幾乎在所有的情況下,通過使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù),金屬腐蝕能夠被控制,減緩甚至直接停止腐蝕。保護(hù)金屬腐蝕能夠采取一些形式,這主要取決于被腐蝕金屬的周圍環(huán)境。
防腐蝕技術(shù)一般可以分為6組:
改變環(huán)境
金屬選擇和表面條件
陰極保護(hù)
腐蝕抑制劑
涂層
電鍍
改變環(huán)境:
腐蝕是由于金屬和周圍環(huán)境的大氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)造成的,通過抽取空氣或者改變環(huán)境類型,金屬的腐蝕程度能夠立即得到減小。通過將金屬材料儲(chǔ)存在室內(nèi),或許可以簡單地限制和雨水或者海水接觸,或者直接對影響金屬的環(huán)境下手。
在金屬所處的環(huán)境中減小硫、氯和氧含量的方法都能夠降低金屬的腐蝕速度。例如,熱水鍋爐給水可以用柔軟劑或其它化學(xué)介質(zhì)來調(diào)節(jié)硬度、堿性或者氧含量,從而來減小單位內(nèi)部的腐蝕度。
金屬選擇和表面條件:
沒有金屬能夠?qū)λ械沫h(huán)境都免疫,環(huán)境條件作為腐蝕的原因,通過監(jiān)測和了解它,改變所用金屬的種類,也能夠使腐蝕顯著減小。金屬耐腐蝕性的數(shù)據(jù)可用于與環(huán)境條件的信息相結(jié)合,從而來決定每個(gè)金屬的適用性。
開發(fā)新的合金,在特定的環(huán)境下保護(hù)金屬腐蝕,這樣的想法已經(jīng)不斷地投入生產(chǎn)中。哈氏合金?鎳合金鋼和蒂森克虜伯不銹鋼公司?TIMETAL?鈦合金都是防腐蝕合金的例子。
為防止金屬腐蝕的惡化,表面條件的監(jiān)測也是至關(guān)重要的。裂紋、裂縫或粗糙的表面,是否由于操作要求,磨損或制造上的缺陷,都會(huì)導(dǎo)致腐蝕速率較大。
適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測和必要地消除脆弱的表面條件,以及采取措施保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性都是為了避免活性金屬組合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),同時(shí)避免使用腐蝕劑清潔或者維護(hù)金屬部件也部分有效地減少了腐蝕的進(jìn)行。
陰極保護(hù):
當(dāng)兩種不同的金屬都位于腐蝕性電解質(zhì)中,電化學(xué)腐蝕就會(huì)發(fā)生。金屬完全浸沒在海水中,這是一個(gè)共同的問題,兩個(gè)不同的金屬被掩埋在潮濕的土壤中,并且靠的很近,電化學(xué)腐蝕也會(huì)發(fā)生。基于這些原因,電化學(xué)腐蝕經(jīng)常侵蝕船體,海上鉆井平臺(tái)以及石油天然氣管道。
陰極保護(hù)是通過將材料表面不需要保護(hù)的陽極(活性)位點(diǎn)轉(zhuǎn)換到陰極(惰性)位點(diǎn)上,應(yīng)用電流的反方向流動(dòng),從而使陰極保護(hù)生效。這種反向電流提供自由電子,迫使陽極轉(zhuǎn)變成為陰極。
陰極保護(hù)可以采取兩種形式。第一種方法是電鍍陽極,這種方法稱為祭祀制度,通過使用金屬陽極,引入到電解環(huán)境中,犧牲它自己從而保護(hù)陰極。
盡管需要保護(hù)的金屬種類不同,但是犧牲的陽極通常是鋅、鋁或鎂,這些金屬有負(fù)電位。電位序列提供了不同電極電位的對比,貴金屬,金屬或者合金。在祭祀制度中,金屬離子從陽極向陰極移動(dòng),使陽極腐蝕比其他更迅速。其結(jié)果是陽極必須定期更換。
陰極保護(hù)的第二種方法被稱為外加電流保護(hù)。這種方法經(jīng)常用來保護(hù)埋地管道和船體,需要一個(gè)額外來源直接給電解質(zhì)提供電流。
當(dāng)電源負(fù)極連接到金屬,正極連接到輔助陽極,增加的輔助陽極幫助連通整個(gè)電路。與犧牲陽極系統(tǒng)不同的是,在外加電流的保護(hù)下,輔助陽極不會(huì)被消耗掉。
腐蝕抑制劑:
腐蝕抑制劑是一種化學(xué)藥品,它通過與造成金屬腐蝕的金屬表面或者環(huán)境中的空氣產(chǎn)生反應(yīng),從而阻止金屬產(chǎn)生腐蝕。抑制劑可以通過吸附在金屬表面上形成一種保護(hù)膜而起作用。這些化學(xué)物質(zhì)可以作為一種溶液或通過分散技術(shù)作為保護(hù)涂層。
緩慢腐蝕的抑制過程取決于:
1.改變陽極或陰極極化行為;
2.減少離子在金屬表面的擴(kuò)散;
3.提高金屬表面的電阻。
緩蝕劑的主要應(yīng)用行業(yè)是石油提煉、石油和天然氣勘探、化學(xué)生產(chǎn)和水處理設(shè)施。緩蝕劑的好處是,他們可以應(yīng)用在原位金屬上,作為一個(gè)補(bǔ)救措施,以應(yīng)對意外腐蝕。
涂層:
涂料和其它有機(jī)涂層是用來保護(hù)金屬免受環(huán)境氣體的降解影響,涂料按所采用的聚合物的類型分組。
常見的有機(jī)涂層包括:
環(huán)氧酯涂料,當(dāng)空氣干燥時(shí),促進(jìn)交聯(lián)氧化;
兩步法聚氨酯涂料;
丙烯酸和環(huán)氧聚合物輻射固化涂料;
乙烯基、丙烯酸或苯乙烯的聚合物組合乳膠涂料;
水溶性涂料;
高固體分涂料;
粉末涂料。
鍍層:
金屬鍍層,或電鍍,可以應(yīng)用于抑制腐蝕,以及提供審美,裝飾表面。有四種常見類型的金屬涂層:
1.電鍍:在電解槽中,薄層的金屬,通常是金屬鎳、錫或者鉻沉積在基體金屬上,電解質(zhì)通常由含有沉積金屬元素的鹽溶液組成。
2.機(jī)械鍍:在處理過的水溶液中,伴隨著粉末和玻璃珠,金屬粉末可以通過翻滾的部分冷焊接到一個(gè)基底金屬上。機(jī)械鍍通常是用來將鋅或鎘應(yīng)用于小金屬零件上。
3.涂層金屬,如鈷或鎳,通過使用化學(xué)反應(yīng)這種非電的電鍍方法,鍍層到基體金屬上。
4.熱浸:當(dāng)涂層金屬浸入到熔液中的保護(hù)液時(shí),保護(hù)液薄層就會(huì)附著在基體金屬上。
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