阀门防腐

  腐蚀是引起阀门损坏的重要因素之一，因此，在阀门使用中，防腐保护是首先考虑的问题。

  阀门腐蚀原理

  金属的腐蚀主要是化学腐蚀和点化学腐蚀引起的，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。

  阀门防腐一般措施

  1 根据介质选用耐蚀材料

  许多介质都有腐蚀性，其腐蚀原理非常复杂，即使在相同的介质中使用相同的阀门材料，如果介质的浓度、温度和压力不同则介质对材料的腐蚀也不同。

  介质温度每升高10℃，腐蚀速度增加1～3倍。介质浓度对阀门材料的腐蚀影响也很大。

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  不同工况阀门材料的选择

  硫酸介质

  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；

  但碳钢和铸铁不适合高速流动的硫酸；

  普通不锈钢，如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）对硫酸介质也用途有限，因此输送硫酸的泵阀通常采用高硅铸铁（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。

  盐酸介质

  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。

  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）对硝酸的耐蚀性不如普通不锈钢（如304、321）；

  对于高温硝酸，通常采用钛及钛合金材料。

  氯气（液氯）介质

  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；

  对于氯气四氟阀门是个不错的选择，但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；

  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比较好的效果。

  氨（氢氧化氨）介质

  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。

  醇类、酮类、酯类、醚类介质

  常见的醇类、酮类、酯类、醚类介质基本没有腐蚀性，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。

  2  采用非金属材料

  非金属材料耐腐蚀性优良，只要阀门使用温度和压力符合非金属材料的要求，采用非金属材料不但能解决耐蚀问题，而且可节省贵重金属，降低阀门成本。

  现在越来越多的阀门采用尼龙、聚四氟乙烯等塑料以及天然橡胶和合成橡胶等橡胶制作各种各样的密封面、密封圈，这些非金属材料耐腐蚀性好，密封性能好，特别适于在带颗粒的介质中使用。

  但因其强度和耐热性都较低，应用范围受到限制。柔性石墨使非金属材料进入了高温领域，解决了长期难以解决的填料和垫片泄漏问题，而且是很好的高温润滑剂。

  常用非金属材料适用工况：

  3 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。油漆内掺有不同颜色，来表示阀门的材料。

  涂料主要用于水、盐水、海水或大气等腐蚀不太强的环境中。

  4 添加腐蚀剂

  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中，介质中添加缓蚀剂，可使设备和阀门的腐蚀减缓。

  ◎铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中，在很大的浓度范围内成活化态，腐蚀较严重，但加入少量硫酸铜或硝酸等氧化剂后，可使不锈钢转变为钝态，表面生成一层保护膜，阻止介质的侵蚀。

  ◎在盐酸中，如果加入少量氧化剂，可降低对钛的腐蚀。阀门常用水作试压介质，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，采用蒸馏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，不宜普遍推广，只适于特殊的需要。

  为了保护阀杆，防止石棉填料的腐蚀，在石棉填料中及阀杆上涂充缓蚀剂和牺牲金属。

  缓蚀剂由亚硝酸钠、铬酸钠等与溶剂组成。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溶解，并且起润滑作用。

  在石棉中添加锌粉作牺牲金属，实质上，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。

  5 电化学保护

  电化学保护有阳极保护和阴极保护两种。

  ◎阳极保护，就是以保护金属为阳极导入外加直电流，使阳极电位向正的方向增加，当增加到一定值时，金属阳极表面生成一层致密的保护膜，即为钝化膜，这时金属阴极的腐蚀急剧减少。阳极保护适于容易钝化的金属。

  ◎阴极保护，就是将被保护金属作阴极，外加直流电，使其电位向负的方向降低，为其达到一定电位值时，腐蚀电流速度减少，金属得到保护。此外，阴极保护可用电极电位比被保护金属更负的金属来保护被保护金属。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。

  6 表面涂层处理

  金属表面处理工艺有表面镀层、表面渗透、表面氧化钝化等。其目的是提高金属耐蚀能力，改善金属的机械性能，表面处理在阀门上应用广泛。

  ◎阀门连接螺栓常用镀锌、镀铬和氧化（发蓝）处理提高耐大气或耐介质腐蚀的能力。

  ◎其他紧固件除采用上述方法处理外，还可根据情况采用磷化钝化等表面处理工艺。

  ◎密封面以及口径不大的关闭件，常采用渗氮或渗硼等表面处理工艺，提高它的耐蚀性能和耐磨性。如用38CrMoAlA制作的阀瓣，渗氮层厚度≥014mm。

  ◎阀杆常采用渗氮、渗硼、镀铬和镀镍等表面处理工艺，提高它的耐蚀性、耐磨性和耐擦伤性能。

  ◎不同的表面处理适于不同的阀杆材质和工作环境，在大气或水蒸气介质中与石棉填料接触的阀杆，可采用镀硬铬及气体氮化工艺（不锈钢不宜采用离子氮化工艺）。

  ◎在硫化氢气体环境中的阀杆，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可提高耐蚀性能，但不宜采用硬铬镀层。2Cr13经过调质后能耐氨气腐蚀，气体氮化的碳钢也能耐氨气的腐蚀，但所有磷镍镀层均不耐氨气腐蚀。

  ◎经过气体氮化的38CrMoAlA材料具有优良的耐蚀性能和综合性能，常用来制作阀杆。小口径的阀体和手轮也常采用镀铬处理，来提高其耐蚀性能，装饰阀门。

  7  热喷涂

  热喷涂是制备涂层的一种工艺方法，已成为材料表面防护与强化的新技术之一。

  热喷涂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体表面，形成喷涂层，或同时对基体表面加热，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（或导电）、密封、自润滑、热辐射和电磁屏蔽等特殊的性能。利用热喷涂还可修复零部件。

  8  环境控制

  大气中充满了灰尘、水蒸气和烟雾，特别在生产环境中，从烟囱和设备等散发出的有毒气体和粉尘，都会对阀门产生不同程度的腐蚀。

  应按操作规程中的规定，定期清洗和吹扫阀门，并定期加油，这是控制环境腐蚀的有效措施。

  阀杆安装保护罩、地阀设置地井和阀门表面喷刷油漆等也是防止含有腐蚀的物质侵蚀阀门的有效办法。

  环境温度升高和空气污染，会加速封闭环境中的设备和阀门的腐蚀，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 改进工艺和结构

  阀门的防腐保护应从设计开始考虑，如果阀门的结构设计合理，加工工艺方法正确，可以大大减缓阀门的腐蚀。

  因此，应对阀门中容易引起腐蚀的部件进行改进，使之适合各种不同工况条件下的要求。

  ◎阀门连接处的缝隙能产生氧浓差电池腐蚀，因此，阀杆与关闭件连接处，尽量不采用螺纹连接形式。

  ◎点焊和搭接焊容易产生腐蚀，阀门焊接应采用双面对焊并连续焊接。

  ◎阀门螺纹连接处宜采用聚四氟乙烯生料带，不但有良好的密封，而且能防腐蚀。

  ◎阀门中介质不易流动的地方，容易受到腐蚀，除在安装阀门时不倒装和使用阀门时注意排放沉积介质外，在制造阀门零件时，应尽量避免凹陷结构，阀门尽量设置排泄孔。

  ◎不同金属接触会构成电偶，促进阳极金属腐蚀，选用材料时，应注意避免金属电位差大而又不能产生钝化膜的金属接触。

  ◎在加工过程中，特别是焊接和热处理时会产生应力腐蚀，应注意改善加工方法，焊接后要尽量采用退火处理等相应防护措施。

  ◎提高阀杆及其他阀件加工表面光洁度等级，表面光洁度好，抗蚀能力强。

  ◎改进填料和垫片的加工工艺和结构，使用柔性石墨、塑料填料、柔性石墨贴粘垫片和聚四氟乙烯垫片，既改善密封性能，又减少对阀杆和法兰密封面的腐蚀。

  阀门部件防腐注意事项

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  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。

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  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。