一建机电教材解读：1H413071 设备及管道防腐蚀材料的性能

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　　1H413070 防腐蚀工程施工技术

　　防腐蚀工程是设备及管道设施长期安全可靠运行的重要保障，防腐蚀技术已广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械、电子、轻纺、建筑等工业和民用领域。防腐蚀工程施工应严格按照国家、行业相关技术标准和规范进行技术管理和质量控制，达到防腐蚀工程一次合格。本目的重点是：设备及管道防腐蚀材料的性能;防腐蚀施工方法;防腐蚀施工要求。

　　1H413071 设备及管道防腐蚀材料的性能

　　防腐蚀材料是保证设备及管道防腐蚀工程质量的物质基础，应了解设备及管道腐蚀与防护的基本知识，掌握机电工程设备及管道防腐的基本方法，正确选择适合设备及管道的防腐蚀材料。本条的知识点是：设备及管道腐蚀类型和防腐方法;设备及管道防腐蚀材料类型;防腐蚀涂料的性能;金属热喷涂材料的性能。

　　一、设备及管道腐蚀类型和防腐方法

　　(一)设备及管道腐蚀类型

　　按照金属腐蚀过程的机理，可以划分为化学腐蚀和电化学腐蚀;按照腐蚀环境，可以划分为大气腐蚀、海水腐蚀、淡水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀、化学介质腐蚀等;按照破坏形态的不同可以划分为全面腐蚀和局部腐蚀;按照腐蚀程度可以划分为强腐蚀、中等腐蚀、弱腐蚀三类。

　　(二)设备及管道防腐方法

　　控制设备及管道腐蚀的方法主要有：合理选材、介质处理、金属表面覆盖层、电化学保护、添加缓蚀剂。

　　1.合理选材。根据管道及设备的运行条件及不同的介质，选用恰当的金属材料和非金属材料。例如，可以选择不锈钢用作化工设备及管道材料;天然气输送管道应选择具有抗硫化氢腐蚀的材料等。

　　2.介质处理。包括去除介质中促进腐蚀的有害成分，调节介质的pH值及改变介质的湿度等。例如，锅炉给水的除氧;原油在管道输送之前必须脱出水等腐蚀性成分。

　　3.金属表面覆盖层。在金属表面喷、衬、渗、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质，也可以将金属进行磷化或氧化处理，使被保护金属表面与介质隔离，降低金属腐蚀的速度。

　　4.电化学保护。电化学保护又称为电法保护，可以分为阳极保护与阴极保护两种形式。其利用金属电化学腐蚀原理，将被保护金属设备或管道进行阳极极化或阴极极化以降低金属腐蚀的速度或防止金属腐蚀。例如，硫酸设备可采用阳极保护技术，管道、管网以及储罐常采用阴极保护技术。

　　5.添加缓蚀剂。在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以护金属的方法，称为缓蚀剂保护。例如，加入乌洛托品等缓蚀剂可减轻炼油装置的腐蚀。

　　机电工程项目应根据腐蚀因素、环境条件、各种措施的防腐效果综合考虑防腐方法，设备及管道的腐蚀速度及腐蚀危害降至最低。

　　施工阶段，机电工程项目一般需要完成的防腐工程为金属表面覆盖层和电化学保护。中采用的金属表面覆盖层主要为各种衬里、涂料涂层和金属热喷涂层;采用的电化学保护方式主要为阴极保护。

　　一、设备及管道防腐蚀材料类型

　　机电工程项目中常用的防腐材料主要有各种有机和无机涂料、橡胶制品、无机板材等。

　　(一)涂料

　　1.涂料可分为油基漆(成膜物质为干性油类)和树脂基漆(成膜物质为合成树脂)两大类。它是通过一定的涂覆方法涂在金属表面，经过固化而形成薄涂层，从而保护设备及管道免受气体及酸、碱等介质的腐蚀作用。

　　2.涂料的基本组成。涂料的品种虽然很多，但就其组成而言，大体上可以分为三部分：成膜物质、颜填料和溶剂。

　　3.常用防腐涂料

　　(1)环氧树脂涂料。具有良好的耐腐蚀性能，特别是耐碱性，并有较好的耐磨性，漆膜有良好的弹性和硬度，收缩率较低，使用温度一般为90～100℃。

　　(2)过氯乙烯涂料。具有良好的耐工业大气、耐海水、耐酸、耐油、耐盐雾、防霉、防燃烧等性能，但不耐酚类、酮类、脂类和苯类等有机溶剂介质的腐蚀。最高使用温度约70℃，此外它与金属表面附着力不强。

　　(3)沥青漆。价格低廉、应用广泛，常温下能耐氧化氮、二氧化硫、三氧化硫、氨气、酸雾、氯气、低浓度的无机盐和浓度40%以下的碱、海水、土壤、盐类溶液以及酸性气体等介质腐蚀。但不耐油类、醇类、脂类、烃类等有机溶剂和强氧化剂等介质腐蚀，并且对阳光稳定性较差，耐热度在60℃。

　　(4)呋喃树脂漆。具有优良的耐酸、耐碱、耐温性，原料来源广泛，价格低廉。缺点是漆膜韧性差、与金属附着力差、干燥后会收缩。

　　(5)聚氨基甲酸酯漆。最高耐热度为155℃，有良好的耐化学腐蚀性、耐油性、耐磨性和附着力，漆膜韧性和电绝缘性均较好。

　　(6)无机富锌漆。施工简单，价格便宜，具有良好的耐水性、耐油性、耐溶剂性及耐干湿交替的盐雾，适用于海水、清水、海洋大气、工业大气和油类等介质。耐热度为160℃左右。

　　(7)环氧煤沥青。主要由环氧树脂、煤沥青、填料和固化剂组成。它综合了环氧树脂的机械强度高、粘接力大、耐化学介质侵蚀和煤沥青耐腐蚀等优点。涂层使用温度在-40～150℃之间。在酸、碱、盐、水、汽油、煤油、柴油等一般稀释剂中长期浸泡无变化。

　　(8)新型涂料：聚氨酯漆、三聚乙烯防腐涂料。聚氨酯漆施工方便、无毒、造价低，并且耐酸、耐盐、耐各种稀释剂。三聚乙烯防腐涂料有良好的机械强度、电性能、抗紫外线、抗老化和抗阳极剥离等性能，防腐寿命可达20年以上。

　　(二)橡胶制品

　　I.用于防腐的橡胶主要是指天然橡胶。橡胶的使用温度与使用寿命有关，温度过高会加速橡胶的老化，破坏橡胶与金属结构的结合力，导致脱落;温度过低，橡胶会失去弹性。

　　用作化工衬里的橡胶是生胶经过硫化处理而成的，经过硫化处理的橡胶具有一定耐热性能、机械强度和耐腐蚀性能。

　　2.合成橡胶。种类很多，用于机电工程防腐蚀的主要有聚异丁烯橡胶。

　　例如，聚异丁烯橡胶使用最高温度一般为50～60℃，它在低温下仍有良好的弹性及足够的强度，在50℃时由于聚异丁烯板开始软化，因而不能经受机械作用。它能耐各种浓度的盐酸、小于80%的硫酸、稀硝酸、浓度小于40%的氢氟酸、碱液及各种盐类溶液等介质的腐蚀，不耐铅、氟、氯、溴及部分有机溶剂，如苯、四氯化碳、二硫化碳、汽油、矿物油及植物油等介质的腐蚀。

　　(三)各种砖、板和管材衬里

　　1.辉绿岩板和管材衬里是由辉绿岩石熔融铸成。主要成分是二氧化硅，是一种灰黑色质地密实的材料。优点是耐酸碱性好，除氢氟酸、300℃以上磷酸及熔融的碱外，对所有的有机酸、无机酸、碱类均耐腐蚀且耐磨性好。缺点是脆性大，不宜承受重物的冲击，温差急变性较差，板材难于切割加工c

　　2.耐酸陶瓷砖、板和管材衬里是由耐火黏土、长石及石英以干成型法焙烧而成。主要成分是二氧化硅。优点是耐酸性好，除氢氟酸、300℃以上磷酸及强碱外，对所有的酸类都耐腐蚀;结构致密，表面光滑平整。缺点是脆性较大、韧性差和温差急变性较差。

　　3.不透性石墨板和管材衬里是由人造石墨浸渍酚醛或呋喃树脂而成。优点是导热性优良、温差急变性好、易于机械加工。缺点是机械强度低，价格昂贵。

　　(四)胶合剂

　　设备及管道防腐蚀工程中用到的胶合剂主要是指用在衬里施工中的各种胶泥。

　　1.酚醛胶泥。由酚醛树脂为粘合剂，以酸性物质为固化剂，加入耐酸填料，按一定比例拌合而成。

　　2.水玻璃胶泥。又称硅质胶泥，由水玻璃为粘合剂、氟硅酸钠为固化剂和耐酸填料按一定比例拌合而成的。尤其耐强氧化性酸(硝酸、铬酸等)的腐蚀。

　　3.呋喃胶泥。是由呋喃系树脂为粘合剂，以酸性物质为同化剂，加入耐酸填料按一定比例拌合而成的。

　　(五)金属衬里材料

　　1.用作机电工程项目防腐的金属衬里材料主要是铅。铅衬里适用于常压或压力不高、温度较低和静载荷作用下工作的设备;真空操作的设备、受振动和有冲击的设备不宜采用。铅衬里常用在制作输送硫酸的泵、管道和阀等。

　　2.铅板、搪铅母材的要求。表面质量、化学成分及铅板的外形尺寸等均应符合国家现行标准《铅及铅锑合金板》GB 1470--2005。铅板应无砂眼、裂缝或厚薄不均匀等缺陷，应光滑清洁，不得有污物、泥沙和油脂。

　　(六)金属热喷涂材料

　　用作金属热喷涂的材料主要是铝与铝合金、锌与锌合金。

　　1.铝与铝合金

　　(1)铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性。因为铝属于自钝化金属，所以在中性和近中性的水中以及大气中有很高的稳定性。在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定。铝在浓硝酸中的耐蚀性比铬镍不锈钢还高c但铝在非氧化性酸，如盐酸、氢氟酸和氢硫酸中，因为氧化铝膜会被溶解而不稳定。

　　(2)铝对于破坏钝化膜的阴离子C1-、F-、Br-、I-非常敏感，因而铝在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀。铝在碱溶液中不稳定，这是由于铝上的膜溶解而形成可溶性的铝酸盐。铝在大多数有机介质中有良好的耐蚀性能，如在无水醋酸中具有较高的稳定性。铝对硫和硫化物有很好的耐蚀性。

　　2.锌与锌合金

　　锌是电极电位比较低的金属，将锌与锌合金喷涂在金属表面既可以保护金属基体，又可以起到牺牲阳极的作用来防止金属腐蚀。

　　三、设备及管道防腐蚀涂料的性能

　　(一)防腐蚀涂料的技术性能

　　1.液态涂料的技术指标：涂料出厂时到未涂刷成膜时的指标，常用的如固体含量、度、黏度、遮盖力、外观及颜色等;

　　2.涂膜的物理机械性能指标：涂膜的一般基本性能指标，如附着力、柔韧性、硬度、涂膜厚度、光泽、耐磨性等，还有涂膜的耐光性、耐热性以及电绝缘性等;

　　3.涂膜的耐腐蚀耐介质指标：防腐蚀涂料的主要指标，评价涂料的防腐蚀性能，如耐酸碱盐的性能、耐水性、耐石油制品和化学品、耐湿热性、耐盐雾性能等。

　　(二)各类防腐蚀涂料技术指标

　　1.绝缘型防腐蚀涂料的绝缘涂层性能和防腐蚀性能的主要技术指标，应满足设计和规范的要求。

　　2.导静电型防腐蚀涂料的主要技术指标，应满足设计和规范的要求。

　　四、金属热喷涂材料的性能

　　金属热喷涂材料性能应符合《热喷涂火焰和电弧喷涂用线材、棒材和芯材 分类和供货技术条件》GB/T 12608―2003。用于热喷涂的线材其力学性能、表面性能及可使用性应合格。

　　1.力学性能。线材的力学性能应使线材在送进和喷涂中不出现问题。热喷涂线材应硬度适中，太硬的线材难以操纵、校直，并引起喷枪的重要零件，如送线轮、导管、导电管或喷嘴过快磨损。另一方面，过软的热喷涂线材可造成送进困难。

　　2.表面性能。热喷涂线材的表面一定要光滑，没有腐蚀产物、毛刺和开裂、缩孔、搭接和鳞片以及颈缩、焊缝和卷边等缺陷。此外，应除去影响热喷涂材料性能或热喷涂涂层性能的异物。

　　3.可使用性。线材应以一整根缠绕在线轴、线盘上，或绕成线卷，或嵌入桶中。应避免扭绞或急剧的弯曲。线材头部应扎牢，防止散开。线材的起端应作标记以便于找到。线轴上线材的最外层距离线轴凸缘的边缘至少应有3mm。任一放松的单圈线材的直径，应不大于线轴外直径的1.2倍，且应不小于线轴的内直径。线材应该没有扭绞。散开后的线卷放在地上应保持平展。线卷散开不影响正常使用。