一、引言

    世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約萬億美元，我國每年因金屬腐蝕造成的直接損失高達(dá)數(shù)千億人民幣，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家金屬腐蝕的損失甚至占到了年國民生產(chǎn)總值的5%以上，大于各種自然災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失的總和。

    金屬腐蝕是一個(gè)重大的經(jīng)濟(jì)問題，其主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。

    管道腐蝕案例

    1、東黃輸油管道泄露爆炸  

    2013 年 11 月 22 日，青島東黃輸油管道泄露爆炸，造成62 人遇難，136 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 7.5 億元。事故調(diào)查結(jié)果顯示：管道破裂直接原因?yàn)?ldquo;輸油管道與與排水暗渠交匯處管道腐蝕減薄，引起管道破裂，進(jìn)而引發(fā)爆炸”。

    2、臺(tái)灣高雄燃?xì)獗?/span>

    2014 年 8 月臺(tái)灣高雄發(fā)生燃?xì)獗ㄊ鹿剩瑢?dǎo)致 22 人遇難、270 人受傷，事故原因是“管道老舊造成接縫泄露，或是雨水等造成的管道腐蝕，從而造成燃?xì)庑孤丁⒁鸨?rdquo;。

    3、四川宜賓南門大橋斷裂

    2001 年 11 月，于 1990 年 7 月建成通車的四川宜賓南門大橋斷裂，僅 10 年橋梁。經(jīng)四川省一些橋梁專家和工程設(shè)計(jì)人員在橋梁的斷裂處進(jìn)行了現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)坍塌斷裂之處露出一層薄薄的鋼筋網(wǎng)，懸吊的承重鋼管中露出了銹跡斑斑的鋼纜。承重鋼纜有一部分生了銹，影響了承重能力。

    4、上海管帽腐蝕脫落引液氨泄露

    2013 年 8 月 31 號上海市寶山區(qū)的翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司發(fā)生液氨泄露事故，造成 15 人死亡、25 人受傷。該事故的直接原因是液氨管路螺帽脫落引起液氨泄露。究其根本在于管道末端使用螺帽未能符合抵抗氨氣腐蝕的安全級別。

    二、金屬防腐涂層的類型

    其實(shí)因金屬腐蝕而造成的損失都可以通過一些合適的防腐手段加以避免或者減緩。

    因此，在講金屬防腐涂層之前，先為大家?guī)С龇乐菇饘俑g的方法主要有 4 種：①提高金屬材料的耐蝕性。在制造金屬零件的過程中，添加不易與周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的耐腐蝕材料，如鉻、鎳等 or 改變金屬的金相組織；②采用涂層法防腐蝕。涂層法包括三大類：涂覆和噴涂、鍍層和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；③、處理腐蝕介質(zhì)。但這種方法只能在腐蝕介質(zhì)數(shù)量有限的條件下進(jìn)行，對于充滿空間的大氣當(dāng)然無法處理。④電化學(xué)保護(hù)。當(dāng)金屬表面有電解質(zhì)存在時(shí)，用直流電改變被保護(hù)的金屬電位，從而使腐蝕減緩或停止的保護(hù)法叫做電化學(xué)保護(hù)。

    每種防腐蝕方法都有不一樣的特點(diǎn)及適用范圍。本片將為大家解析金屬的涂層法防腐蝕的相關(guān)知識(shí)。

    防腐涂料，一般分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下，對金屬等起到防腐蝕的作用，保護(hù)有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言，能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用，并具有能達(dá)到比常規(guī)防腐涂料更長保護(hù)期的一類防腐涂料。

    按成分，防腐涂層可分為如下四大類：有機(jī)涂層，主要有石油瀝青，環(huán)氧粉末，烤焦油瓷漆，燒結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）和三層聚乙烯（三層 PE）以及聚氨酯等；無機(jī)涂層，主要有搪瓷涂層、玻璃涂層和陶瓷涂層；耐蝕金屬涂層（鎳、鉻、鋅等金屬防腐涂層）和復(fù)合防腐涂層。

被海水腐蝕的軍艦

    其中陶瓷涂層因具有高化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕、耐氧化、耐高溫等特性，而的特性，在金屬防護(hù)涂層方面受到了廣泛的重視與研究，隨著宇航、電子、軍工等尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近半個(gè)世紀(jì)以來，陶瓷涂層應(yīng)用得到了持續(xù)高速的增長。

    陶瓷涂層

    陶瓷涂層是一種新型的環(huán)保型涂料，具有高硬度、低有害氣體釋放、抗陰極剝離能力好，耐化學(xué)腐蝕、耐腐蝕、自清潔和抗老化的特點(diǎn)。

    納米陶瓷涂層

    納米陶瓷涂層與普通陶瓷涂層相比，晶粒更加細(xì)化且分散均勻，晶界數(shù)量大幅度增加，使其硬度、韌性、耐磨性、結(jié)合強(qiáng)度、抗蝕性、致密度等方面有著顯著的提高，不僅可以使陶瓷材料的使用壽命進(jìn)一步提升可靠程度進(jìn)一步提高，還可以使陶瓷涂層在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

    目前防蝕涂層主要防腐成分含有納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米氧化鈦、納米氧化硅的等單組份或多組分。涂層配方需據(jù)不同的應(yīng)用條件而制定。

    三、納米陶瓷防護(hù)涂層應(yīng)用舉例

    起著軟性保護(hù)的納米涂料在防護(hù)領(lǐng)域有著重要的作用，目前納米陶瓷用于腐蝕條件惡劣環(huán)境中的防腐納米陶瓷涂料，能有效保護(hù)航標(biāo)燈座、船舶、石油化工設(shè)施和各類貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設(shè)備、海上油田等設(shè)施以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等生產(chǎn)設(shè)備的外表面，在較長時(shí)間內(nèi)防止強(qiáng)酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。

    1、用于化學(xué)熱流體輸送管道系統(tǒng)的防腐蝕

    陶瓷涂層相對于其他涂層而言，最大特點(diǎn)就是耐高溫，在一些有腐蝕的熱流體輸送過程中，使用納米陶瓷涂層作為管道、閥門、儲(chǔ)罐等做特殊防護(hù)處理，將大大增強(qiáng)設(shè)備的抗腐蝕能力，進(jìn)而降低設(shè)備的故障率，使設(shè)備的停車維修幾率大大降低，從而提高生產(chǎn)效率。此外，設(shè)備正常人也平安。

    2、用于油氣運(yùn)輸管道系統(tǒng)的防腐蝕

    管道運(yùn)輸是五大運(yùn)輸方式之一，在世界已有一百多年的歷史，至今發(fā)達(dá)國家的原油管道運(yùn)輸占其總輸量的 80%，成品油長距離運(yùn)輸也基本實(shí)現(xiàn)了管道化；天然氣管道運(yùn)輸達(dá) 95%。

    因天然氣、石油產(chǎn)出地地質(zhì)環(huán)境的不同，引發(fā)輸油，輸氣管道和設(shè)備腐蝕的因素有很多，如鹽堿地、潮濕環(huán)境、微生物、電流等（外腐蝕），H 2 S，CO 2 ，S，O 2 ，H 2 O（內(nèi)腐蝕）。其中硫化氫造成的破壞力最大。這樣的破壞作用輕則會(huì)使輸氣管道產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象在，重則導(dǎo)致天然氣管、油管及套管等產(chǎn)生斷裂、爆炸等事故。因此運(yùn)輸管道的防腐工作不容忽視。管道的防腐通常采用防腐層與陰極保護(hù)的聯(lián)合的保護(hù)方法。

我國投入運(yùn)營的長輸油油氣管道超7萬公里！承擔(dān)著我國70%的原油及99%的天然氣運(yùn)輸。

    防腐層是管道防腐的第一道屏障，直接關(guān)系到管道的防腐性能和運(yùn)行壽命。所以加強(qiáng)對防腐層的研究對整個(gè)管道的腐蝕控制具有重大的意義。

    當(dāng)前，用于管道防腐的涂層主要以有機(jī)涂層為主，但由于老化變質(zhì)，耐熱抗寒問題，管道的使用壽命受限。而納米陶瓷涂層具有抗老化、耐溫、抗腐蝕等特點(diǎn)，可以大大的延遲管道的使用時(shí)間。

    在一些條件較為惡劣的地段及一些工作條件較為惡劣，較容易出現(xiàn)故障的位置，采用納米陶瓷加強(qiáng)腐蝕防護(hù)處理或許將能大大降低事故發(fā)生的幾率。加之以石油天然氣管道對涂層的陰極剝離能力的要求提高，有機(jī)涂層的抗陰極剝離能力較差，所以納米陶瓷涂層的重要性再次顯示了出來。

    3、用于海洋條件下的設(shè)備防腐蝕

    在海洋環(huán)境下，高鹽高濕形成的電化學(xué)腐蝕能在極短的時(shí)間內(nèi)將鋼鐵船變成一塊廢鐵。海洋環(huán)境下一般需要采用陰極保護(hù)與防腐涂層結(jié)合的方法來保護(hù)船體及一些暴露在煙霧等腐蝕條件下的工件、設(shè)備或部分等。納米陶瓷涂層抗陰極剝離能力好，可適應(yīng)于海洋工作環(huán)境。

    4、用于航天高溫設(shè)備的防腐蝕  

    航天發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備長期處理高溫工作條件下，金屬合金渦輪葉片易受到一些砂石熔體的侵蝕，這種惡劣工作狀態(tài)下，通常采用納米陶瓷涂層能夠勝任。