注意關閉件材料的抗沖蝕性。要使用抗沖蝕性強的材料作關閉件。
          耐腐蝕閥門選用要點
          在腐蝕性介質工況下的閥門,防腐蝕就是化工設備最關鍵的地方,如果不能正確地選擇化工閥門的金屬材料,稍有不慎,輕則損壞設備,重則造成事故甚至引發災難。
          針對一些常用化工介質耐腐蝕閥門到底應該如何選用?
          1.硫酸介質
          作爲強腐蝕介質之一,硫酸是用途非常廣泛的重要工業原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大,對於濃度在80%以上、溫度小於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的硫酸,不適用作閥門的材料。
          普通不鏽鋼如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質也用途有限。
          因此輸送硫酸的閥門通常採用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不鏽鋼(20號合金)製造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能,採用襯氟泵閥(F46)是一種更爲經濟的選擇。如果壓力過大,溫度升高,塑料閥的用點就受到了衝擊,就只能選擇比它貴的多的陶瓷球閥了。
          2.鹽酸介質
          決大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不鏽鋼材料),含鉬高硅鐵也僅可用於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,所以內襯橡膠泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。
          但這樣的介質如果溫度超過了150℃,或者壓力大於16公斤時,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。
          不過可以試試現在新興的陶瓷球閥,這種閥門的優點是自潤滑性,扭矩力小,不老化,壽命比一般的閥門要長得多,它的缺點就是,價格比塑料閥門高的多。
          3.硝酸介質
          一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不鏽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鏽鋼(如316、316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優於普通不鏽鋼(如304、321),有時甚至不如。
          而對於高溫硝酸,通常採用鈦及鈦合金材料。
          4.醋酸介質
          它是有機酸中腐蝕性最強的物質之一,普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕,不鏽鋼是優良的耐醋酸材料,含鉬的316不鏽鋼還能適用於高溫和稀醋酸蒸汽。
          對於高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質等苛刻要求時,可選用高合金不鏽鋼或氟塑料閥門。
          5.鹼(氫氧化鈉)
          鋼鐵廣泛應用於80℃以下、30%濃度內的氫氧化鈉溶液,也有許多石化工廠在100℃、75%以下時仍採用普通鋼鐵,雖然腐蝕增加,但經濟性好。
          普通不鏽鋼對鹼液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優點,只要介質中容許少量鐵份摻入,不推薦採用不鏽鋼。對於高溫鹼液多採用鈦及鈦合金或者高合金不鏽鋼。
          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,這種情況下,四氟閥門是個很不錯的選擇,但是生產氯鹼的化工廠會發現:四氟閥用的時間稍微一長,扭矩力增大,四氟老化的問題就會凸顯出來了,這種情況下發生的泄露就是致命的了。
          可以考慮用襯四氟陶瓷球芯替換原來的普通襯四氟閥門,利用陶瓷的自潤滑性和四氟的耐腐蝕會有完美的效果。
          8.鹽水(海水)
          普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、鹹水中腐蝕率不太高,一般須採用塗料保護。
          各類不鏽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,通常採用316不鏽鋼較好。
          9.醇類、酮類、酯類、醚類
          常見的醇類介質有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等,酮類介質有丙酮、丁酮等,酯類介質有各種甲酯、乙酯等,醚類介質有甲醚、乙醚、丁醚等,它們基本沒有腐蝕性,常用材料均可適用,具體選用時還應根據介質的屬性和相關要求做出合理選擇。
          另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性,在選擇密封材料時避免出錯。
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