中石油、中石化谈耐腐蚀阀门的选用与防腐措施
腐蚀是造成阀门损坏的重要元素之一。因此，在阀门防护中，阀门防腐是考虑的重要问题。中石油、中石化谈防腐：阀门腐蚀究竟为何？阀门防腐该如何进行？耐腐蚀阀门的选用又有何依据？听听，到底怎么来。阀门腐蚀形式
金属的腐蚀主要是化学腐蚀和电化学腐蚀引起的，非金属材料的腐蚀一般是直接的化学和物理作用引起的破坏。
1.化学腐蚀
周围介质在不产生电流条件下，直接与金属起化学作用，而使其破坏，如高温干燥气体和非电解溶液对金属的腐蚀。
2.电化学腐蚀
金属与电解质相接触，产生电子流动，而使自身在电化学作用遭受破坏，这是腐蚀的主要形式。
常见的酸碱盐溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、不锈钢的点腐蚀和缝隙腐蚀等等，都是电化学腐蚀。
电化学腐蚀不仅发生于可以起化学作用的两种物质之间，而且还因为溶液的浓度差、周围氧气的浓度差、物质结构的微小差别等等原因，产生电位的差异，而获得腐蚀的动力，使电位低、处于阳板地位的金属受损失。
阀门腐蚀速度
腐蚀速度可分为六等：▼❶ 完全耐蚀➨ 腐蚀速度低于0.001毫米/年❷ 极耐蚀➨ 腐蚀速度0.001至0.01毫米/年❸ 耐蚀 ➨ 腐蚀速度0.01至0.1毫米/年❹ 尚耐蚀➨ 腐蚀速度0.1至1.0毫米/年❺ 耐蚀性差➨ 腐蚀速度1.0至10毫米/年❻ 不耐蚀 ➨ 腐蚀速度大于10毫米/年
九大防腐措施
1.根据腐蚀介质选用耐蚀材料
在生产实际中,介质的腐蚀是非常的复杂的,即使在用一介质中使用的阀门材料一样,介质的浓度、温度、压力不同,介质对材料腐蚀也不一样.介质温度每升高10℃,腐蚀速度约增加1~3倍。
介质浓度对阀门材料腐蚀影响很大,如铅处在浓度小的硫酸中,腐蚀很小,当浓度超过96%时,腐蚀急剧上升.而碳钢相反,在硫酸浓度为50%左右时腐蚀最严重,当浓度增加到6%以上时,腐蚀反而急剧下降。
有如铝在浓度80%以上的浓硝酸中腐蚀性很强,但在中、低浓度的硝酸中腐蚀反而严重.不锈钢虽说对稀硝酸耐蚀性很强,但在95%以上的浓硝酸中腐蚀反而加重。
从以上几例可以看出,正确选用阀门材料应根据具体情况,分析各种影响腐蚀因素,按有关防腐手册选用材料。
2.采用非金属材料
非金属耐腐蚀性优良,只要阀门使用温度和压力符合非金属材料的要求,不但能解决腐蚀问题,而且可节省贵重金属。
阀门的阀体、阀盖、衬里、密封面等常用非金属材料制作,至于垫片,填料主要死非金属材料制作的。
用聚四氟乙稀、氯化聚醚等塑料、以及用天然橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶等橡胶做阀门衬里,而阀体、阀盖主体是一般铸铁、碳钢制成。即保证了阀门强度,又保证了阀门不受腐蚀。
夹管阀也是根据橡胶的优良耐腐蚀性能和优异变性能而设计出来的.现在越来越对的用尼龙、聚四氟乙稀等塑料,用天然橡胶和合成橡胶做各种各样的密封面,密封圈,用于各类阀门上。
这些用作密封面的非金属材料,不但耐腐蚀性好,而且密封性能好,特别适于带颗粒介质中使用.当然,它们的强度和耐热性都较低,应用的范围受到限制。
柔性石墨的出现,使非金属进入了高温领域,解决了长期难以解决的填料和垫片泄露问题,而且是很好的高温润滑剂。
常用非金属材料适用工况▼
3.金属表面处理
阀门连接处➨
阀门连接螺铨常用镀锌、镀铬、氧化(发蓝)处理提高耐大气、耐介质腐蚀的能力.其他紧固件除采用上述方法处理外,还根据情况采用磷化等表面处理.
密封面以及口径不大的关闭件➨
常采用渗氮、渗硼等表面工艺,提高它的耐蚀性和耐磨性.38CrMoAlA制作的阀瓣,渗氮层≥0.4mm。
阀杆防腐➨
广泛采用渗氮、渗硼、镀铬、镀镍等表面处理工艺,提高它的耐蚀性,耐蚀性和耐磨擦伤性能。
[*]不同表面处理应适于不同的阀杆材质和工作环境,在大气、水蒸气介质与石棉填料接触的阀杆,可采用镀硬铬、气体氮化工艺(不锈钢不宜采用离子氮化工艺);
[*]在硫化氢大气环境中的阀采用电镀高磷镍镀层有较好的防护性能;
[*]38CrMoAlA采用离子和气体氮化也可耐蚀,但不宜采用硬铬镀层;
[*]2Cr13经过调质后能耐氨气腐蚀,采用气体氮化的碳钢也能耐氨的腐蚀,而所有磷镍镀层不耐氨腐蚀;
[*]经过气体氮化38CrMoAlA材料具有优良的耐蚀性能和综合性能,用它制作阀杆为多.
小口径的阀体和手轮➨
也常镀铬处理,提高其耐蚀性能,装饰阀门。
4.热喷涂
热喷涂是制备涂层的一类工艺方块,已成为材料表面防护的新技术之一。
它是利用高能源密度热源(气体燃烧火焰、电弧、等离子弧、电热、气体燃爆等)将金属或非金属材料加热熔融后,以雾化形式喷射到经预处理的基本表面,形成喷涂层,或同时对基本表面加热,使涂层在基体表面再次熔融,形成喷焊层的表面强化工艺方法。
大多数金属及其合金、金属氧化物陶瓷、金属陶瓷复合物以及硬的金属化合物都可以用一种或几种热喷涂方法,在金属或非金属基体上形成涂层。
热喷涂能提高其表面耐腐蚀、耐磨损、耐高温等性能,延长使用寿命。热喷涂特殊功能涂层,具备隔热、绝缘(或异电)、可磨密封、自润滑、热辐射、电磁屏蔽等特殊的性能;利用热喷涂可修复零部件。
5.喷刷涂料
涂料是应用最广泛的一种防腐手段,在阀门产品上更是一种不可缺少的防腐材料和识别标志。
涂料也属于非金属材料,它通常由合成树脂、橡胶浆液、植物油、溶剂等配制成,覆盖在金属表面,隔绝介质和大气,达到防腐目的。
涂料主要用于水、盐水、海水、大气等腐蚀不太强的环境中。阀门内腔常用防腐漆涂刷,防止水、空气等介质对阀门腐蚀。油漆内掺有不同颜色,来表示法恩使用的材料.阀门喷刷涂料,一般在半年至一年一次。
6.添加缓蚀剂
缓蚀剂控制腐蚀的机理➨是它促进了电池的极化。
缓蚀剂主要用于介质和填料处。介质中添加缓蚀剂,可使设备和阀门的腐蚀减缓,如铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中,很大的溶度范围内成火化态,腐蚀较严重,但加入少量硫酸铜或硝酸等氧化剂,可使不锈钢转变钝态,表面生成一层保护膜,阻止介质的的浸蚀,在盐酸中,如果加入少量氧化剂,可降低对钛的腐蚀。
阀门试压常用水作试压的介质,容易引起阀门的腐蚀,在水中添加少量亚硝酸钠可以防止水对阀门的腐蚀。
石棉填料中含有氯化物,对阀杆腐蚀很大,如果采用蒸镏水洗涤方法可降低氯化物的含量,但这种方法在实施中困难很多,不可普通推广,酯适于特殊的需要。
为了保护阀杆,防止石棉填料的腐蚀,在石棉填料中,在阀杆上涂充缓蚀剂和牺牲金属.缓蚀剂由亚硝酸钠、铬酸钠能使阀杆表面生成一层钝化膜,提高阀杆的耐蚀能力;溶剂能使缓蚀剂慢慢地溶解,而且能起润滑作用;
在石棉中添加锌粉作牺牲金属,实际上,锌也是一种缓蚀剂,它能首先与石棉中的氯化物结合,使氯化物与阀杆金属接触机会大为减少,从而达到防腐目的.涂料中如果加入了红丹、铅酸钙等缓蚀剂,喷刷在阀门表面能防止大气的腐蚀。
7.电化学保护
电化学保护有阳极保护和阴极保护两种。
如用锌保护铁,锌被腐蚀,锌叫做牺牲金属.在生产实践中,阳极保护采用较少,阴极保护应用较多.大型的阀门和重要阀门采用这种阴极保护法,是一种经济简便又行之有效的方法.石棉填料中添加锌,保护阀杆也属于阴极保护法.
8.控制腐蚀环境
所谓环境,有广义和狭义两种,广义的环境系指阀门安装处四周的环境和它内部流通介质;狭义的环境系指阀门安装处四周的条件。
大多数环境无法控制,生产流程也不可任意变动。只有在不会对产品、工艺等造成有损害的情况下,可以采用控制环境的方法,如锅炉水去氧、炼油工艺中家碱调节PH值等。从这个观点出发,上述添加缓蚀剂、电化学保护等也属控制腐蚀环境。
大气中充满了灰尘、水蒸气、烟雾,特别在生产环境中,如烟卤、设备散发出的有毒气体和微粉,都会对阀门产生不同程度的腐蚀。
操作人员应按操作规程中的规定,定期清洗、吹扫阀门,定期加油,这是控制环境腐蚀有效措施。阀杆安装保护罩、地阀设置地井、阀门表面喷刷油漆等,这都是防止含有腐蚀的物质侵蚀阀门的方法。
环境温度升高和空气污染,特别对封闭的环境下的设备和阀门,会加速其腐蚀.应尽量采用敞开式厂房或采用通风、降温措施,减缓环境腐蚀。
9.改进加工工艺和阀门结构形式
阀门的防腐保护是从设计就开始考虑的问题,一个结构设计合理、工艺方法正确的阀门产品，无疑地对减缓阀门的腐蚀是有好的效果的。
因此,设计和制造部门应对那些结构设计不合理,工艺方法不正确,容易引起腐蚀的部件,应进行改进,使之适合各种不同工况条件下的要求。
针对不同的阀门部件腐蚀类型
1.防止奥氏体不锈钢阀件产生晶间腐蚀方法有:
进行"固溶淬火"处理,即加热至1100℃左右水淬,选用含有钛和铌,而含碳量在0.03%以下的奥氏体不锈钢,减少碳化铬的产生。
2.应力腐蚀发生在腐蚀和拉应力同时作用下产生的破裂。
防止应力腐蚀的方法：通过热处理消除或减少焊接,冷加工中产生的应力,改进不可理的阀门结构,避免应力集中,采用电化学保护、喷刷防蚀涂料.添加缓蚀剂、施加压应力等措施。
3.磨损腐蚀是流体对金属磨损和腐蚀交替作用所产生的一种腐蚀形态,是阀门常见的一种腐蚀,这种腐蚀以发生在密封面为多。
防止方法:选用耐腐蚀、耐磨损的材料,改进结构设计,采用阴极保护等.
4.摩振腐蚀是相互接触的两部件同时承受载荷,接触面由于振动和滑动引起的破坏。摩振腐蚀发生在螺栓连接处,阀杆与关闭件连接处、滚珠轴承与轴之间等部位上。
防止方法：可以采用涂润滑油脂,减少摩擦,表面磷化,选用硬质合金,以及用喷瓦处理或冷加工提高表面硬度方法防护.
5.焊接后要尽量采用退火处理等相应防护措施。提高阀杆加工表面粗糙度以及其他阀件表面粗糙度,表面粗糙度级别越高,抗蚀能力越强。
防止方法：改进填料和垫片的加工工艺和结构,使用柔性石墨和塑料填料,以及柔性石墨贴粘垫片和用聚四氟乙稀包垫片,都能改善密封性能,减少地阀杆和法兰密封面的腐蚀。
阀门部件防腐注意事项
1.阀杆腐蚀与防护
阀杆腐蚀主要原因：
阀体的腐蚀损坏主要是腐蚀介质引起的，而阀杆腐蚀问题主要是填料。
不但腐蚀介质使阀杆腐蚀损坏，而蒸气和水也能使阀杆与填料接触处产生斑点。尤其保存在仓库里的阀门，也会发生阀杆点腐蚀。这就是填料对阀杆的电化学腐蚀。
现在使用最广的填料是以石棉为基体的盘根，石棉材料中含有一定时的氯离子，此外还有钾、钠、镁等离子，这些都是腐蚀的因素。
阀杆防腐注意事项：
[*]阀门保存期间不要加填料。不装填料，失去了阀杆电化学腐蚀的因素，可以长期保存而不致被腐蚀。
[*]对阀杆进行表面处理。如镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、参锌等。
[*]减少石棉杂质。用蒸馏水洗涤的办法，可以降低石棉中的氯含量，从而降低其腐蚀性。
[*]在石棉盘根中加缓蚀剂。这种缓蚀剂能抑制氯离子的腐蚀性。如亚硝酸钠。
[*]在石棉中加牺牲金属。这就是一种比阀杆电位更低的金属来作牺牲品。这样氯离子的腐蚀就首先对牺牲金属发生，从而保护阀杆。可作为牺牲金属的有锌粉等。
[*]采用聚四氟乙烯保护。聚四氟乙烯有优良的化学稳定性和介电性能，电流不能通过，如将石棉盘根浸渍聚四氟乙烯，腐蚀便将减小。也可用聚四氟乙烯生料带包裹石棉盘根然后装入填料函。
[*]提高加工光洁度，也能减轻电化学腐蚀。
2.关闭件腐蚀与防护
关闭件腐蚀主要原因：
关闭件经常受到流体的冲刷，使得腐蚀加快发展。有些阀瓣，虽然采用较好材料，但腐蚀损坏仍比阀体快。
上下关闭件与阀杆、阀座常用螺纹连接，连接处比一般部位缺氧，容易构成氧浓差电池，使其腐蚀损坏。有的关闭件密封面采用压入形式，由于配合不紧，稍有缝隙，也会发生氧浓差电池腐蚀。
关闭件防腐注意事项：
[*]尽量采用耐腐蚀材料。关闭件重量很小，但在阀门中起关键作用，只要能够耐腐蚀，即使采用一点贵重材料也无妨。
[*]改进关闭件结构，使其少受流体冲蚀。
[*]改进连接结构，避免产生氧浓差电池。
[*]在200℃以下的阀门中，关闭件连接处和密封面连接处，使用聚四氟乙烯生料带作填料，可以减轻这些部位的腐蚀。
[*]在考虑耐腐蚀的同时，还要注意关闭件材料的抗冲蚀性。要使用抗冲蚀性强的材料作关闭件。
耐腐蚀阀门选用要点
在腐蚀性介质工况下的阀门，防腐蚀就是化工设备最关键的地方，如果不能正确地选择化工阀门的金属材料，稍有不慎，轻则损坏设备，重则造成事故甚至引发灾难。
针对一些常用化工介质耐腐蚀阀门到底应该如何选用?
1.硫酸介质作为强腐蚀介质之一，硫酸是用途非常广泛的重要工业原料。不同浓度和温度的硫酸对材料的腐蚀差别较大，对于浓度在80%以上、温度小于80℃的浓硫酸，碳钢和铸铁有较好的耐蚀性，但它不适合高速流动的硫酸，不适用作阀门的材料。普通不锈钢如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）对硫酸介质也用途有限。因此输送硫酸的阀门通常采用高硅铸铁（铸造及加工难度大）、高合金不锈钢（20号合金）制造。氟塑料具有较好的耐硫酸性能，采用衬氟泵阀（F46）是一种更为经济的选择。如果压力过大，温度升高，塑料阀的用点就受到了冲击，就只能选择比它贵的多的陶瓷球阀了。2.盐酸介质决大多数金属材料都不耐盐酸腐蚀（包括各种不锈钢材料），含钼高硅铁也仅可用于50℃、30%以下盐酸。和金属材料相反，绝大多数非金属材料对盐酸都有良好的耐腐蚀性，所以内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是输送盐酸的最好选择。但这样的介质如果温度超过了150℃，或者压力大于16公斤时，任何的塑料（包括聚丙烯、氟塑料甚至是聚四氟乙烯）将不能胜任了，而目前市面上尚未有很理想的阀门。不过可以试试现在新兴的陶瓷球阀，这种阀门的优点是自润滑性，扭矩力小，不老化，寿命比一般的阀门要长得多，它的缺点就是，价格比塑料阀门高的多。3.硝酸介质一般金属大多在硝酸中被迅速腐蚀破坏，不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，值得一提的是含钼的不锈钢（如316、316L）对硝酸的耐蚀性不仅不优于普通不锈钢（如304、321），有时甚至不如。而对于高温硝酸，通常采用钛及钛合金材料。4.醋酸介质它是有机酸中腐蚀性最强的物质之一，普通钢铁在一切浓度和温度的醋酸中都会严重腐蚀，不锈钢是优良的耐醋酸材料，含钼的316不锈钢还能适用于高温和稀醋酸蒸汽。对于高温高浓醋酸或含有其它腐蚀介质等苛刻要求时，可选用高合金不锈钢或氟塑料阀门。5.碱（氢氧化钠）钢铁广泛应用于80℃以下、30%浓度内的氢氧化钠溶液，也有许多石化工厂在100℃、75%以下时仍采用普通钢铁，虽然腐蚀增加，但经济性好。普通不锈钢对碱液的耐蚀性与铸铁相比没有明显优点，只要介质中容许少量铁份掺入，不推荐采用不锈钢。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈钢。6.氨（氢氧化氨）大多数金属和非金属在液氨及氨水（氢氧化氨）中的腐蚀都很轻微，只有铜和铜合金不宜使用。7.氯气（液氯）大多数金属阀抗氯气的腐蚀都是很有限的，尤其是氯气带水的情况，包括各种的合金阀门，这种情况下，四氟阀门是个很不错的选择，但是生产氯碱的化工厂会发现：四氟阀用的时间稍微一长，扭矩力增大，四氟老化的问题就会凸显出来了，这种情况下发生的泄露就是致命的了。可以考虑用衬四氟陶瓷球芯替换原来的普通衬四氟阀门，利用陶瓷的自润滑性和四氟的耐腐蚀会有完美的效果。8.盐水（海水）普通钢铁在氯化钠溶液和海水、咸水中腐蚀率不太高，一般须采用涂料保护。各类不锈钢也有很低的均匀腐蚀率，但可能因氯离子而引起局部性腐蚀，通常采用316不锈钢较好。9.醇类、酮类、酯类、醚类常见的醇类介质有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮类介质有丙酮、丁酮等，酯类介质有各种甲酯、乙酯等，醚类介质有甲醚、乙醚、丁醚等，它们基本没有腐蚀性，常用材料均可适用，具体选用时还应根据介质的属性和相关要求做出合理选择。另外值得注意的是酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性，在选择密封材料时避免出错。
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