1　 概述

    腐蝕是引起金屬閥門損壞的主要原因之一， 金屬閥門的腐蝕以電化學腐蝕為主。閥門使用中， 防腐蝕保護首先要考慮的問題是消除電化學腐蝕。當電化學腐蝕消除不了時， 應使金屬表面產生鈍化膜， 或選用非金屬材料代替金屬材料等方法 , 控制腐蝕的發生。

    2　 消除電化學腐蝕

    2. 1　 材料選擇

    許多介質都有腐蝕性 , 其腐蝕原理非常復雜 ,即使在相同的介質中使用相同的閥門材料， 如果介質的濃度 、 溫度和壓力不同則介質對材料的腐蝕也不同。介質溫度每升高 10 ℃， 腐蝕速度增加 1～ 3倍。介質濃度對閥門材料的腐蝕影響也很大 。如鉛處在低濃度的硫酸中 , 腐蝕很小 , 當濃度超過96%時， 腐蝕急劇上升 。而碳鋼在硫酸濃度約為50% 時腐蝕最嚴重， 當濃度增加到 60%以上時 ,腐蝕減緩 。鋁在濃度 80%以上的濃硝酸中耐蝕性很強 , 但在中、 低濃度的硝酸中腐蝕嚴重。不銹鋼雖說對稀硝酸耐蝕性很強， 但在 95%以上的濃硝酸中腐蝕加重。因此應根據具體情況， 分析各種影響腐蝕因素， 正確選用閥門材料。

    2. 2　改進工藝和結構

    閥門的防腐保護應從設計開始考慮， 如果閥門的結構設計合理， 加工工藝方法正確 , 可以大大減緩閥門的腐蝕。因此， 應對閥門中容易引起腐蝕的部件進行改進， 使之適合各種不同工況條件下的要求 。如閥門連接處的縫隙能產生氧濃差電池腐蝕，因此， 閥桿與關閉件連接處 , 盡量不采用螺紋連接形式。點焊和搭接焊容易產生腐蝕， 閥門焊接應采用雙面對焊并連續焊接 。閥門螺紋連接處宜采用聚四氟乙烯生料帶， 不但有良好的密封 , 而且能防腐蝕 。閥門中介質不易流動的地方 , 容易受到腐蝕，除在安裝閥門時不倒裝和使用閥門時注意排放沉積介質外 , 在制造閥門零件時， 應盡量避免凹陷結構 , 閥門盡量設置排泄孔。不同金屬接觸會構成電偶 , 促進陽極金屬腐蝕 , 選用材料時 , 應注意避免金屬電位差大而又不能產生鈍化膜的金屬接觸 。在加工過程中 , 特別是焊接和熱處理時會產生應力腐蝕 , 應注意改善加工方法， 焊接后要盡量采用退火處理等相應防護措施。提高閥桿及其他閥件加工表面光潔度等級， 表面光潔度好， 抗蝕能力強。改進填料和墊片的加工工藝和結構， 使用柔性石墨 、 塑料填料 、 柔性石墨貼粘墊片和聚四氟乙烯墊片 , 既改善密封性能， 又減少對閥桿和法蘭密封面的腐蝕 。

    2. 3　 陰極保護

    陰極保護是將被保護金屬作陰極 , 外加直流電， 使其電位向負的方向降低 , 當其達到一定電位時， 腐蝕電流迅速減小， 金屬得到保護 。此外， 陰極保護可用電極電位比被保護金屬更低的金屬保護被保護金屬。如用鋅保護鐵， 鋅被腐蝕 , 鋅叫犧牲金屬 。大型的閥門和重要閥門采用陰極保護法， 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桿屬于陰極保護法。

    3　 表面鈍化膜處理

    3. 1　 添加緩蝕劑

    在腐蝕介質和腐蝕物中加入少量其他特殊物質， 能夠大大減緩金屬腐蝕的速度 , 這種特殊物質稱為緩蝕劑。緩蝕劑控制腐蝕的機理是它促進了電池的極化 。緩蝕劑主要用于介質和填料中。介質中添加緩蝕劑， 可使設備和閥門的腐蝕減緩， 如鉻鎳不銹鋼在不含氧的硫酸中 , 在很大的濃度范圍內成活化態， 腐蝕較嚴重 , 但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑后 , 可使不銹鋼轉變為鈍態 , 表面生成一層保護膜， 阻止介質的侵蝕 。在鹽酸中， 如果加入少量氧化劑 , 可降低對鈦的腐蝕 。閥門常用水作試壓介質 , 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， 對閥桿腐蝕很大， 采用蒸餾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 , 不宜普遍推廣， 只適于特殊的需要。為了保護閥桿， 防止石棉填料的腐蝕， 在石棉填料中及閥桿上涂充緩蝕劑和犧牲金屬 。緩蝕劑由亞硝酸鈉、 鉻酸鈉等與溶劑組成。亞硝酸鈉 、鉻酸鈉能使閥桿表面生成一層鈍化膜， 提高閥桿的耐蝕能力 。溶劑能使緩蝕劑慢慢溶解， 并且起潤滑作用 。在石棉中添加鋅粉作犧牲金屬， 實質上， 鋅也是一種緩蝕劑 , 它能首先與石棉中的氯化物結合， 使氯化物與閥桿金屬接觸機會減少 , 從而達到防腐目的 。涂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 。

    3. 2　 表面涂層

    金屬表面處理工藝有表面鍍層 、 表面滲透、 表面氧化鈍化等。其目的是提高金屬耐蝕能力 , 改善金屬的機械性能 。表面處理在閥門上應用廣泛。閥門連接螺栓常用鍍鋅 、 鍍鉻和氧化 （ 發藍）處理提高耐大氣或耐介質腐蝕的能力 。其他緊固件除采用上述方法處理外 , 還可根據情況采用磷化鈍化等表面處理工藝。密封面以及口徑不大的關閉件 , 常采用滲氮或滲硼等表面處理工藝 , 提高它的耐蝕性能和耐磨性 。如用 38CrMoAlA 制作的閥瓣， 滲氮層厚度≥0. 4 mm 。

    閥桿常采用滲氮、 滲硼 、 鍍鉻和鍍鎳等表面處理工藝 , 提高它的耐蝕性， 耐磨性和耐擦傷性能。

    不同的表面處理適于不同的閥桿材質和工作環境，在大氣或水蒸氣介質中與石棉填料接觸的閥桿 , 可采用鍍硬鉻及氣體氮化工藝 （ 不銹鋼不宜采用離子氮化工藝） 。在硫化氫氣體環境中的閥桿， 采用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護性能。38CrMoAlA 采用離子和氣體氮化可提高耐蝕性能， 但不宜采用硬鉻鍍層。2Cr13 經過調質后能耐氨氣腐蝕 , 氣體氮化的碳鋼也能耐氨氣的腐蝕 , 但所有磷鎳鍍層均不耐氨氣腐蝕 。經過氣體氮化的 38CrMoAlA 材料具有優良的耐蝕性能和綜合性能 , 常用來制作閥桿。

    小口徑的閥體和手輪也常采用鍍鉻處理， 來提高其耐蝕性能， 裝飾閥門。

    3. 3　 陽極保護

    陽極保護是以被保護金屬為陽極導入外加直流電 , 使陽極電位向正的方向增加 , 當增加到一定值時 , 金屬陽極表面生成一層致密的保護膜 , 即為鈍化膜， 這時金屬陽極的腐蝕急劇減少 。陽極保護適于容易鈍化的金屬 。在生產實踐中， 陽極保護采用較少， 陰極保護應用較多。

    4　 替代材料

    4. 1　 非金屬材料

    非金屬材料耐腐蝕性優良， 只要閥門使用溫度和壓力符合非金屬材料的要求， 采用非金屬材料不但能解決耐蝕問題 , 而且可節省貴重金屬 , 降低閥門成本 。閥門的閥體和閥蓋主體一般是鑄鐵或碳鋼制成， 用聚四氟乙烯、 氯化聚醚 、 天然橡膠、 氯丁橡膠、 丁腈橡膠等作閥門的襯里 , 既保證了閥門強度 , 又保證了閥門不受腐蝕 。墊片和填料主要是非金屬材料制作的。夾管閥也根據橡膠的優良耐腐蝕性能和優異變形性能而設計出來的。現在越來越多的閥門采用尼龍、 聚四氟乙烯等塑料以及天然橡膠和合成橡膠等橡膠制作各種各樣的密封面、 密封圈 , 這些非金屬材料耐腐蝕性好 , 密封性能好 , 特別適于在帶顆粒的介質中使用。但因其強度和耐熱性都較低， 應用范圍受到限制。柔性石墨使非金屬材料進入了高溫領域， 解決了長期難以解決的填料和墊片泄漏問題， 而且是很好的高溫潤滑劑。

    4. 2　 噴刷涂料

    涂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志 。涂料通常由合成樹脂 、 橡膠漿液、 植物油、 溶劑等配制成 , 覆蓋在金屬表面， 隔絕介質和大氣， 達到防腐目的。涂料主要用于水 、 鹽水、 海水或大氣等腐蝕不太強的環境中。閥門內腔常用防腐漆涂刷， 防止水和空氣等介質對閥門腐蝕 。油漆內摻有不同顏色， 來表示閥門的材料。

    5　 其他措施

    5. 1　 熱噴涂

    熱噴涂是制備涂層的一種工藝方法 , 已成為材料表面防護與強化的新技術之一。熱噴涂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后， 以霧化形式噴射到經預處理的基體表面 , 形成噴涂層， 或同時對基體表面加熱， 使涂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、 金屬陶瓷復合物以及硬的金屬化合物都可以用一種或幾種熱噴涂方法， 在金屬或非金屬基體上形成涂層。熱噴涂能提高其表面耐腐蝕 、 耐磨損 、 耐高溫等性能， 延長使用壽命。熱噴涂特殊功能涂層 , 具備隔熱、 絕緣 （ 或導電） 、 密封 、 自潤滑 、 熱輻射和電磁屏蔽等特殊的性能。利用熱噴涂還可修復零部件 。

    5. 2　 環境控制

    大氣中充滿了灰塵 、 水蒸氣和煙霧， 特別在生產環境中， 從煙囪和設備等散發出的有毒氣體和粉塵 , 都會對閥門產生不同程度的腐蝕 。應按操作規程中的規定 , 定期清洗和吹掃閥門 , 并定期加油，這是控制環境腐蝕的有效措施 。閥桿安裝保護罩、地閥設置地井和閥門表面噴刷油漆等也是防止含有腐蝕的物質侵蝕閥門的有效辦法 。環境溫度升高和空氣污染， 會加速封閉環境中的設備和閥門的腐蝕 , 應盡量采用敞開式廠房或采用通風降溫措施，減緩環境腐蝕。

    6　 結語

    金屬閥門的防腐是一個系統工程 , 從閥門的設計 、 制造、 管理及使用 , 每個環節都涉及到這一問題 , 只有認真解決 , 才能實現金屬閥門防腐的最優化 。

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