金属阀门可以说是工程设备中zui容易腐蚀失效的关键零部件结构.通常,金属阀门的密封面、阀杆、膜片、小弹簧等阀件一般用一级材料,阀体、阀盖等适用二级或三级材料,用于高压、剧毒、易燃、易爆、放射性介质的阀门,则选用腐蚀性很小的材料.
阀门腐蚀
金属阀门在大气或溶液等复杂的工作条件下不仅时刻发生着金属表面的均匀腐蚀,在金属的局部位置上还极易发生孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、脱层腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、空泡腐蚀、摩振腐蚀、氢蚀等局部腐蚀.
金属阀门的防腐措施
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zui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.
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.不同额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zui广泛的一种防腐手段,在阀门产品上更是一种*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*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*、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,小编有绝招:
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.
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.
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.
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.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.
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.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.（三精阀门技术部提供）
