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冶金設(shè)備的工業(yè)防腐方法
冶金設(shè)備的工業(yè)防腐方法
[摘 要]冶金設(shè)備的金屬腐蝕一直是冶金企業(yè)所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題，在這個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題面前，如何采取有效地措施來(lái)防止設(shè)備腐蝕成了冶金行業(yè)至關(guān)重要的任務(wù)。
本文從結(jié)構(gòu)材料自身防腐、材料表面襯涂防腐層、電化學(xué)防腐三個(gè)方面來(lái)討論冶金設(shè)備的防腐問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞]冶金設(shè)備 防腐材料 防腐方法
在濕法冶金行業(yè)里，各類(lèi)設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，不同程度地受到各類(lèi)酸、堿、鹽、金屬、大氣、水等各種氣相、液相、固相介質(zhì)的作用而產(chǎn)生腐蝕，特別是在濕法冶金企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，腐蝕更是無(wú)時(shí)無(wú)處不在。
因此，加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施的防腐蝕管理，對(duì)濕法冶金企業(yè)及工業(yè)化生產(chǎn)有著很大的意義。
為防止冶金設(shè)備的腐蝕，首先應(yīng)考慮設(shè)備所處的工作環(huán)境和條件，從設(shè)備選材(結(jié)構(gòu)材料自身防腐)、材料表面襯涂防腐層、電化學(xué)防腐等多方面采取措。
設(shè)備防腐方法一 ―― 結(jié)構(gòu)材料自身防腐
結(jié)構(gòu)材料自身防腐是設(shè)備防腐蝕的首要考慮手段，可使設(shè)備制作簡(jiǎn)化，無(wú)須單獨(dú)進(jìn)行防腐處理。
非金屬耐腐材料因性脆(無(wú)機(jī))或強(qiáng)度低(有機(jī))，僅用作部分非反應(yīng)器類(lèi)設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料。
反應(yīng)器類(lèi)設(shè)備一般都用金屬材料作為結(jié)構(gòu)材料。
1、結(jié)構(gòu)材料選擇的依據(jù)：(1)根據(jù)金屬(合金)-腐蝕介質(zhì)組合選擇結(jié)構(gòu)材料，例如：鋼――濃硫酸，鋁――非污染大氣，鉛――稀硫酸，鈦――熱的強(qiáng)氧化性溶液等。
(2)根據(jù)材料-環(huán)境體系選用設(shè)備結(jié)構(gòu)材料，例如：在還原性環(huán)境中選用鎳、銅及其合金;對(duì)氧化性環(huán)境，采用含鉻的合金;在氧化性極強(qiáng)的環(huán)境中宜選用鈦及鈦合金。
2、選擇時(shí)應(yīng)遵循的原則：考慮腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力;考慮設(shè)備的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)：考慮對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求;材料價(jià)格及來(lái)源等。
選材時(shí)應(yīng)立足國(guó)內(nèi)資源，應(yīng)大力推廣耐腐蝕鑄鐵、低合金鋼及無(wú)鉻鎳不銹鋼的應(yīng)用。
高鉻鎳不銹鋼盡可能少用。
我國(guó)國(guó)內(nèi)鈦資源豐富，在鈦材質(zhì)量、價(jià)格均佳的前提下應(yīng)提倡使用。
設(shè)備防腐方法二 ―― 材料表面襯涂防腐層
在金屬結(jié)構(gòu)材料表面襯、涂、鍍防腐層，使金屬設(shè)備與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，是防止金屬腐蝕的常用措施之一。
采用機(jī)械或物理的方法將防腐層貼附于被保護(hù)設(shè)備的表面上。
防腐層耐腐蝕材料分金屬和非金屬覆蓋層。
1、金屬覆蓋層：低熔點(diǎn)金屬在鋼表面熱鍍，如鍍鋅、鍍鉛;零部件表面滲鍍，如滲鋁、滲鉻;電鍍，如鍍金、銀、銅、鎳、鉻;噴鍍;化學(xué)鍍等。
使耐腐蝕層牢固附著在主體金屬表面上，保護(hù)主體設(shè)備免遭腐蝕破壞。
金屬涂層的方法有：(1)、電化學(xué)方法：利用電極反應(yīng)，在工件表面形成鍍層。
主要的方法：①電鍍：在電解質(zhì)溶液中，工件為陰極，在外電流作用下，使其表面形成鍍層的過(guò)程，稱(chēng)為電鍍。
鍍層可為金屬、合金、半導(dǎo)體或含各類(lèi)固體微粒，如鍍銅、鍍鎳等。
②氧化：在電解質(zhì)溶液中，工件為陽(yáng)極，在外電流作用下，使其表面形成氧化膜層的過(guò)程，稱(chēng)為陽(yáng)極氧化，如鋁合金的陽(yáng)極氧化。
(2)、化學(xué)方法：這種方法是無(wú)電流作用，利用化學(xué)物質(zhì)相互作用，在工件表面形成鍍覆層。
主要是：①化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理在電解質(zhì)溶液中，金屬工件在無(wú)外電流作用，由溶液中化學(xué)物質(zhì)與工件相互作用從而在其表面形成鍍層的過(guò)程，稱(chēng)為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。
如金屬表面的發(fā)藍(lán)、磷化、鈍化、鉻鹽處理等。
②化學(xué)鍍?cè)陔娊赓|(zhì)溶液中，工件表面經(jīng)催化處理，無(wú)外電流作用，在溶液中由于化學(xué)物質(zhì)的還原作用，將某些物質(zhì)沉積于工件表面而形成鍍層的過(guò)程，稱(chēng)為化學(xué)鍍，如化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅等。
(3)、熱加工方法：在高溫條件下令材料熔融或熱擴(kuò)散，在工件表面形成涂層。
主要方法是：①熱浸鍍：金屬工件放入熔融金屬中，令其表面形成涂層的過(guò)程，稱(chēng)為熱浸鍍，如熱鍍鋅、熱鍍鋁等。
②熱噴涂：將熔融金屬霧化，噴涂于工件表面，形成涂層的過(guò)程，稱(chēng)為熱噴涂，如熱噴涂鋅、熱噴涂鋁等。
③熱燙印：將金屬箔加溫、加壓覆蓋于工件表面上，形成涂覆層的過(guò)程，稱(chēng)為熱燙印，如熱燙印鋁箔等。
④化學(xué)熱處理：工件與化學(xué)物質(zhì)接觸、加熱，在高溫態(tài)下令某種元素進(jìn)入工件表面的過(guò)程，稱(chēng)為化學(xué)熱處理，如滲氮、滲碳等。
⑤堆焊：以焊接方式，令熔敷金屬堆集于工件表面而形成焊層的過(guò)程，稱(chēng)為堆焊，如堆焊耐磨合金等。
(4)、真空法：在高真空狀態(tài)下令材料氣化或離子化沉積于工件表面而形成鍍層的過(guò)程。
主要是：①物理氣相沉積：在真空條件下，將金屬氣化成原子或分子，或者使其離子化成離子，直接沉積到工件表面，形成涂層的過(guò)程，稱(chēng)為物理氣相沉積，其沉積粒子束來(lái)源于非化學(xué)因素，如蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等。
②離子注入：高電壓下將不同離子注入工件表面令其表面改性的過(guò)程，稱(chēng)為離子注入，如注硼等。
③化學(xué)氣相沉積：低壓(有時(shí)也在常壓)下，氣態(tài)物質(zhì)在工件表面因化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)沉積層的過(guò)程，稱(chēng)為化學(xué)氣相鍍，如氣相沉積氧化硅、氮化硅等。
(5)、其它方法：主要是機(jī)械的、化學(xué)的、電化學(xué)的、物理的方法。
其中的主要方法是：①涂裝：閑噴涂或刷涂方法，將涂料(有機(jī)或無(wú)機(jī))涂覆于工件表面而形成涂層的過(guò)程，稱(chēng)為涂裝，如噴漆、刷漆等。
②沖擊鍍：用機(jī)械沖擊作用在工件表面形成涂覆層的過(guò)程，稱(chēng)為沖擊鍍，如沖擊鍍鋅等。
③激光面表處理：用激光對(duì)工件表面照射，令其結(jié)構(gòu)改變的過(guò)程，稱(chēng)為激光表面處理，如激光淬火、激光重熔等。
④超硬膜技術(shù)：以物理或化學(xué)方法在工件表面制備超硬膜的技術(shù)，稱(chēng)為超硬膜技術(shù)。
如金剛石薄膜，立方氮化硼薄膜等。
⑤電泳及靜電噴涂：工件作為一個(gè)電極放入導(dǎo)電的水溶性或水乳化的涂料中，與涂料中另一電極構(gòu)成電解電路。
在電場(chǎng)作用下，涂料溶液中已離解成帶電的樹(shù)脂離子，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)。
這些帶電荷的樹(shù)脂離子，連同被吸附的顏料粒子一起電泳到工件表面，形成涂層，這一過(guò)程稱(chēng)為電泳。
在直流高電壓電場(chǎng)作用，霧化的帶負(fù)電的油漆粒子定向飛往接正電的工件上，從而獲得漆膜的過(guò)程，稱(chēng)為靜噴涂。
2、非金屬覆蓋層：非金屬覆蓋層具有優(yōu)良的防腐蝕能力，在冶煉設(shè)備的防腐中占有重要的地位。
非金屬涂層應(yīng)滿足的條件：非金屬涂層材料在腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定;涂層應(yīng)完整無(wú)孔，不能透過(guò)介質(zhì);涂層與主體金屬應(yīng)粘結(jié)牢固，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)挠捕扰c彈性。
非金屬襯里保護(hù)是應(yīng)用最廣和最重要的防腐方法。
襯里材料包括塑料板(硬、軟聚氯乙烯，聚四氟乙烯)、橡膠板、瓷板(磚)、陶板、石墨板、玻璃鋼等。
設(shè)備防腐方法三――電化學(xué)防腐
電化學(xué)防腐是根據(jù)金屬電化學(xué)腐蝕機(jī)理發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)防止金屬腐蝕的方法，可分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)兩種。
陰極保護(hù)是利用外接電源或活潑金屬，往金屬設(shè)備上輸送電子，使腐蝕電池的陽(yáng)極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O或陰、陽(yáng)極電位差為零;陰極保護(hù)可以用來(lái)防止各種水溶液及土壤對(duì)鋼、鐵、鉛與黃銅等金屬的腐蝕，防止各種不銹鋼或鋁等可鈍化金屬的點(diǎn)腐蝕，防止黃銅、低碳鋼的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，防止金屬的交變應(yīng)力腐蝕。
陽(yáng)極保護(hù)是利用外電源使金屬設(shè)備變?yōu)殛?yáng)極，金屬表面形成耐腐蝕薄膜而鈍化，降低腐蝕速度：陽(yáng)極保護(hù)可以用來(lái)保護(hù)陽(yáng)極化后容易鈍化的金屬和合金(碳鋼和不銹鋼)，但不能保護(hù)鋅、鎂、隔、銀、銅或銅基合金。
冶金設(shè)備防腐沒(méi)有一種萬(wàn)能的方法。
為防止設(shè)備腐蝕，可采用多種措施，綜合考慮設(shè)備選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備所處的工作環(huán)境等各方面的因素，合理利用上述三種設(shè)備防腐方法，尋求最佳的防腐措施!
參考文獻(xiàn)
[1] 《濕法冶金設(shè)備》 唐謨堂 主編 中南大學(xué)出版社
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