幾乎在所有的情況下,通過使用適當的技術,金屬腐蝕能夠被控制,減緩甚至直接停止腐蝕。保護金屬腐蝕能夠采取一些形式,這主要取決于被腐蝕金屬的周圍環境。
防腐蝕技術一般可以分為6組:
改變環境
金屬選擇和表面條件
陰極保護
腐蝕抑制劑
涂層
電鍍
改變環境:
腐蝕是由于金屬和周圍環境的大氣產生化學反應造成的,通過抽取空氣或者改變環境類型,金屬的腐蝕程度能夠立即得到減小。通過將金屬材料儲存在室內,或許可以簡單地限制和雨水或者海水接觸,或者直接對影響金屬的環境下手。
在金屬所處的環境中減小硫、氯和氧含量的方法都能夠降低金屬的腐蝕速度。例如,熱水鍋爐給水可以用柔軟劑或其它化學介質來調節硬度、堿性或者氧含量,從而來減小單位內部的腐蝕度。
金屬選擇和表面條件:
沒有金屬能夠對所有的環境都免疫,環境條件作為腐蝕的原因,通過監測和了解它,改變所用金屬的種類,也能夠使腐蝕顯著減小。金屬耐腐蝕性的數據可用于與環境條件的信息相結合,從而來決定每個金屬的適用性。
開發新的合金,在特定的環境下保護金屬腐蝕,這樣的想法已經不斷地投入生產中。哈氏合金?鎳合金鋼和蒂森克虜伯不銹鋼公司?TIMETAL?鈦合金都是防腐蝕合金的例子。
為防止金屬腐蝕的惡化,表面條件的監測也是至關重要的。裂紋、裂縫或粗糙的表面,是否由于操作要求,磨損或制造上的缺陷,都會導致腐蝕速率較大。
適當的監測和必要地消除脆弱的表面條件,以及采取措施保證系統設計的嚴謹性都是為了避免活性金屬組合產生化學反應,同時避免使用腐蝕劑清潔或者維護金屬部件也部分有效地減少了腐蝕的進行。
陰極保護:
當兩種不同的金屬都位于腐蝕性電解質中,電化學腐蝕就會發生。金屬完全浸沒在海水中,這是一個共同的問題,兩個不同的金屬被掩埋在潮濕的土壤中,并且靠的很近,電化學腐蝕也會發生。基于這些原因,電化學腐蝕經常侵蝕船體,海上鉆井平臺以及石油天然氣管道。
陰極保護是通過將材料表面不需要保護的陽極(活性)位點轉換到陰極(惰性)位點上,應用電流的反方向流動,從而使陰極保護生效。這種反向電流提供自由電子,迫使陽極轉變成為陰極。
陰極保護可以采取兩種形式。第一種方法是電鍍陽極,這種方法稱為祭祀制度,通過使用金屬陽極,引入到電解環境中,犧牲它自己從而保護陰極。
盡管需要保護的金屬種類不同,但是犧牲的陽極通常是鋅、鋁或鎂,這些金屬有負電位。電位序列提供了不同電極電位的對比,貴金屬,金屬或者合金。在祭祀制度中,金屬離子從陽極向陰極移動,使陽極腐蝕比其他更迅速。其結果是陽極必須定期更換。
陰極保護的第二種方法被稱為外加電流保護。這種方法經常用來保護埋地管道和船體,需要一個額外來源直接給電解質提供電流。
當電源負極連接到金屬,正極連接到輔助陽極,增加的輔助陽極幫助連通整個電路。與犧牲陽極系統不同的是,在外加電流的保護下,輔助陽極不會被消耗掉。
腐蝕抑制劑:
腐蝕抑制劑是一種化學藥品,它通過與造成金屬腐蝕的金屬表面或者環境中的空氣產生反應,從而阻止金屬產生腐蝕。抑制劑可以通過吸附在金屬表面上形成一種保護膜而起作用。這些化學物質可以作為一種溶液或通過分散技術作為保護涂層。
緩慢腐蝕的抑制過程取決于:
1.改變陽極或陰極極化行為;
2.減少離子在金屬表面的擴散;
3.提高金屬表面的電阻。
緩蝕劑的主要應用行業是石油提煉、石油和天然氣勘探、化學生產和水處理設施。緩蝕劑的好處是,他們可以應用在原位金屬上,作為一個補救措施,以應對意外腐蝕。
涂層:
涂料和其它有機涂層是用來保護金屬免受環境氣體的降解影響,涂料按所采用的聚合物的類型分組。
常見的有機涂層包括:
環氧酯涂料,當空氣干燥時,促進交聯氧化;
兩步法聚氨酯涂料;
丙烯酸和環氧聚合物輻射固化涂料;
乙烯基、丙烯酸或苯乙烯的聚合物組合乳膠涂料;
水溶性涂料;
高固體分涂料;
粉末涂料。
鍍層:
金屬鍍層,或電鍍,可以應用于抑制腐蝕,以及提供審美,裝飾表面。有四種常見類型的金屬涂層:
1.電鍍:在電解槽中,薄層的金屬,通常是金屬鎳、錫或者鉻沉積在基體金屬上,電解質通常由含有沉積金屬元素的鹽溶液組成。
2.機械鍍:在處理過的水溶液中,伴隨著粉末和玻璃珠,金屬粉末可以通過翻滾的部分冷焊接到一個基底金屬上。機械鍍通常是用來將鋅或鎘應用于小金屬零件上。
3.涂層金屬,如鈷或鎳,通過使用化學反應這種非電的電鍍方法,鍍層到基體金屬上。
4.熱浸:當涂層金屬浸入到熔液中的保護液時,保護液薄層就會附著在基體金屬上。
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