防腐蚀技术

[拼音]：fangfushi jishu

[外文]：corrosion preventive technology

对在腐蚀性介质中的金属材料及其制品，采用各种不同的防腐蚀技术，以延长金属制品的使用寿命，保证工艺设备的安全和顺利运行（见金属腐蚀）。防腐蚀技术主要有下列几类：

合理选材

这是防止和控制设备腐蚀的最普通和最有效的方法之一。选材务必做到：

（1）了解环境因素和腐蚀因素，包括介质的种类、浓度、温度、压力、流动状态、杂质种类和数量、含氧量，以及有无固体悬浮物和微生物等；

（2）研究有关资料数据；

（3）按实际条件进行模拟试验，以获得选材的可靠数据。由此了解材料的耐蚀性能及其工艺特性；

（4）综合考虑材料的耐蚀性和经济性；

（5）考虑合适的防腐蚀措施。

表面防护

金属材料及其制品表面经处理后形成防护层，可以使金属表面与外界介质隔开，阻止两者发生作用，同时还能取得装饰性外观。表面防护是防止或减轻基体金属腐蚀应用最普遍的方法。表面防护层常见的有两类：金属镀层和非金属涂层。

金属镀层

在金属表面镀层有下列方法：

（1）扩散渗镀 又称表面合金化处理。用热扩散的方法，使耐腐蚀的金属或合金渗入基体金属表面，与基体金属形成固溶体或金属间化合物，这层耐蚀的表面称为渗镀层。渗镀时把待镀件埋置在由惰性填料、渗镀金属元素和卤化物活化剂组成的包渗箱中，在氢气或惰性气氛中，于规定温度条件下保持一定的时间，使渗入的金属与基体金属互相扩散，直到基体金属表面形成合金覆盖层。具有耐蚀性能的渗入元素通常为锌、铝、铬、硅等，选择哪一种取决于基体材料和耐蚀要求。如钢渗铝可形成表面含铝25～30％的铁铝合金层，有很好的抗氧化和抗硫化性能。

（2）喷镀 借助于压缩空气或惰性气体流用喷枪把熔融金属喷射到金属制品表面，形成防护性覆盖层。这种方法常用于喷镀高熔点金属或难熔材料，或喷镀大面积工件以及用于修复工件等。喷镀的缺点是覆盖层与基体金属结合较差，覆盖层疏松。常用的喷镀方法有火焰喷镀法、等离子喷镀法等。

（3）电镀 利用直流电从电镀液中电解析出金属，并在作为阴极的工件表面沉积结晶，形成电镀层。电镀技术应用广泛，主要用于耐蚀、耐磨和装饰的器件。

此外，还有热浸镀层、金属包覆、真空镀膜、气相沉积和阴极溅射等表面防护技术。近来离子注入和激光非晶态表面处理等新技术也在迅速发展。

非金属涂层

常用于提高制品的耐蚀性和装饰性。有机涂层有涂料（包括油漆）、塑料、橡胶等。无机涂层有搪瓷、玻璃等。

化学转化膜也是非金属涂层的一种，方法是把工件放入特定的化学溶液中通过电解或浸渍处理，使工件的金属表面产生一种镀膜。化学转化膜的主要类型有磷酸盐膜、铬酸盐膜、氧化物膜和阳极氧化膜。

暂时性防护剂是在金属制品运输和贮存时使用的。覆盖层要能防锈而且能在使用前容易除去。常用的有油膜、可剥性塑料薄膜和挥发性缓蚀剂等。

环境（介质）处理

改变起腐蚀作用的介质的性质，以防止或减轻介质对金属制品或设备的腐蚀。这种方法只能在有腐蚀性的介质的体积有限的条件下使用。环境处理可分为两类：

除去或减少介质中的有害组分

常见的方法有：

（1）去湿、防尘，以消除空气中所含的水蒸气、二氧化硫、尘土等有害组分；

（2）除氧，是锅炉用水处理的主要技术，可有效地控制锅炉系统的水腐蚀；

（3）脱盐，炼制前将原油中所含的各种盐类（如氯化镁）降到合理水平，以减轻对炼油设备的腐蚀，这是原油处理的重要工序。

添加缓蚀剂

在腐蚀介质中加入少量能显著降低腐蚀速度的物质。缓蚀剂分为无机和有机两类。无机缓蚀剂有硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐等氧化性缓蚀剂；有磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等非氧化性缓蚀剂。有机缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类和有机硫化物类等。这些缓蚀剂虽然化学结构不同，但在酸性介质中的缓蚀率都相当大。缓蚀剂的使用效果同腐蚀介质的各种参数和条件有密切的关系，使用时应严格选择。一些缓蚀剂有毒，不能用于与制备食品的有关的介质中。此外，气相缓蚀剂（如防锈纸等）也广泛用来防止大气对金属制品的腐蚀。

电化学保护

根据电化学原理来控制金属在电解质溶液中的腐蚀称为电化学保护，包括阴极保护和阳极保护。

阴极保护

阴极保护有牺牲阳极和外加电流两种方法。

（1）牺牲阳极法是在被保护的金属设备上联接一种电极电位比它更负的金属或合金，以防止或减轻腐蚀。此法的优点是设备简单，安装方便，不需要外加电源，不会造成杂散电流的干扰，保护效果良好，应用广泛。对牺牲阳极材料的要求是：它的电极电位必须足够负，阳极极化率小；每单位消耗量所发生的电量要很大；自腐蚀很小，电流效率很高；材料来源充足，价格便宜，加工容易，安装方便而不污染环境。目前国内外常用的牺牲阳极材料有三类：镁及其合金，锌及其合金，铝及其合金。

（2）外加电流阴极保护法是利用外加阴极电流，使被保护金属阴极极化，阻止腐蚀微电池工作，达到保护的目的。外加电流阴极保护系统包括可控直流电源、辅助阳极和参比电极三个组成部分。由于电子工业的迅速发展，外加电流阴极保护技术获得很大的进展，并且在许多领域取代了牺牲阳极法。在保护船舰和地下管道的腐蚀方面，外加电流阴极保护法已占绝对优势。特别是利用恒电位仪自动调整和控制输出电位，使被保护的设备经常处于最佳保护电位，效果更为显著。

阳极保护

将被保护的金属设备联接到直流电源的正极上，通过电流进行阳极极化，电极电位向正方向移动，增大到一定数值后，金属便发生钝化，从而大大降低腐蚀速度。阳极保护只能用于具有活化钝化性能的金属。这种新技术已应用于接触硫酸、磷酸、有机酸、液体肥料等介质的生产设备。

防蚀设计

防蚀设计包括：

（1）合理选材；

（2）防蚀方法的选择；

（3）防蚀构造设计；

（4）防蚀强度设计；

（5）根据防蚀要求考虑加工方法；

（6）提出正常生产中防蚀管理的要求。其中防蚀构造设计在防腐设计中居于重要地位。如果在结构的设计上不从防腐蚀的角度考虑，常会引起机械应力和热应力增高、管道等中流体物质的停滞和聚集浓缩、局部过热以及电偶腐蚀等现象而加速腐蚀过程。改变设备构件的几何形状，确定合理的材料匹配和装配工艺等，可减轻或防止腐蚀。

参考书目

1. M.G.方坦纳、N.D.格林著，左景伊译：《腐蚀工程》，第二版，化学工业出版社，北京，1982。(M.G.Fontana、N.D.Greene，Corrosion Engineering，2nd ed.，McGraw-Hill，New York，1978.)
2. L.L.Shreir ed.，Corrosion，2nd ed.，VolⅡ，Newnes-Butterworths，London，1976.

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