防腐蚀与绝热工程技术

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1、防腐蚀与绝热工程,1.金属腐蚀原理 1.1腐蚀的定义 “腐蚀”这个术语起源于拉丁文“Corrdere”，意即“损坏”、“腐烂”。50年代前腐蚀只局于金属的腐蚀。它是指金属表面与周围介质发生化学和电化学作用而产生的破坏。50年代后，随着非金属材料（特别是合成材料）的迅速发展，人们把腐蚀定义为：材料（金属、非金属、复合材料等）由于与周围环境作用而产生的损坏和变质称为腐蚀。 1.2腐蚀的分类 1.2.1按腐蚀环境分类 化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀和土壤腐蚀。 1.2.2按腐蚀机理分类 化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。 1.3腐蚀的形式 均匀腐蚀、小孔腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀、

2、细菌腐蚀等,1.4腐蚀基本原理 1.4.1热力学原理 在自然界中，金属为什么容易受到腐蚀？从热力学的观点来看，这是因为绝大多数金属（除金、铂、钯和铱）在大气中处于不稳定状态，它有与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。金属这种不稳定倾向，既与金属本身性质有关，又与周围介质的特性和外界的条件有关。 例如：Me+1/2O2MeO 腐蚀是否发生，可以从熵的变化值来判断，G为正值，即有可能发生腐蚀。 必须注意：应用热力学数据，只能判断腐蚀过程的可能性，而不能用来讨论腐蚀反应进行的实际速率。Al和H2O与O2 它的G很大；但是铝在空气或水中，都很稳定。 1.4.2电化学原理 金属材料与电解质溶液相接触时

3、，在两相界面上将发生电化学腐蚀。它是通过金属暴露表面上形成的原电池来进行的，这种原电池叫做腐蚀电池。金属电化学腐蚀过程就是腐蚀电池的工作过程，腐蚀电池上发生金属的氧化反应，从而导致金属的破坏。,2.表面处理 黑色金属、有色金属或水泥、木材等非金属材料，在其表面进行涂装、衬里或镀覆等防腐工程之前，都必对基体表面进行预处理，这种预处理对防腐蚀工程的质量至关重要。 2.1表面特性2.1.1清洁度钢铁表面经常有一层铁锈或氧化皮,且常被油污、水等污染，影响涂、衬层粘结。混凝土表面，由于它孔隙多，其内部含有的水份和碱性物质容易渗到表面，污染表面，同样影响界面粘结。所以防腐施工要进行预处理，使其涂、衬层表面

4、达到一定的清洁度。常用Sa 或St来进行量化的表述。2.1.2粗糙度这个表面特性参数是反映涂、衬层的表面粗糙程度，常用Rz或Rt来进行量化的表示。 2.2表面处理方法的分类 手工工具清理、动力工具清理、火焰清理、酸洗处理、机械清理、高压水清理等，它们所能达到的清洁度和造就的粗糙度，有很大不同。根据涂、衬层的需要，还设计确定，正确选择处理方法。,2.3机械清理 机械清理是以磨料为介质的清理方法，按动力源的不同，又分为喷丸清理和抛丸清理两种。喷丸清理多用于金属表面，有干、湿法之分，它的作业则有开放或密闭形式。在防腐蚀工程中应用最多的是干法喷丸清理。下面以衬胶表面处理为例，做详细介绍。,2.3.1工

5、艺指标,2.3.2喷砂质量合格指标： 2.3.2.1除锈表面达到Sa2.5级 2.3.2.2除锈表面最低粗糙度（Rt）50m 2.3.2.3除锈表面无任何残留物、无尘、无脂、呈现均一的金属本色 2.3.3环境的检测及控制（环境是指作业周围空间） 2.3.3.1控制指标：温度：最佳温度1030，最低温度5及至少高于空气露点3湿度：最佳湿度50%85%，最高不大于90% 2.3.3.2测量方法： 用点温计测量施工各部位的温度及环境温度，用湿度计测量各单位的相对湿度，并记录绘制图表。 2.3.3.3控制方法： 用电加热风机或蒸汽排管提升环境温度，用空调节器机降低环境温度，用除湿机降低环境湿度，用保温

6、等隔离措施降低罐体表面温度。具体方法根据施工季节和施工地点综合考虑。,2.3.4压缩空气的指标： 2.3.4.1压缩机的能力8kgf/cm2、9m3/min空气量 2.3.4.2压缩机的出口压力额定为77.5 kgf/cm2 2.3.4.3空气缓冲罐压力额定为6.57 kgf/cm2 2.3.4.4每台喷砂罐压力不低于6 kgf/cm22.3.5磨料的合格指标： 2.3.5.1石英砂选用3号硅质砂，含SiO293.88%以上 2.3.5.2石英砂硬度在6.5以上（模式硬度） 2.3.5.3石英砂粒径为0.82mm 2.3.5.4金刚砂、铁砂、钢丸的粒径为 0.51.0mm 2.3.5.5磨料要

7、净化、干燥、过筛，不得含油，含水量 不大于1% 2.3.5.6回收的磨料必须过筛方可再用，但石英砂只可 回收三次,2.3.6喷砂作业 2.3.6.1喷砂人员要穿戴全套防护用品 2.3.6.2容器内作业要设置强制性通风设备 2.3.6.3喷砂操作要使喷枪上、下或左右移动，要均匀充分除掉锈蚀，杂物和氧化皮。不要乱摆，喷花脸 2.3.6.4喷砂枪嘴与工件距离为200mm、角度为75最佳 2.3.6.5喷砂嘴口径为9mm为最佳，磨损到11mm时应更换 2.3.6.6如果工件表面氧化皮局部太硬，可以先涂酸再喷砂，时间间隔不要太长。 2.4动力工具清理 小面积的除锈和不易使用喷砂除锈，以及缺乏条件的情况下

8、，采用动力工具除锈。 2.4.1角向砂轮机除锈 为电动手拿砂轮，有90和180两种，用来清除毛刺、修平焊缝以及表面除锈等。也可用钢丝轮代替砂轮，可清除金属表面铁锈、旧漆等，清扫面积较砂轮大。 2.4.2遥控自行式除锈机 它是通过电钮遥控操作,边行走、边拷铲。在行走过程中能够遥控它左右转弯，前后运行，它既能横向除锈，也能纵向除锈，控制相当灵活。它的优点是效率高，除锈比较彻底。缺点是仅适用大面积平板除锈。,3.常用防腐蚀涂料 3.1基本原理 3.1.1涂料的防腐蚀作用 在众多的防腐措施中，表面涂装使用较普通。在各种防护措施中，表面涂装费用占65%。其防腐蚀作用机理的研究在不断深化和发展中，多数人认

9、为，涂层的防腐蚀作用是涂层隔离腐蚀介质向钢铁表面的渗透，起屏蔽作用；也有人认为，涂料在钢铁表面的湿附着力使涂料中聚合物基团阻止腐蚀介质的取代作用，使之不易达到钢铁表面产生腐蚀反应而起保护作用。另外，防腐蚀涂料中的防锈颜料（铅、富锌）从不同角度起到减少腐蚀电池反应，起缓蚀效果。 3.1.2涂层性能的基本要求 3.1.2.1附着力 涂层在使用期间始终与基体牢固附着，有效阻止腐蚀介质与钢铁的接触，才能保证防腐蚀功效。湿附着力指标参数尤为重要。 3.1.2.2抗渗透性 腐蚀介质是通过固化漆膜中自由体积的“空穴”跳跃穿行，而渗透到钢铁表面。漆膜交联密度越高，“空穴”数减少，抗渗透性提高。也可以采用玻璃磷

10、片和纳米技术改性漆膜的抗渗透性。 3.1.2.3耐腐蚀性 漆层对腐蚀介质的耐腐蚀性是指化学上既不被介质分解，也不与介质发生有害的反应；物理上也被介质溶解或溶胀。,3.2涂料的分类和命名 3.2.1涂料的分类 涂料的分类方法很多。按其形态可分为水性涂料、溶剂型涂料、粉末涂料、高固体份涂料、无溶剂涂料等；按其用途可分为建筑涂料、汽车漆、飞机蒙皮漆、木器漆等；按其施工方法可分为喷漆、浸漆、烘漆、电泳漆等；按其施工工序可分为底漆、腻子、二道漆、面漆、罩光漆等；按其效果可分为绝缘漆、防锈漆、防污漆、防腐蚀漆。按涂料中成膜物为基础分为17大类，另加辅助材料1类，共18大类。 3.2.2涂料的命名和编号原则

11、 全名=颜色或颜色名称+成膜物质名称+基本名称。例如：红醇酸磁漆，锌黄酚醛防锈漆。编号分三部分。第一部分是成膜物质，第二部分是基本名称，第三部分是序号。,例如： C 042,序号,基本名称（磁漆）,成膜物质（醇酸树脂）,涂料分类表,辅助材料分类表,基本名称编号,3.3防腐涂层的设计 3.3.1设计目标 涂层的使用寿命是根据保护对象本身的寿命、价值和维修难易来确定。以此为设计目标，来确定选择涂层的种类、涂层厚度、施工工艺等，制定配套方案。 3.3.2涂料涂装的配套性 防腐涂料配套，其各层分布由工件表面向外排列的顺序：底漆、腻子、二道底漆、中间漆、面漆、罩光漆。涂料涂装的配套性包括底漆与工件的适应

12、性、涂料各层之间的适应性、涂料品种与施工方法的适应性。 3.3.2.1工件表面与底漆、面漆的配套性,3.3.2.2涂料之间的配套性,注：表示可以重涂 表示不可以重涂 表示在一定的条件下可以重涂,3.4防腐涂料的涂装 防腐蚀涂料涂装中使用较多的是刷涂、浸涂、刮涂、空气喷涂、高压无空气喷涂及静电喷涂等。各种涂装方法及设备的比较和选择见下表：,高压无空气喷枪,3.4.1环氧富锌底漆的涂装 3.4.1.1采用无气喷涂施工,喷嘴直径0.17.21mm,喷嘴处油漆压力不小于17.5MPa。 3.4.1.2基料(A组分)与固化剂(B组分)混合比例4：1（体积比），混合有效期20时8小时。 3.4.1.3将基

13、料及固化剂按比例混合并搅拌均匀,以刷子或小辊筒对焊缝、自由边以及难以喷涂的地方进行预先涂装，以避免个别地方漆膜过薄或遗漏。 3.4.1.4干燥时间及覆涂间隔,3.4.2环氧云铁中间漆的涂装 3.4.2.1采用无气喷涂施工,喷嘴直径0.190.23mm,喷嘴处油漆压力不小于25 MPa。 3.4.2.2基料(A组分)与固化剂(B组分)混合比例1：1（体积比），混合有效期20时 2小时。 3.4.2.3将基料及固化剂按比例混合并搅拌均匀,以刷子或小辊筒对焊缝、自由边以及难以喷涂的地方进行预先涂装，以避免个别地方漆膜过薄或遗漏。 3.4.2.4干燥时间及覆涂间隔,3.4.3聚氨脂面漆的涂装 3.4.

14、3.1采用无气喷涂施工,喷嘴直径0.180.21mm,喷嘴处油漆压力不小于20 MPa。 3.4.3.2基料(A组分)与固化剂(B组分)混合比例7：1（体积比），混合有效期20时 4小时。 3.4.3.3将基料及固化剂按比例混合并搅拌均匀,以刷子或小辊筒对焊缝、自由边以及难以喷涂的地方进行预先涂装，以避免个别地方漆膜 过薄或遗漏。 3.4.3.4干燥时间及覆涂间隔,3.4.4无机硅富锌涂料的涂装 3.4.4.1采用无气喷涂施工,喷嘴直径0.190.23mm,喷嘴处油漆压力不小于10 MPa。 3.4.4.2基料(A组分)与固化剂(B组分)混合比例7.4:2.6（体积比），混合有效期20时8小时

15、。 3.4.4.3将基料及固化剂按比例混合并搅拌均匀,以刷子或小辊筒对焊缝、自由边以及难以喷涂的地方进行预先涂装，以避免个别地方漆膜过薄或或遗漏。 3.4.4.4干燥时间及覆涂间隔,4.化学清洗 物体表面由于受到化学、物理或生物的作用会出现污垢，去除这些污垢而使之恢复到物体原来的表面状态以达到使用的要求的过程称为清洗。化学清洗的过程是以化学清洗剂为手段、以清洗用设备为操作工具，对物体表面的污垢进行清除（溶解与剥离）的过程。 4.1化学清洗的基本知识 4.1.1化学清洗剂的组成 化学清洗主剂是溶解污垢的化学药剂。例如：酸洗中的HCL、H2SO4、HNO3等，碱洗中的NaOH、Na3PO4等。 缓

16、蚀剂缓蚀剂是添加到腐蚀介质中能作用天金属表面以阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度的物质。 化学清洗辅剂包括化学清洗添加剂和钝化剂等其它清洗助剂。 4.1.2化学清洗方式 喷淋清洗、循环清洗、浸泡清洗（槽浸法和灌浸法）和擦拭清洗。 4.1.3化学清洗质量指标 腐蚀速率化学清洗剂对金属基体的腐蚀速率。公式如下： K=（W1-W2）/FT 式中 K为腐蚀速率，g/(m2h)；W1 为清洗前腐蚀试片质量，g；W2为清洗后腐蚀试片质量，g；F为标准腐蚀试片表面积，m2；T为清洗时间，h。,除垢率清洗前后物体表面污垢除去的体积百分率。公式表示如下：N=（V2-V1）/（V0-V1）100% 式中 N为除垢率；V0 为无垢监视管体积，ml；V1和 V2为清洗前后监视管体积，ml。 缓蚀效率缓蚀剂的缓蚀效率。公式如下：I=（K0-K1）/K0100% 式中 I为缓蚀效率，%；K0为未加缓蚀剂时金属的腐蚀速率，g/(m2h)； K1为加缓蚀剂后金属的腐蚀速率，g/(m2h)。 洗净率清洗前后残污垢覆盖面的百分率。公式如下：B=（S0-S1）/S0100% 式中 B为洗净率，%；S0 和S1为洗净前和洗净后指定面积中污垢覆盖的面积，m2。 4.2清洗的主要程序,