金屬材料的表面腐蝕與防護(hù)措施分析

劉 潔

（中國航發(fā)航空科技股份有限公司，四川 成都 610503）

金屬材料腐蝕現(xiàn)象是工業(yè)生產(chǎn)中的常見現(xiàn)象。導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的影響因素較多，腐蝕類型較多，因而金屬材料的表面腐蝕無法從根本上進(jìn)行規(guī)避。為實(shí)現(xiàn)對于金屬材料的有效防護(hù)，就必須結(jié)合金屬材料所面臨的腐蝕環(huán)境而采取一定的防護(hù)措施，從而達(dá)到提高金屬材料耐腐蝕性的目的，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

1 金屬材料的表面腐蝕原因分析

（1）電化腐蝕現(xiàn)象

電化腐蝕指的是金屬材料與電解質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而造成的腐蝕現(xiàn)象。壓力容器在實(shí)際使用的過程中會因?yàn)槟撤N因素而出現(xiàn)陰極區(qū)域，從而導(dǎo)致金屬材料表面出現(xiàn)電化學(xué)電池，最終引發(fā)腐蝕現(xiàn)象[1-3]。

（2）均勻腐蝕現(xiàn)象

均勻腐蝕現(xiàn)象是一種危害程度較低的腐蝕現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)形式為在金屬材料的表面出現(xiàn)均勻的腐蝕點(diǎn)。通過對于金屬材料的合理設(shè)計(jì)與配比即可達(dá)到預(yù)防均勻腐蝕現(xiàn)象的目的。

（3）應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象

應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象指的是金屬在受到應(yīng)力的影響下出現(xiàn)，導(dǎo)致金屬材料的表面出現(xiàn)不同程度的腐蝕裂紋，且腐蝕裂縫會呈現(xiàn)出迅速擴(kuò)散的情況。此外，應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象也是導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)脆性破壞的主要原因。從實(shí)際情況來看，若金屬材料所設(shè)計(jì)的應(yīng)力值范圍達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，應(yīng)力腐蝕對于金屬材料的腐蝕影響則相對較小。但這一理論并不能應(yīng)用于全部的金屬材料，部分具有一定特殊性質(zhì)的金屬材料會因?yàn)楦g介質(zhì)及溫度的雙重影響而出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。

（4）點(diǎn)蝕現(xiàn)象

點(diǎn)蝕現(xiàn)象是一種具有局部性特征的腐蝕現(xiàn)象，其不僅會對金屬設(shè)備的危害較大，且引發(fā)點(diǎn)蝕現(xiàn)象的因素較多，決定點(diǎn)蝕現(xiàn)象發(fā)生概率的主要因素在于金屬材料的質(zhì)量問題。

（5）晶間腐蝕現(xiàn)象

晶間腐蝕現(xiàn)象主要集中在晶粒的邊界處，其在腐蝕過程中會按照特定的順序進(jìn)行腐蝕，即沿著晶粒邊界向著深處進(jìn)行腐蝕。晶間腐蝕現(xiàn)象會直接破壞晶粒之間的連接，導(dǎo)致金屬材料的性能下降。從某種角度來看，晶間腐蝕對于金屬材料表面影響的表現(xiàn)相對較小，但卻會增加金屬材料損壞的突然性，且其造成的破壞相對較大，會對金屬設(shè)備造成致命的損壞。例如：在對出現(xiàn)晶間腐蝕的金屬材料進(jìn)行焊接處理時，當(dāng)焊接的溫度超過500℃時，金屬材料的晶粒邊界會出現(xiàn)碳化物，從而降低金屬材料的壽命和使用性能。

（6）高溫氧化腐蝕現(xiàn)象

高溫氧化腐蝕現(xiàn)象屬于化學(xué)腐蝕的一個類別，其指的是金屬材料在溫度較高的環(huán)境下出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，其溫度區(qū)間一般為400℃至800℃之間，在這個溫度區(qū)間內(nèi)，金屬材料的氧化速度相對較高，其對金屬材料的性能影響不容忽視。因此，在高溫的環(huán)境下，一般會采取合金金屬銘附著在金屬材料的表面，其具有較為出色的抗高溫氧化的效果，能夠有效避免金屬材料受到高溫氧化腐蝕的影響。

2 金屬材料表面腐蝕的防護(hù)措施分析

（1）涂料防腐技術(shù)

涂料防腐技術(shù)指的是在金屬材料表面上涂抹一層防腐涂料，防腐涂料具有較好的密封性，可以將金屬材料與腐蝕介質(zhì)有效的隔離開來，避免金屬材料與防腐介質(zhì)直接進(jìn)行接觸，從而起到阻礙防腐介質(zhì)影響的目的。涂料防腐技術(shù)使用便捷，見效較快，且應(yīng)用成本較低，因而得到了廣泛的使用。但是，其弊端也同樣不容忽視。防腐涂料在使用的過程中會因?yàn)榄h(huán)境、時間等客觀因素的影響而出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，使用時間越長，環(huán)境溫度越高，其老化速度也就越快。

因此，在應(yīng)用涂料防腐技術(shù)的過程中，需要充分考慮到金屬材料的工作環(huán)境，分析防腐涂料在工作環(huán)境中的老化速度。初次涂裝之后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)前期的老化速度分析，定期開展維護(hù)保養(yǎng)工作，且需要及時對金屬材料表面進(jìn)行噴砂除銹操作，并補(bǔ)充掉漆部位。鑒于石油化工產(chǎn)業(yè)的特殊性質(zhì)，在使用涂料防腐技術(shù)時，需要充分考慮到防腐層的結(jié)構(gòu)問題及經(jīng)濟(jì)性問題，除了涂抹油料之外，還可以考慮使用電鍍防護(hù)膜的方式來實(shí)現(xiàn)表面防腐。

（2）電弧噴涂防腐技術(shù)

電弧噴涂防腐技術(shù)指的是通過使用端部短路熱熔，致使電弧出現(xiàn)融化反應(yīng)，并在電弧噴槍端頭處添加金屬絲材料，通過高溫使其融化為液態(tài)狀態(tài)，并最終采取霧化的形式來實(shí)現(xiàn)對于金屬材料表面的涂抹，使得金屬材料表面形成一層電弧防腐層。從某種角度來看，電弧噴涂防腐技術(shù)具有其他防腐技術(shù)所不具備的優(yōu)勢，其既能夠提高金屬材料的防腐能力，又能提高金屬材料的抗壓能力，避免涂層在外界壓力的影響之下出現(xiàn)脫落的情況。正因如此，電弧噴涂防腐技術(shù)一般用于工業(yè)設(shè)備的表面防腐當(dāng)中。在應(yīng)用該技術(shù)的基礎(chǔ)上，即便是金屬表面出現(xiàn)一定程度的腐蝕現(xiàn)象，也不會對金屬設(shè)備造成本質(zhì)上的損傷。

（3）電化學(xué)防腐技術(shù)

電化學(xué)防腐技術(shù)是在電化學(xué)原理上研發(fā)的一種防腐技術(shù)，其能夠?qū)⒔饘俨牧系谋砻娓g位置轉(zhuǎn)變成電機(jī)陰極，該防腐技術(shù)一般用于保護(hù)埋藏在土壤及位于海洋的金屬管道當(dāng)中。從技術(shù)原理的角度來看，電化學(xué)防腐技術(shù)是將金屬與附加的電極視為電池的兩極，從而在電流作用的影響之下實(shí)現(xiàn)對于陰極的保護(hù)，及金屬的保護(hù)。從某種角度來看，電化學(xué)防腐技術(shù)是一種犧牲陽極的保護(hù)方式，且金屬管道的主要材料需要由鋁、鋅等金屬構(gòu)成。在應(yīng)用該防腐技術(shù)時，需要確保給電的充足性，且需要避免金屬表面出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物膜，并確保陽極溶解的均勻性，以在最大程度上實(shí)現(xiàn)對于金屬材料的保護(hù)。

（4）緩蝕劑防腐

緩蝕劑是一種常用的金屬防腐措施，其具有應(yīng)用成本低、無技術(shù)要求、使用便捷等特征，且緩蝕劑不會對金屬材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)成造成任何的影響。緩蝕劑一般根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行類別區(qū)分，其主要可以分為氧化緩蝕劑、沉淀緩蝕劑以及吸附緩蝕劑，不同的緩蝕劑的防腐原理是不盡相同的。以沉淀緩蝕劑為例，其主要由無機(jī)鹽組成，無機(jī)鹽中的陽離子會與金屬材料表面的陰極之間出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，最終在金屬材料表面形成保護(hù)膜，從而提高金屬材料的抗腐蝕性。在使用氧化緩蝕劑時，需要確保緩蝕劑的用量充足，因?yàn)檠趸徫g劑具有一定的危險性，若用量不足時，反而會加劇點(diǎn)蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

3 結(jié)語

綜合來看，金屬材料防腐技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的一個環(huán)節(jié)。若企業(yè)無法妥善解決金屬材料的防腐問題，則會直接降低金屬設(shè)備的使用安全性，導(dǎo)致企業(yè)所面臨的生產(chǎn)風(fēng)險加劇，嚴(yán)重時還會造成一定的安全事故。因此，企業(yè)需要重視防腐技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新，通過技術(shù)引進(jìn)、自主研發(fā)等多種途徑，來實(shí)現(xiàn)防腐技術(shù)水平的提升。