1、什么是點(diǎn)蝕
點(diǎn)蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點(diǎn)蝕有大有小,一般情況下,點(diǎn)蝕的深度要比其直徑大的多。
由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性,當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子(如Cl-)時(shí),這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上,從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時(shí),金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁┏鰴C(jī)體金屬,使其呈活化狀態(tài),而鈍化膜處仍為鈍態(tài),這樣就形成了活性—鈍性腐蝕電池,由于陽(yáng)極面積比陰極面積小得多,陽(yáng)極電流密度很大,所以腐蝕往深處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔,這種現(xiàn)象被稱為點(diǎn)蝕。
在石油、化工的腐蝕失效類型統(tǒng)計(jì)中,點(diǎn)蝕約占20%~25%。流動(dòng)不暢的含活性陰離子的介質(zhì)中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件,促使點(diǎn)蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點(diǎn)蝕。
PH值降低、溫度升高都會(huì)增加點(diǎn)蝕的傾向。氧化性金屬離子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)能促進(jìn)點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。但某些含氧陰離子(如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等)能防止點(diǎn)蝕。
點(diǎn)蝕雖然失重不大,但由于陽(yáng)極面積很小,所以腐蝕速率很快,嚴(yán)重時(shí)可造成設(shè)備穿孔,使大量的油、水、氣泄漏,有時(shí)甚至造成火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故,危險(xiǎn)性很大。點(diǎn)蝕會(huì)使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇,在很多情況下點(diǎn)蝕是這些類型腐蝕的起源。
2、什么是縫隙腐蝕
在電解液中,金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動(dòng)受到了阻滯,形成濃差電池,從而產(chǎn)生局部腐蝕,這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處,墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處,它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn),從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重障礙,甚至發(fā)生破壞事故。對(duì)鈦及鈦合金來(lái)說(shuō),縫隙腐蝕是最應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)中,氧氣濃度增加,縫隙腐蝕量增加;PH值減小,陽(yáng)極溶解速度增加,縫隙腐蝕量也增加;活性陰離子的濃度增加,縫隙腐蝕敏感性升高。但是,某些含氧陰離子的增加會(huì)減小縫隙腐蝕量。
3、什么是應(yīng)力腐蝕
材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力(包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力,以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等)下,所出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象,稱為應(yīng)力腐蝕開裂。
應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑,產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)的裂縫,且裂縫擴(kuò)展很快,能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高,可達(dá)50%。
應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個(gè)基本條件:一是材料對(duì)介質(zhì)具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性;二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來(lái)自工作應(yīng)力,也可以來(lái)自制造過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì),在應(yīng)力腐蝕開裂事故中,由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上,而由工作應(yīng)力引起的則不足20%。
應(yīng)力腐蝕過(guò)程一般可分為三個(gè)階段。第一階段為孕育期,在這一階段內(nèi),因腐蝕過(guò)程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果,使裂紋生核;第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時(shí)期,當(dāng)裂紋生核后,在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下,裂紋擴(kuò)展;第三階段中,由于拉應(yīng)力的局部集中,裂紋急劇生長(zhǎng)導(dǎo)致零件的破壞。
在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時(shí),并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕,甚至腐蝕產(chǎn)物極少,有時(shí)肉眼也難以發(fā)現(xiàn),因此,應(yīng)力腐蝕是一種非常危險(xiǎn)的破壞。
一般來(lái)說(shuō),介質(zhì)中氯化物濃度的增加,會(huì)縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時(shí)間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50℃~300℃之間。
防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和消除拉應(yīng)力兩方面來(lái)采取措施。主要是:一要盡量避免使用對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的材料;二在設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)要力求合理,盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì);三在加工制造設(shè)備時(shí),要注意消除殘余應(yīng)力。
4、什么是腐蝕疲勞
腐蝕疲勞是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質(zhì)而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低,稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應(yīng)力值低于屈服點(diǎn),在一定的臨界循環(huán)應(yīng)力值(疲勞極限或稱疲勞壽命)以上時(shí),才會(huì)發(fā)生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應(yīng)力條件下就發(fā)生破斷,因而它是很危險(xiǎn)的。
影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應(yīng)力交變速度、介質(zhì)溫度、介質(zhì)成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環(huán)速度、降低介質(zhì)的PH值或升高介質(zhì)的溫度,都會(huì)使腐蝕疲勞強(qiáng)度下降。材料表面的損傷或較低的粗糙度所產(chǎn)生的應(yīng)力集中,會(huì)使疲勞極限下降,從而也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。
5、什么是晶間腐蝕
晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中,沿著材料的晶粒間界受到腐蝕,使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。受這種腐蝕的設(shè)備或零件,有時(shí)從外表看仍是完好光亮,但由于晶粒之間的結(jié)合力被破壞,材料幾乎喪失了強(qiáng)度,嚴(yán)重者會(huì)失去金屬聲音,輕輕敲擊便成為粉末。
據(jù)統(tǒng)計(jì),在石油、化工設(shè)備腐蝕失效事故中,晶間腐蝕約占4%~9%,主要發(fā)生在用軋材焊接的容器及熱交換器上。
一般認(rèn)為,晶界合金元素的貧化是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。通過(guò)提高材料的純度,去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量穩(wěn)定化元素(鈦、鈮),以控制晶界上析出的碳化物及采用適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫群瓦m當(dāng)?shù)募庸すに嚕煞乐咕чg腐蝕的產(chǎn)生。
6、什么是均勻腐蝕
均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個(gè)金屬表面上幾乎以相同速度進(jìn)行的腐蝕。在應(yīng)用耐蝕材料時(shí),應(yīng)以抗均勻腐蝕作為主要的耐蝕性能依據(jù),在特殊情況下才考慮某些抗局部腐蝕的性能。
7、什么是磨損腐蝕(沖蝕)
由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過(guò)程叫磨損腐蝕。磨損腐蝕可發(fā)生在高速流動(dòng)的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。有的過(guò)流部件,如高壓減壓閥中的閥瓣(頭)和閥座、離心泵的葉輪、風(fēng)機(jī)中的葉片等,在這些部位腐蝕介質(zhì)的相對(duì)流動(dòng)速度很高,使鈍化型耐蝕金屬材料表面的鈍化膜,因受到過(guò)分的機(jī)械沖刷作用而不易恢復(fù),腐蝕率會(huì)明顯加劇,如果腐蝕介質(zhì)中存在著固相顆粒,會(huì)大大加劇磨損腐蝕。
8、什么是氫脆
金屬材料特別是鈦材一旦吸氫,就會(huì)析出脆性氫化物,使機(jī)械強(qiáng)度劣化。在腐蝕介質(zhì)中,金屬因腐蝕反應(yīng)析出的氫及制造過(guò)程中吸收的氫,是金屬中氫的主要來(lái)源。金屬的表面狀態(tài)對(duì)吸氫有明顯的影響,研究表明,鈦材的研磨表面吸氫量最多,其次為原始表面,而真空退火和酸洗表面最難吸氫。鈦材在大氣中氧化處理能有效防止吸氫。
9、腐蝕的定義
(1)腐蝕是指材料(包括金屬和非金屬)在其范圍環(huán)境的作用下引起的破壞、消耗或變質(zhì)的過(guò)程,使其失去原有的性質(zhì)的現(xiàn)象。
(2)腐蝕是材料和設(shè)備的癌癥,材料因與環(huán)境反應(yīng)而引起的損壞或變質(zhì),是一種材質(zhì)與環(huán)境的有害反應(yīng),通常指除了單存機(jī)械破壞之外的一切破壞。
10、化工廠腐蝕的危害
(1)造成裝置停工或降量生產(chǎn),使生產(chǎn)周期縮短,企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低;
(2)造成爆炸著火或產(chǎn)品泄漏,導(dǎo)致人員傷亡和環(huán)境污染事故的發(fā)生;
(3)腐蝕產(chǎn)物會(huì)造成催化劑中毒等事故,影響產(chǎn)品深度加工;
(4)部分腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入產(chǎn)品,使產(chǎn)品帶有雜質(zhì)、異味或變質(zhì),造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格;
(5)腐蝕產(chǎn)物沉積在換熱設(shè)備表面形成垢后,降低了熱效率,增加能源消耗;
(6)導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低,檢維修費(fèi)用和檢修時(shí)間增加,增加了裝置的運(yùn)行成本。
11、金屬腐蝕機(jī)理
金屬腐蝕是在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用下,并且經(jīng)常是和物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞。根據(jù)腐蝕過(guò)程進(jìn)行的歷程,一般可將金屬腐蝕分為兩類,即化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
12、化學(xué)腐蝕
金屬在干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液中發(fā)生化學(xué)作用所引起的腐蝕叫作化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物存在于金屬的表面,腐蝕過(guò)程中沒有電流產(chǎn)生。根據(jù)化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物性質(zhì)不同,有鈍化作用或活化作用。
A、如果化學(xué)腐蝕所產(chǎn)生的化合物很穩(wěn)定,即不易揮發(fā)和溶解,且組織致密,與金屬母體結(jié)合牢固,那么這層腐蝕產(chǎn)物附著在金屬表面上,對(duì)金屬母體可以起到保護(hù)的作用,有鈍化腐蝕的作用,稱為“鈍化作用”。
B、如果化學(xué)腐蝕所生成的化合物不穩(wěn)定,即易揮發(fā)或溶解,或與金屬結(jié)合不牢固,則腐蝕產(chǎn)物就會(huì)一層層脫落(氧化皮即屬此類),這種腐蝕產(chǎn)物不能保護(hù)金屬不再繼續(xù)受到腐蝕,這種作用稱為“活化作用”。
13、金屬的高溫氧化及脫碳
在石油化工生產(chǎn)中,有很多機(jī)器、設(shè)備是在高溫條件下操作的,如氨合成塔、硫酸氧化爐、乙烯裂解爐等。金屬的高溫氧化及脫碳是一種在高溫條件下的氣體腐蝕,是設(shè)備腐蝕中常見的化學(xué)腐蝕之一。
A、一般當(dāng)鋼材和鑄鐵的溫度高于3000℃時(shí),在其表面就會(huì)出現(xiàn)可見的氧化皮。隨著溫度的升高,其氧化的速度也大大的提高。
B、在570℃以下氧化時(shí),氧化所形成的氧化物中不含F(xiàn)eO,其氧化層是由Fe2O3和Fe3O4構(gòu)成。這兩種氧化物所構(gòu)成的氧化層組織致密、穩(wěn)定,附著在鋼材表面上不易脫落,起到了保護(hù)膜的作用,F(xiàn)e2O3和Fe3O4屬于一種鈍化物質(zhì)。
一般情況下在570℃以上時(shí),鋼材表面所形成的氧化物有三種:
即Fe2O3、Fe3O4、FeO,其厚度比大約為Fe2O3:Fe3O4:FeO=1:10:100,氧化層的主要成分是FeO,其結(jié)構(gòu)疏松,容易剝落,這就形成了常見的氧化皮。這種氧化皮脫落后加快鋼材腐蝕。
因此,為了提高鋼材的高溫抗氧化能力,必須設(shè)法阻止或減弱鋼材表面FeO的形成。在冶金工業(yè)中,通過(guò)在鋼里加入適量的合金元素如鉻、硅或鋁,可以使鋼材具有抗氧化的能力。
C、當(dāng)溫度高于700℃時(shí),鋼材在氧化的同時(shí),還發(fā)生了脫碳作用,脫碳作用的化學(xué)反應(yīng)如下:
Fe3C+O2-->3Fe+CO2
Fe3C+CO2-->3Fe+2CO
Fe3C+H2O-->3Fe+CO+H2
鋼材脫碳會(huì)使其機(jī)械性能下降,特別是降低了表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度,因而高溫條件下工作設(shè)備一定要注意這些問(wèn)題。
14、高溫高壓氫腐蝕
在化工裝置加氫裂解、合成氨工業(yè)及其他一些化工工藝中,常遇到氫在反應(yīng)介質(zhì)中占有很大比例的混合氣體,而且這些化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,多在高溫、高壓下進(jìn)行的,例如合成氨的壓力通常在31.4MPa,溫度一般在470~500℃左右。
在較低溫度和壓力(溫度≤200℃,壓力≤4.9MPa)下,氫氣對(duì)普通碳鋼及低合金鋼不會(huì)有明顯的腐蝕作用。但是,在高溫高壓下則會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生腐蝕,結(jié)果使材料的機(jī)械強(qiáng)度和塑性顯著下降,甚至損壞,這種現(xiàn)象常稱為“紅腐蝕”或“氫脆”。
鐵碳合金在高溫高壓下的氫腐蝕過(guò)程可分為氫脆階段和氫侵蝕階段。
第一階段為氫脆階段。在該階段,氫在與鋼材直接接觸時(shí)被鋼材所吸附,并以原子狀態(tài)向鋼材內(nèi)部擴(kuò)散,溶解在鐵素體中,形成固溶體。但是,在此階段溶在鋼中的氫并未與鋼材發(fā)生化學(xué)作用,也未改變鋼材的組織,在顯微鏡下觀察不到裂紋,鋼材的強(qiáng)度極限和屈服極限也無(wú)交大改變。但是它使鋼材塑性降低,沖擊韌性值明顯減少。鋼材的這種脆性與氫在其中的溶解量成正比。材料處于氫脆階段只要將材料進(jìn)行消氫處理,其性能又可恢復(fù)為原來(lái)狀態(tài)。因此這一階段是可逆的。
第二階段為氫侵蝕階段。這時(shí),溶解在鋼材中的氫氣與鋼中的滲碳體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成甲烷氣,從而改變了鋼材的組織,其化學(xué)反應(yīng)式為:
Fe3C+2H2-->3Fe+CH4
該化學(xué)反應(yīng)常常在晶界處發(fā)生,生成的甲烷氣也通常聚集在晶界原有的微觀孔隙內(nèi),形成局部高壓,引起應(yīng)力集中,形成內(nèi)應(yīng)力,使得晶界變寬,從而產(chǎn)生更大的裂紋;或者在鋼材表層夾雜等缺陷處聚集,形成氣泡,使鋼材的機(jī)械性能降低。另一方面,由于滲碳體在還原為鐵素體時(shí),其體積也將減小,因此,在鋼材內(nèi)部由于組織的體積變化而產(chǎn)生相應(yīng)的組織應(yīng)力,該應(yīng)力與前述的內(nèi)應(yīng)力疊加在一起,將使得裂紋擴(kuò)展。而裂紋的擴(kuò)展又為氫和碳的擴(kuò)散與反應(yīng)提供了更加有利的條件。如此反復(fù)不斷地進(jìn)行下去,最后導(dǎo)致鋼材完全脫碳,內(nèi)部的裂紋形成網(wǎng)格,機(jī)械性能嚴(yán)重下降,甚至遭到破壞。
因?yàn)楦邏河欣跉錃庠阡撝械娜芙猓邷貏t增加了氫在鋼的組織中的擴(kuò)散速度及脫碳反應(yīng)的速度,因此,鐵碳合金的氫腐蝕隨著壓力和溫度的升高而加劇。通常鐵碳合金產(chǎn)生氫腐蝕都有一個(gè)起始溫度和起始?jí)毫Γ呛饬夸摬牡挚箽涓g能力的一個(gè)指標(biāo)。
通過(guò)降低鋼中的含碳量,使其沒有碳化物(Fe3C)析出,可以有效地防止氫腐蝕的發(fā)生。另外,在鋼中加入某些合金元素如鉻、鉬、鈦、鎢、釩等,與鋼材組織中的碳元素形成穩(wěn)定的碳化物,使其不易與氫作用,也可以避免氫腐蝕的發(fā)生。
15、電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的破壞,其特點(diǎn)是在腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。在水分子作用下,電解質(zhì)溶液中金屬本身呈離子化,當(dāng)金屬離子與水分子的結(jié)合能力大于金屬離子與其電子的結(jié)合力時(shí),上部分金屬離子就從金屬表面跑到電解液中,形成了電化學(xué)腐蝕。
16、原電池作用
金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕過(guò)程與電池中的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程完全類同。因?yàn)殍F的電位較銅低而成為陽(yáng)極,而銅則成為陰極。在陽(yáng)極,鐵被溶解并釋放出電子,即Fe-->Fe2-+2e,所放出的電子經(jīng)過(guò)外部導(dǎo)線可以移動(dòng)到陰極。在陰極,流來(lái)的電子被能吸收電子的物質(zhì)所吸收,在這里即被溶液中的陽(yáng)離子(H+)所吸收,并釋放出氫氣,即2H++2e-->H2↑。
在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中,這類腐蝕電池是最常見的,因有的設(shè)備可能是由兩種金屬材料制成,或者同一材料內(nèi)部存在不同的相,或者材料各部分的物理機(jī)械性能不同、受力不均等導(dǎo)致了設(shè)備材料各部分的電位不相同,從而形成這類腐蝕電池。
17、微電池和電化學(xué)腐蝕原理
如前所述,金屬表面組織常常存在著不同的相(如鋼中的鐵素體和碳化物),在同一介質(zhì)中相鄰兩個(gè)區(qū)域可能具有不同的電位,這些區(qū)域往往是直接接觸的,故形成了許多局部的微電池。
利用微電池的原理,可以說(shuō)明電化學(xué)腐蝕的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
①陽(yáng)極反應(yīng),金屬溶解:Me-->Me++e
②電子移動(dòng),陽(yáng)極過(guò)剩的電子流向陰極:e陽(yáng)-->e陰
③陰極反應(yīng),電子在陰極被吸收電子的物質(zhì)所吸收:e陰+D-->(De)
在陰極區(qū)的反應(yīng),由于吸收電子的物質(zhì)不同,有幾種不同的反應(yīng)情況:
當(dāng)溶液中有電位較高的金屬離子(如Cu2+)存在時(shí),這種金屬離子就吸收電子,還原為金屬:
Me++e陰-->Me
當(dāng)溶液呈酸性、溶液中有氫離子H+存在時(shí),H+吸收電子變成氫原子,再結(jié)合成氫分子:
H++e-->H
H+H-->H2↑
當(dāng)溶液為中性時(shí),溶液中含有的氧吸收了電子,和水一起變成了OH-離子,其反應(yīng)為:
O2+4e+4H2O-->4OH-
在腐蝕過(guò)程中,金屬常常不是在含有電位較高的金屬離子的溶液中,電位較高的離子金屬吸收電子的陰極反應(yīng)是不常發(fā)生的。而后兩種化學(xué)反應(yīng)意義較大,特別是第二種化學(xué)反應(yīng)更為常見。但應(yīng)指出,陰極反應(yīng)往往是后兩種化學(xué)反應(yīng)同時(shí)存在。
18、電化學(xué)腐蝕的條件
由上述電化學(xué)腐蝕過(guò)程和原理可以發(fā)現(xiàn),電化學(xué)腐蝕過(guò)程是由陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程、電子流動(dòng)及陰極反應(yīng)過(guò)程等三個(gè)環(huán)節(jié)組成,三者缺一不可。其中阻力最大的環(huán)節(jié)決定著整個(gè)腐蝕過(guò)程的速度。也可以看出,電化學(xué)腐蝕進(jìn)行的過(guò)程必須具備下列三個(gè)條件:
①同一金屬上有不同電位的部分存在或不同金屬之間存在著電位差;
②陰極和陽(yáng)極相互連接;
③陽(yáng)極和陰極處在互相聯(lián)通的電解質(zhì)溶液中。
19、金屬腐蝕影響因素
金屬制品腐蝕的影響因素有:大氣濕度、溫度、氧氣以及大氣中的污染物;金屬本身的材料性質(zhì)、金屬的表面狀態(tài)等對(duì)其腐蝕也有影響。
20、目前工程中的防腐方法
(1)金屬非金屬覆蓋法
金屬覆蓋層:金屬襯里、金屬鍍層、復(fù)合金屬板等
非金屬覆蓋層:襯里、搪瓷、搪玻璃、涂料、聯(lián)合覆蓋層等
(2)電化學(xué)保護(hù)
包括陰極保護(hù)、陽(yáng)極保護(hù)
(3)防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(4)介質(zhì)處理
21、涂料覆蓋防腐方法
涂料覆蓋層目前主要用于設(shè)備、管道、廠房的外表面抗大氣腐蝕的防護(hù)層或者腐蝕環(huán)境不是很苛刻的設(shè)備內(nèi)壁的保護(hù)。
涂料的品種主要有:
A、以干性油為主體的油基性涂料
B、以合成樹脂或天然樹脂為主體的樹脂基涂料
1、涂料的主要組成及其作用
組成:成膜物質(zhì)、顏料、稀釋劑、固化劑
22、涂料的選擇
根據(jù)具體的腐蝕環(huán)境,從耐蝕性,抗?jié)B透性,粘結(jié)強(qiáng)度及價(jià)格進(jìn)行選擇。
內(nèi)壁用的防腐涂料:良好的抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕性和抗?jié)B透性,如樹脂類涂料。
底漆:與被粘物有良好的粘結(jié)力,涂料本身不會(huì)引起被保護(hù)物的腐蝕。
帶銹底漆(穩(wěn)定型、轉(zhuǎn)化型):能夠減少除銹工作量、提高施工效率。
面漆:室外:醇酸磁漆、環(huán)氧瓷漆、過(guò)氯乙烯漆、氯乙烯-偏氯乙烯等。
室內(nèi):氯乙烯漆、氯乙烯-偏氯乙烯、環(huán)氧瓷漆、聚氨酯漆。
清漆:對(duì)面漆的某些缺陷起封閉作用。
23、除銹施工
對(duì)鋼材進(jìn)行防腐施工,通常先對(duì)鋼材表面進(jìn)行預(yù)處理,也就是除銹。除銹是防腐施工的第一步,也是最為重要的一步。
24、除銹等級(jí)
鋼材根據(jù)銹蝕等級(jí)分別以A、B、C、D表示:
A.全面覆蓋著氧化皮而幾乎沒有鐵銹的鋼材表面。
B.已發(fā)生銹蝕,并且部分氧化皮已經(jīng)剝落的鋼材表面。
C.氧化皮已因銹蝕而剝落,或者可以刮除,并且有少量點(diǎn)蝕的鋼材表面。
D.氧化皮已因銹蝕而全面剝離,并且已普遍發(fā)生點(diǎn)蝕的鋼材表面。
25、常見除銹方法
a.手工或動(dòng)力工具除銹(除銹等級(jí)St2、St3)。
b.噴射或拋射除銹(除銹等級(jí)Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3)。
c.火焰除銹(除銹等級(jí)F1)。
d.化學(xué)除銹(除銹等級(jí)Pi)。
a、b兩種除銹方法是現(xiàn)場(chǎng)施工中最常見、使用最廣泛的除銹方法。
26、除銹方法
(1)手工或動(dòng)力工具除銹:
手工處理可采用手錘、刮刀、鏟刀、鋼絲刷及紗布(紙)等。
動(dòng)力工具可采用電動(dòng)刷輪、電動(dòng)砂輪或各式除銹機(jī)。
采用手工或動(dòng)力工具處理時(shí),不得使用使金屬表面受損或使之變形的工具和手段。
手工或動(dòng)力工具除銹,施工靈活,但工作效率低,一般用于裝置內(nèi)焊縫位置的除銹。
(2)噴射或拋射除銹:
噴射除銹的主要施工機(jī)具是空壓機(jī)和沙罐。除銹原理是:空壓機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣后送入儲(chǔ)氣罐中進(jìn)行穩(wěn)壓和暫存,然后通過(guò)精密過(guò)濾器將壓縮空氣中的油霧水份過(guò)濾,最后送入噴砂機(jī)中。噴砂機(jī)借助壓縮空氣的壓力,將磨料高速噴射到金屬表面,通過(guò)磨料在金屬表面的沖擊和研磨,把表面的雜質(zhì)及氧化層清除掉,使金屬表面粗糙度增大,這樣能提高油漆的附著力,使油漆產(chǎn)生最強(qiáng)的耐蝕性能。
噴射除銹使用的磨料有石英砂、河沙、海沙和金剛砂等;磨料使用時(shí),必須干燥潔凈,含水量不得大于1%。
噴射除銹效果好,施工時(shí),應(yīng)采取妥善措施,防止粉塵擴(kuò)散。
拋射除銹的主要施工機(jī)具是拋丸機(jī),加上航吊配合施工。
射除銹原理是:通過(guò)拋丸器將鋼砂和鋼丸高速拋落,沖擊在鋼材表面,已去除鋼材表面的雜質(zhì)及氧化皮。
拋射除銹使用的磨料為鋼丸。鋼丸的金相組織為回火屈氏體和回火馬氏體,密度一般為7.4~7.85Kg/cm3,硬度以HRC40~50為宜。鋼丸的硬度與清理速度成正比,但與壽命成反比。所以硬度高,清理速度快,易碎,壽命短,消耗量大。硬度過(guò)低,清理效果差,達(dá)不到質(zhì)量要求。
拋射除銹的除銹效果較好,施工效率高,人工投入少,但機(jī)具的投入較大。
27、涂漆施工
鋼材表面處理合格后,應(yīng)在4小時(shí)內(nèi)涂刷底漆。如另有要求,可再分別涂刷中間漆和面漆。
底漆的主要作用是防腐蝕,并提高中間漆或面漆附著力。
中間漆可增強(qiáng)涂層間的附著力,并對(duì)底漆起到封閉和保護(hù)的作用。
面漆的可起到裝飾和美觀的作用,并對(duì)整個(gè)涂層起到保護(hù)作用。
涂漆施工較常用的方法是噴涂和輥涂。噴涂施工速度快,效率高,形成漆膜厚度均勻,但油漆消耗較大;輥涂施工油漆消耗少,對(duì)周圍環(huán)境的污染小,一般裝置內(nèi)的油漆施工多采用輥涂施工。
涂漆施工結(jié)束后,涂層外觀應(yīng)平整、顏色一致,無(wú)漏涂、泛銹、氣泡、流掛、皺皮、咬底、剝落、開裂等現(xiàn)象。
28、保溫的作用
保溫是為了減少設(shè)備和管道內(nèi)介質(zhì)熱量損失,或?yàn)榱朔乐谷梭w燙傷和穩(wěn)定操作,而做的減少熱傳導(dǎo)的措施。
保溫通常是裝置的最后一道施工程序,保溫的施工質(zhì)量對(duì)裝置生產(chǎn)起著重要作用。
29、保溫結(jié)構(gòu)
保溫結(jié)構(gòu)一般分為內(nèi)外兩層,內(nèi)層為隔熱層,外層為保護(hù)層。隔熱層常用的材料有硅酸鈣、硅酸鋁、超細(xì)玻璃棉等。保護(hù)層常用的材料有鋁合金板,不銹鋼板,鍍鋅鐵皮等。
30、保溫材料的主要性能要求
(1)硬質(zhì)保溫材料及其制品的密度不應(yīng)大于300kg/m3、半硬質(zhì)和軟質(zhì)保溫材料及其制品的密度不應(yīng)大于200kg/m3。
(2)硬質(zhì)保溫制品的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于0.4MPa。
(3)保溫材料及其制品的pH值不應(yīng)小于8。
(4)保溫材料的含水率不得大于7.5%(質(zhì)量比)、防水率不得小于95%,軟質(zhì)保溫材料的回彈率不得小于90%。
(5)保護(hù)層材料應(yīng)具有防火、防潮、不燃、抗大氣腐蝕的性能,且化學(xué)性能穩(wěn)定,不腐蝕隔熱層。
31、隔熱層施工
(1)立式設(shè)備、儲(chǔ)罐及垂直管道隔熱層施工時(shí),應(yīng)設(shè)置隔熱支托或支承圈。
(2)設(shè)備和管道的閥門、法蘭隔熱層斷開處,應(yīng)留出螺栓拆卸距離。
(3)保溫層厚度大于100mm時(shí),如采用一種隔熱制品,應(yīng)分兩層或多層施工,且各層的厚度宜接近;如采用異種隔熱制品,每種材料的厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。
(4)隔熱層施工時(shí),同層應(yīng)錯(cuò)縫,內(nèi)外層應(yīng)壓縫,其搭接長(zhǎng)度不宜小于50mm。
(5)隔熱層的拼縫寬度,不應(yīng)大于5mm,如大于5mm,應(yīng)用相同性能的材料填塞嚴(yán)密。
(6)水平管道隔熱層的縱向接縫,不得布置在管道垂直中心線兩側(cè)45°范圍內(nèi)。對(duì)于大管徑管道,當(dāng)采用多塊硬質(zhì)成型隔熱制品時(shí),隔熱層的縱向接縫位置可不受此限制,但應(yīng)偏離管道垂直中心線位置。
(7)隔熱層應(yīng)采用捆扎材料進(jìn)行捆扎,捆扎間距一般不應(yīng)大于300mm。多層隔熱施工,應(yīng)分層進(jìn)行捆扎。
(8)立式設(shè)備或垂直管道的隔熱層施工應(yīng)從支承件開始,自下而上進(jìn)行。
(9)敷設(shè)管道彎頭處的隔熱層,宜使用成型制品,無(wú)成型隔熱制品時(shí),應(yīng)將直管殼切割成蝦米腰進(jìn)行分節(jié)敷設(shè)。
(10)設(shè)備或管道采用硬質(zhì)隔熱制品時(shí),應(yīng)留有適當(dāng)?shù)纳炜s縫。伸縮縫內(nèi)應(yīng)先清除雜質(zhì)和硬塊,充填導(dǎo)熱系數(shù)相近似的軟質(zhì)隔熱材料。
32、保護(hù)層施工
(1)隔熱層施工完畢并經(jīng)檢查合格后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保護(hù)層的施工。金屬保護(hù)層施工前,應(yīng)確保溫層的表面平整、干燥。
(2)設(shè)備和管道直管段的金屬保護(hù)層下料應(yīng)實(shí)地測(cè)量,測(cè)量時(shí)不宜拉得太緊,測(cè)量后的周長(zhǎng)應(yīng)有30~50mm的裕量。下料后的金屬薄板,橫向、豎向應(yīng)各有一邊按需要方向壓出凸筋。。
(3)設(shè)備、管道的金屬保護(hù)層環(huán)向接縫宜采用搭接或插接,縱向接縫宜采用搭接或咬接。。
(4)設(shè)備和管道的金屬保護(hù)層搭接接縫除活動(dòng)縫外,應(yīng)采用抽芯鉚釘或自攻螺釘緊固,其間距應(yīng)為150~200mm,且在1m長(zhǎng)度內(nèi)不應(yīng)少于5個(gè)。
(5)設(shè)備、管道隔熱的金屬保護(hù)層遇到障礙時(shí),應(yīng)開出合適的孔眼,其開口誤差不得超過(guò)3mm。開口處的縫隙應(yīng)予以密封。
(6)設(shè)備封頭分片接口宜為咬接,若為搭接,則上口應(yīng)全部壓出凸筋,并壓住下口,然后用自攻螺釘緊固。
(7)方形設(shè)備或管道的金屬保護(hù)層下料長(zhǎng)度不宜超過(guò)1m,并按對(duì)角壓成菱形花紋。安裝時(shí)應(yīng)將花紋對(duì)成一個(gè)整體。
(8)水平管道的金屬保護(hù)層的環(huán)向接縫應(yīng)沿管道坡向搭接,其縱向接縫不得布置在水平中心線上方的垂直中心線兩側(cè)45°范圍內(nèi),縫口應(yīng)朝下。縱縫可組成一條連續(xù)的直線,也可相互錯(cuò)開,但必須與管道軸線始終保持平行。
(9)立式設(shè)備及垂直管道隔熱的金屬保護(hù)層應(yīng)自下而上敷設(shè),且上口搭下口。對(duì)于斜度大于45°的立管,其金屬保護(hù)層還應(yīng)分段固定在支承件上。
(10)管道彎頭處的隔熱金屬保護(hù)層,應(yīng)采用蝦米腰型保護(hù)層施工。
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