论文部分内容阅读
【摘 要】现如今，我国化工企业发展迅速，金属材料被广泛应用在化工生产中。在氧与水共存的条件下，金属材料容易发生腐蚀，尤其在化工行业中，腐蚀现象十分常见。金属发生腐蚀，轻则造成经济损失，重则导致安全风险、环境污染，故金属腐蚀是一个不可忽视的问题，本文主要介绍了金属材料防腐的相关知识。
【关键词】金属材料;防腐技术
引言
日益进步与发展的社会及科技技术，带动了工业化水平的提高，化工领域中出现大量可用于复杂环境中的金属材料。由于具备强活泼性特点的缘故，所以金属受腐蚀的可能性极高，当其遭受腐蚀后会严重影响经济发展。从静态亦或是动态方面来看，金属结构锈蚀从未停止过。漆膜应有的效用消失后，随之即来的便是锈蚀斑点，而电化学反应会因斑点电位差的影响加快，进而引起更大的锈蚀范围，甚至形成锈蚀深坑，或有锈穿孔出现在个别部位，加速结构折旧速度，影响使用性能。因此，有必要探讨金属材料结构防腐涂装管理要点。
1金属腐蚀机理及分类
金属腐蚀是指，金属材料与所处的环境介质之间发生一定程度的化学、电化学或物理作用，从而引发的变质的现象。金属材料的腐蚀，本身是一个十分复杂的过程，因此在受到不同外力的作用下，会导致不同类型的腐蚀状态发生，相应地，会存在不同的分类方法。其中，宋海军在《浅谈金属材料的腐蚀与防护》一文中指出，“金属腐蚀的分类，按照金属的腐蚀机理，可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，其实质都是因为被氧化，导致金属原子转化成金属阳离子的过程。”
而杨世伟，常铁军的《材料腐蚀与防护》一书在有关金属材料腐蚀分类的问题上阐述的很全面，除了指出化学腐蚀和电化学腐蚀的两种金属腐蚀的机理，又补充了两种——物理腐蚀和生物腐蚀。同时，又按照腐蚀的环境、形态进行分类。它指出，根据腐蚀的环境，腐蚀可以分为干腐蚀和湿腐蚀两大类，干腐蚀可以细分为失泽和高温氧化两种;湿腐蚀可以细分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀以及工业介质中的酸碱盐溶液的腐蚀、工业水中的腐蚀及高温高压水中的腐蚀。按照形态分为全面腐蚀（或均匀腐蚀）以及局部腐蚀两种。他认为，局部腐蚀包含的破坏形态较多，相较于均匀腐蚀，它对金属的危害也大很多，又将局部腐蚀分为：电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、丝状腐蚀和选择性腐蚀等七种。
2金属材料的防腐技术
2.1防腐层保护技术
就防腐层而言，指的是对不同材料特性予以综合应用的方式，涉及使用寿命长的特点，结合不同介质条件，通常将非金属材料在金属管线表面进行敷设。现阶段，防腐涂层技术实现了较好的发展，煤焦油瓷漆、三层聚乙烯等实现了广泛运用。比如，我国西气东输等相关工程，主要采取三层聚乙烯防腐层。对于距离较短以及变化频繁的金属管道，通常运用聚乙烯胶粘带。冷弯管外防腐则大多采取双层熔结环氧粉末涂层技术。由此可见，防腐涂料包含丰富的种类，不同种类在用途与性能上会存在差异。选用时应考虑。
其一，基体表面材料性質。涂层用底漆之中涉及许多的含粉料，基料少，成膜较为粗糙，与金属管线粘附力强结合性好，起附着和防锈作用;而面漆中则包含许多基料，成膜方面光泽好，可以避免底漆遭受大气腐蚀，同时还具备良好的抗分化能力，防老化、防腐蚀作用显著。
其二，基体使用环境。对于防腐蚀涂料而言，其在环境针对性方面极强，应结合实际运用环境，诸如介质类似、设备、浓度、温度等，选择适宜的涂料品种。
其三，现场施工条件。应立足于施工现场，对涂料种类予以选择。例如，施工现场通风条件差，可运用无溶剂以及水性防腐蚀涂料。若现场不存在烘烤干燥条件，那么应选择自干型涂料。其四，技术、经济综合效果。除了需要对技术性能优异性予以考虑之外，还需重视经济合理性。开展经济核算的过程中需综合考虑维修、材料、施工费用，以及涂层性能。
2.2电化学保护法
金属受到腐蚀的原因部分是因为金属失去电子，电化学保护法的主要原理就是利用电化学使金属单质或者金属合金不能失去电子，把被保护的金属作为可以发生还原反应的阴极，已达到解决金属在阳极失去电子的腐蚀原电池反应，根据以上条件，具体实施方法为：（1）外加电流法，外加电流法是利用高中化学中的电解池原理，将被保护的金属作为电解池的阴极，附加电极为阳极，两者构成电解池的阴阳电极，在附加直流电的通入下，阴极金属得到保护，阻止金属材料失去电子，从而防止金属腐蚀。（2）牺牲阳极保护法，该方法与外加电流法极其相似，都是将被保护的金属作为阴极，但本方法是利用原电池装置，将一块电极电势更负（更容易失去电子）的金属材料或合金作为原电池的阳极，两者构成了原电池的阴阳两极，使得阴极被保护的金属得到了保护，阻止金属被腐蚀。
2.3金属热喷涂技术
首先，以手工操作为主的金属热喷涂施工，基本都无法将客观因素影响彻底消除，而因表明预处理及喷涂质量会在封闭涂料后被“隐蔽”，这也就要求施工单位对每道工序予以足够的重视，并严格落实相应的控制措施;其次，金属喷涂工艺将电弧与火焰喷涂包含在内，其中使用更普及的为电弧喷涂，而火焰喷涂往往是在电弧喷涂处理难度较大的部位使用，主要发挥修补的作用。完成喷射除锈作业后，需对作业成果进行检查，确定合格后即刻涂覆结构表面，尽量维持在4～8h的间隔时间，具体时间视环境条件决定。金属热喷涂后，仍有余温存在的情况下涂装封闭涂料;最后，电弧喷涂质量控制中，涂层粗糙度是一个重点内容，其取决于雾化后的微粒粗细。而因有大量因素会对雾化微粒粗细构成影响，如电弧电压、雾化气（压缩空气）压力、雾化头磨损等。当雾化气压力上升之后，会增粗微粒;当电弧电压上升之后，同样会增粗微粒。在电弧喷涂质量控制中，以工艺要求为根据严格施工并定期开展雾化头磨损检查工作，属于极为重要的内容。
2.4改变金属内部的结构或成分
除了通过以上方式之外，我们也可以通过在金属中添加或者减少一些元素（金属元素或者非金属元素）的含量，借此来提高金属其本身的耐腐蚀性能，使其化学性质更稳定，抑制腐蚀的发生，例如向碳钢中添加镍、镉、钛等元素形成不锈钢;或者减少碳钢中碳元素的含量，并添加某些元素形成双相不锈钢、超低碳不锈钢等。前者通过钢与其他金属元素形成合金，使其化学性能更加稳定，而后者则是提高了碳钢的抗氧化性能。
结语
由上观之，金属材料腐蚀与防护已经成为一门重要的学科。它涉及到我国经济发展过程中重要的经济领域，因此获得正确的、有效的防腐技术，可以遏制或防止腐蚀的产生，可以最大限度的减少由金属材料腐蚀造成的经济损失和其他危害。就目前的研究成果来看，国内有关金属材料腐蚀和防护的研究日益丰富，研究范围不断扩大，内容和角度也更加多元，研究也日趋向实用性发展。本文通过对金属腐蚀和防护的研究成果进行综述，希望对今后这一课题研究的有所助益。以此作述，有不当之处，敬请指正。
参考文献：
[1]唐黎标.涂料涂装防腐蚀工程的质量控制[J].涂层与防护，2020，41（08）：26-28.
[2]李连成.水利枢纽金属结构的防腐蚀工作分析[J].建材与装饰，2017，（18）：288-289.
[3]明力.金属材料防腐蚀涂装的结构分析[J].现代制造技术与装备，2016，（01）：133-134.
[4]蒋荣彬.金属结构防腐蚀涂装的施工官理和质量控制[J].名称绘，2018，（04）：138.
[5]张作华，宋广裕.钢铁金属热喷涂防腐技术[J].涂层与防护，2020，41（06）：42-46.
【关键词】金属材料;防腐技术
引言
日益进步与发展的社会及科技技术，带动了工业化水平的提高，化工领域中出现大量可用于复杂环境中的金属材料。由于具备强活泼性特点的缘故，所以金属受腐蚀的可能性极高，当其遭受腐蚀后会严重影响经济发展。从静态亦或是动态方面来看，金属结构锈蚀从未停止过。漆膜应有的效用消失后，随之即来的便是锈蚀斑点，而电化学反应会因斑点电位差的影响加快，进而引起更大的锈蚀范围，甚至形成锈蚀深坑，或有锈穿孔出现在个别部位，加速结构折旧速度，影响使用性能。因此，有必要探讨金属材料结构防腐涂装管理要点。
1金属腐蚀机理及分类
金属腐蚀是指，金属材料与所处的环境介质之间发生一定程度的化学、电化学或物理作用，从而引发的变质的现象。金属材料的腐蚀，本身是一个十分复杂的过程，因此在受到不同外力的作用下，会导致不同类型的腐蚀状态发生，相应地，会存在不同的分类方法。其中，宋海军在《浅谈金属材料的腐蚀与防护》一文中指出，“金属腐蚀的分类，按照金属的腐蚀机理，可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，其实质都是因为被氧化，导致金属原子转化成金属阳离子的过程。”
而杨世伟，常铁军的《材料腐蚀与防护》一书在有关金属材料腐蚀分类的问题上阐述的很全面，除了指出化学腐蚀和电化学腐蚀的两种金属腐蚀的机理，又补充了两种——物理腐蚀和生物腐蚀。同时，又按照腐蚀的环境、形态进行分类。它指出，根据腐蚀的环境，腐蚀可以分为干腐蚀和湿腐蚀两大类，干腐蚀可以细分为失泽和高温氧化两种;湿腐蚀可以细分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀以及工业介质中的酸碱盐溶液的腐蚀、工业水中的腐蚀及高温高压水中的腐蚀。按照形态分为全面腐蚀（或均匀腐蚀）以及局部腐蚀两种。他认为，局部腐蚀包含的破坏形态较多，相较于均匀腐蚀，它对金属的危害也大很多，又将局部腐蚀分为：电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、丝状腐蚀和选择性腐蚀等七种。
2金属材料的防腐技术
2.1防腐层保护技术
就防腐层而言，指的是对不同材料特性予以综合应用的方式，涉及使用寿命长的特点，结合不同介质条件，通常将非金属材料在金属管线表面进行敷设。现阶段，防腐涂层技术实现了较好的发展，煤焦油瓷漆、三层聚乙烯等实现了广泛运用。比如，我国西气东输等相关工程，主要采取三层聚乙烯防腐层。对于距离较短以及变化频繁的金属管道，通常运用聚乙烯胶粘带。冷弯管外防腐则大多采取双层熔结环氧粉末涂层技术。由此可见，防腐涂料包含丰富的种类，不同种类在用途与性能上会存在差异。选用时应考虑。
其一，基体表面材料性質。涂层用底漆之中涉及许多的含粉料，基料少，成膜较为粗糙，与金属管线粘附力强结合性好，起附着和防锈作用;而面漆中则包含许多基料，成膜方面光泽好，可以避免底漆遭受大气腐蚀，同时还具备良好的抗分化能力，防老化、防腐蚀作用显著。
其二，基体使用环境。对于防腐蚀涂料而言，其在环境针对性方面极强，应结合实际运用环境，诸如介质类似、设备、浓度、温度等，选择适宜的涂料品种。
其三，现场施工条件。应立足于施工现场，对涂料种类予以选择。例如，施工现场通风条件差，可运用无溶剂以及水性防腐蚀涂料。若现场不存在烘烤干燥条件，那么应选择自干型涂料。其四，技术、经济综合效果。除了需要对技术性能优异性予以考虑之外，还需重视经济合理性。开展经济核算的过程中需综合考虑维修、材料、施工费用，以及涂层性能。
2.2电化学保护法
金属受到腐蚀的原因部分是因为金属失去电子，电化学保护法的主要原理就是利用电化学使金属单质或者金属合金不能失去电子，把被保护的金属作为可以发生还原反应的阴极，已达到解决金属在阳极失去电子的腐蚀原电池反应，根据以上条件，具体实施方法为：（1）外加电流法，外加电流法是利用高中化学中的电解池原理，将被保护的金属作为电解池的阴极，附加电极为阳极，两者构成电解池的阴阳电极，在附加直流电的通入下，阴极金属得到保护，阻止金属材料失去电子，从而防止金属腐蚀。（2）牺牲阳极保护法，该方法与外加电流法极其相似，都是将被保护的金属作为阴极，但本方法是利用原电池装置，将一块电极电势更负（更容易失去电子）的金属材料或合金作为原电池的阳极，两者构成了原电池的阴阳两极，使得阴极被保护的金属得到了保护，阻止金属被腐蚀。
2.3金属热喷涂技术
首先，以手工操作为主的金属热喷涂施工，基本都无法将客观因素影响彻底消除，而因表明预处理及喷涂质量会在封闭涂料后被“隐蔽”，这也就要求施工单位对每道工序予以足够的重视，并严格落实相应的控制措施;其次，金属喷涂工艺将电弧与火焰喷涂包含在内，其中使用更普及的为电弧喷涂，而火焰喷涂往往是在电弧喷涂处理难度较大的部位使用，主要发挥修补的作用。完成喷射除锈作业后，需对作业成果进行检查，确定合格后即刻涂覆结构表面，尽量维持在4～8h的间隔时间，具体时间视环境条件决定。金属热喷涂后，仍有余温存在的情况下涂装封闭涂料;最后，电弧喷涂质量控制中，涂层粗糙度是一个重点内容，其取决于雾化后的微粒粗细。而因有大量因素会对雾化微粒粗细构成影响，如电弧电压、雾化气（压缩空气）压力、雾化头磨损等。当雾化气压力上升之后，会增粗微粒;当电弧电压上升之后，同样会增粗微粒。在电弧喷涂质量控制中，以工艺要求为根据严格施工并定期开展雾化头磨损检查工作，属于极为重要的内容。
2.4改变金属内部的结构或成分
除了通过以上方式之外，我们也可以通过在金属中添加或者减少一些元素（金属元素或者非金属元素）的含量，借此来提高金属其本身的耐腐蚀性能，使其化学性质更稳定，抑制腐蚀的发生，例如向碳钢中添加镍、镉、钛等元素形成不锈钢;或者减少碳钢中碳元素的含量，并添加某些元素形成双相不锈钢、超低碳不锈钢等。前者通过钢与其他金属元素形成合金，使其化学性能更加稳定，而后者则是提高了碳钢的抗氧化性能。
结语
由上观之，金属材料腐蚀与防护已经成为一门重要的学科。它涉及到我国经济发展过程中重要的经济领域，因此获得正确的、有效的防腐技术，可以遏制或防止腐蚀的产生，可以最大限度的减少由金属材料腐蚀造成的经济损失和其他危害。就目前的研究成果来看，国内有关金属材料腐蚀和防护的研究日益丰富，研究范围不断扩大，内容和角度也更加多元，研究也日趋向实用性发展。本文通过对金属腐蚀和防护的研究成果进行综述，希望对今后这一课题研究的有所助益。以此作述，有不当之处，敬请指正。
参考文献：
[1]唐黎标.涂料涂装防腐蚀工程的质量控制[J].涂层与防护，2020，41（08）：26-28.
[2]李连成.水利枢纽金属结构的防腐蚀工作分析[J].建材与装饰，2017，（18）：288-289.
[3]明力.金属材料防腐蚀涂装的结构分析[J].现代制造技术与装备，2016，（01）：133-134.
[4]蒋荣彬.金属结构防腐蚀涂装的施工官理和质量控制[J].名称绘，2018，（04）：138.
[5]张作华，宋广裕.钢铁金属热喷涂防腐技术[J].涂层与防护，2020，41（06）：42-46.