腐蚀:涂层及其他预防措施

简而言之,侵蚀腐蚀由于腐蚀性环境中的流体颗粒和固体表面之间的相对运动而导致。由于这种形式的腐蚀影响航空和其他行业中的关键设备，在设计阶段本身需要预防措施，以尽量减少恶化．涂料在最小化由于腐蚀腐蚀引起的表面劣化方面发挥重要作用。

由于腐蚀性流体颗粒和固体表面之间的相对运动，侵蚀腐蚀主要是对金属基板上的腐蚀损伤速率的加剧。在流体电力系统中，本地化动荡在较高的速度-由早期侵蚀启动点蚀发生在管道内表面，会导致腐蚀速率的快速增加，最终导致危险的泄漏。由于错误的安装和工艺上的缺陷，这可能会进一步加剧。由于最初的腐蚀导致金属表面出现保护膜的损失，使保护膜非常高腐蚀速率将在适当的时候被遵守．即使流体基本上是静态的，而移动设备部件部分或全部浸没在流体中，也会发生腐蚀。

抽含砂原油的油气井经常面临管道和设备部件的侵蚀损坏问题。侵蚀腐蚀是铝合金和铜合金的常见腐蚀现象。(更多细节，请阅读铝及其合金的腐蚀性能。）在流体速度的一些阈值值下，流体颗粒开始破坏保护膜，并且腐蚀以快速的速率开始。这些较轻的合金形成a保护膜在轻度潮湿和腐蚀的环境中。有限制的流体速度值，高于侵蚀损坏和相关腐蚀性非常快速。通过颗粒速度诱导的这种类型的腐蚀通常被称为“腐蚀腐蚀”，其包括电化学金属溶解和由于机械发作粒子冲击．这种情况下的流体既包括气体也包括液体。

侵蚀腐蚀的机制

侵蚀-腐蚀机理可以解释为:

• 一种质量传输类型的金属损失，或
• 一种相输运型的金属损失

在金属损失的质量传输类型中，金属-流体界面的质量对流传递速率决定了冲蚀腐蚀的速率。例如，当钢因含有溶解氧的水的流动而变质时，氧气的对流流动决定了初始金属的损失，氧气向锈层扩散的速度决定了随后的金属损失。在这种情况下，金属损耗在表面上一般是均匀的。

在相传输类型的金属损失的情况下，通过腐蚀性流体的液相和气相的衬底润湿速率将决定金属损失。通过流体的气相和液相的流速确定润湿。如果是锅炉例如，在发电厂的管道中，水相与蒸汽相分离，湍流增加了锅炉某些区域的侵蚀腐蚀。

对保护膜或涂层层的初始攻击完全是由流速、湍流和污染物颗粒引起的。只有当流体速度超过临界值时才会发生这种情况。流动所产生的破坏进一步造成额外的局部压力波动和高剪切表面的压力。气泡破裂、砂砾颗粒和热气体蒸气的运动加剧了这种恶化。

侵蚀腐蚀影响关键的植物设备，例如：

• 内燃机部件
• 气体压缩机
• 工业鼓风机和高速粉丝
• 航空设备
• 海洋装备
• 海上油气生产系统
• 换热器
• 液压元件
• 汽车和矿山设备
• 植物化学过程
• 发电设备

在飞机燃气轮机压气机内部，由于压缩比的降低，腐蚀会导致效率的降低。水珠对汽轮机转子叶片的冲击会影响汽轮机的发电。用于功率回收的高温涡轮膨胀机受到颗粒撞击的影响，导致涡轮效率下降。

由于空化引起的侵蚀

由于劣化空化可以被视为一种特殊的侵蚀腐蚀。它是倒塌和轰击蒸汽气泡对管和管的金属表面上的蒸气气泡。在泵抽吸，液压执行器入口和电路中的其他点产生的低压区域导致形成蒸汽气泡，当管道内径减小，流体压力增加时，气泡就会破裂。液体汽化的压力取决于温度和液体的性质。(空化在这篇文章中有广泛的介绍空化科学:诊断与抗蚀方法．)

空化是由于液体中气泡的内爆而导致保护膜的突然破坏。这些内爆会引起严重的振动和冲击波。这些表面的恶化，近距离看就像边缘锋利的凹坑。

在诸如泵送元件的高速流体动力系统部件的零件和部件中观察到劣化，叶轮，管道，控制阀，管道弯曲和发球台和执行器部件。

防止腐蚀腐蚀的工程方法

纠正和预防措施可能包括以下内容:

• 设计修改，以确保流体流动中的最小湍流，例如：
• 在可行的情况下增加泵吸入管的直径(以减少气泡的形成)，以及其他管道和管道的内径。
• 减少吸入管长度以减少压降。
• 重新设计系统，以减少流量和湍流;确保净正吸入压头。
• 减少吸入侧的管接头数。
• 维护努力控制来自接头的液体泄漏，特别是吸入侧接头泄漏;使用适当的联合海豹和包装。
• 控制颗粒污染物，水分和气泡的进入。
• 使用过滤器和过滤器或护发素（离心机）以最小化流体中的污染物。
• 根据需要安装液体冷却器。
• 让液体在沉淀槽中沉淀，这样水和空气就可以被排出污泥和乳液，如果有，可以分开。
• 选择与环境兼容的腐蚀耐腐蚀材料。
• 使用涂料和其他表面处理。
• 考虑天主教的保护抗腐蚀。

当我们采用任何解决方案组合时，我们需要查看解决方案的整体影响以及具有成本效益的长期绩效影响。

• 一般建议确保层流量在系统。粗糙的内部表面和限制会导致湍流。可以避免气流方向的突然变化。
• 连接储罐的进水管和回水管的放置方式应使液体不会碰到储罐壁。
• 折流板如果需要，可以使用。
• 管道和配件的对准必须准确。
• 承受颗粒撞击的挡板应易于更换。
• 磁力塞可用于分离流体中的钢铁颗粒。
• 在压缩空气实用系统中可以使用疏水阀，以使水分从压缩空气中分离出来，以控制系统部件的侵蚀腐蚀。

涂装注意事项

当采用涂层作为预防方案时，需要研究涂层与所用流体和表面的相容性。工厂应用的涂层层需要补充涂层的现场应用．在选择涂层时要记住的因素包括:

• 粒子撞击的严重程度
• 冲击角度
• 环境的腐蚀性
• 提供腐蚀保护
• 导致侵蚀的粒子的大小
• 温度能力决定涂层工艺的适用性
• 其他基材属性

根据以下选择应用技术：

• 底物性质
• 所需涂层厚度
• 涂层前涂抹基材
• 工艺的经济性和一次性成本

测试的涂料

抗腐蚀涂层通常用于以下检查和测试:

1. 耐腐蚀性能符合ASTM G76
2. Taber磨损模拟试验的耐磨性
3. 喷砂试验用于砂粒的抗冲蚀性
4. 水射流腐蚀测量
5. 弹性测试，如微渗透和冲击测试
6. 涂层厚度的均匀性
7. 空蚀电阻按ASTM G32
8. 涂层假期，如果有的话
9. 涂层粘结强度
10. 涂层材料密度
11. 涂膜硬度

碳化物和氮化物涂层

应用于精密部件部件的涂层包括：

• 碳化钨涂料
• 碳化铬涂料
• 氮化钛涂层

碳化物一般用于抗氧化和抗冲刷腐蚀。火焰喷雾将碳化钨作为多孔涂层沉积在金属上的技术。孔隙度由陶瓷或聚合物填充。高速氧燃料该技术也用于在组件表面涂覆碳化钨。超音速气体流在高温下被用于在组件基板上形成厚的沉积。这种涂层可以被磨光和完成一个超细抛光层。

一个等离子体涂层该技术也用于硬质碳化钨和陶瓷型涂层。在这项技术中，氩气通过电弧部分电离，产生一束热气火焰。碳化钨粉或陶瓷粉被注入炽热的气体火焰中。等离子喷涂枪可以通过电子控制器或机器人根据被喷涂部件的配置要求进行控制。

• 氮化钛用于飞机和航天器，用于低角度侵蚀保护。（相关阅读：耐腐蚀耐磨疲劳的氮化处理．)
• 碳化铬涂层用于高温下的防蚀。
• 碳化钨涂层可在高温和极端侵蚀条件下提供抗侵蚀和腐蚀保护。

陶瓷涂料

氧化铝陶瓷涂层和氧化铬陶瓷涂层被用作轻金属合金的腐蚀防护的经济替代品。氧化锆陶瓷用于高温应用，如热燃气轮机叶片尖端的腐蚀保护。

金属塞子涂层用于控制汽轮机侵蚀和处理乙烯气体的压缩机污垢问题。硬化的铝陶瓷涂层用于最小化水性环境中的硬质颗粒腐蚀。特别配制的陶瓷涂层对化学和其他工艺行业的更高温度处理的化学品具有耐腐蚀性。

聚合物铝陶瓷涂料在航空领域有着广泛的应用。它们为铝合金表面提供雨蚀保护。它们也可以作为硬的替代品阳极氧化膜层。它们对雨滴腐蚀和腐蚀有效，它们被用作密封涂层。光滑，空气动力学密封的陶瓷 - 铝涂层施用代替镉镍的扩散涂层，用于涂覆飞机的气体路径部件。（检查飞机的其他涂层防腐蚀的航空涂层．)

金属 - 铝 - 陶瓷涂料系统，代替钢的表面上的镉，在高度酸性的化学环境中提供腐蚀保护，例如如此₂气体。它们被用作高强度钢和铝合金的涂层。

二硫化钼(金属氧化物半导体₂）用于侵蚀保护和防扣应用。金属填充的聚合物用于铝和镁合金表面的腐蚀和腐蚀保护。

陶瓷填充的环氧系统

环氧树脂是通过混合不同类型的原料来生成具有所需性能的环氧树脂体系，例如:

• 电影的力量
• 附着力
• 固化时间
• 灵活性
• 水的阻力
• 耐磨性
• 耐化学性

环氧树脂和胺基的分子必须在一起反应，以能够形成a热固性传递交联树脂系统．

具有陶瓷填充的环氧树脂用作化学过程工业中的涂料，以保护容易腐蚀腐蚀的表面。这种涂层含有环氧树脂粘合剂中的陶瓷的硬颗粒，产生具有优异的耐化学性和机械性能的陶瓷复合材料。这些硬陶瓷颗粒在涂层中用夹带的污染物在流体中擦拭，而不会被侵蚀，从而确保涂层的长寿命以及基板。

陶瓷填充环氧涂料的局限性在于其应用方法存在问题。一般不适合喷淋系统的应用。环氧树脂和硬化剂使用时可能会腐蚀或粘在皮肤上。因此，在处理环氧树脂和涂料时应使用丁腈橡胶手套(手套内还应带防护霜和棉花)。

环氧树脂还用于航空、石油和天然气、化工、汽车和其他关键过程工业的耐高温腐蚀应用。陶瓷微球，填充在环氧树脂，提供强度和特殊附着力的金属基板，具有良好的耐腐蚀和磨损侵蚀保护。

这些也用于海洋应用，以减少压载水和水箱的侵蚀。专用环氧涂料配方应用于泵部件，管道和阀门的内表面旨在提高泵的效率，确保平稳的流动，并减少由于侵蚀和局部湍流造成的损失。特殊配方的环氧树脂系统用于在高温下持续浸泡在化学物质中的部件。

陶瓷金属复合材料也被用于修复高价值的腐蚀和侵蚀金属组件。修理可以修复被腐蚀的发动机，变速箱，轴承，缸体，衬套，外壳和法兰。

聚氨酯和其他涂料

聚氨酯涂料是用来覆盖飞机的打击区域连同前缘。它们对雨水侵蚀和砂砾颗粒侵蚀都很有效。它们也能抵抗磷酸酯液压油以及某些除冰化学品。特别配制的聚氨酯涂料也用于人行道。

在化学和石化工业中要求的极端耐化学性，氟聚合物涂料,如乙烯氯 - 三氟乙烯（ECTFE）,被应用。

空化涂料

在许多流体处理系统中，随着正常的颗粒侵蚀，气穴也会导致金属损失。聚氨酯或柔性环氧树脂的柔性涂层，应用于金属部件，减少空化诱导的腐蚀通过吸收气泡破裂和压力波动释放的能量。

结论

系统的工程方法对于解决与关键装备资产的腐蚀腐蚀有关的问题至关重要。设计改进可以使流动中的湍流最小化，以最小化大多数情况下的腐蚀和空化。选择合适的涂层可以使由于腐蚀腐蚀而最小化表面损坏，并确保设备的高效性寿命。