金屬腐蝕 

金屬與它所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)或物理作用,引起金屬的變質(zhì)和變壞，稱為金屬腐蝕，腐蝕現(xiàn)象是十分普遍的。從熱力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，除了極少數(shù)貴金屬,一般金屬發(fā)生腐蝕都是一個(gè)自發(fā)過程。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到使用的金屬很少是由于單純機(jī)械因素(如拉、壓、沖擊、疲勞、斷裂和磨損等)或其他物理因素(如熱能、光能等)引起的破壞的，絕大多數(shù)金屬材料的破壞都與其腐蝕因素有關(guān)，因此金屬材料的腐蝕己成為當(dāng)今不可忽略的重要問題。

另外，金屬腐蝕給人類社會(huì)帶來的直接損失是巨大的。20世紀(jì)70年代前后，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼進(jìn)行了比較系統(tǒng)的腐蝕調(diào)查工作，并發(fā)表了調(diào)查報(bào)告。結(jié)果顯示，腐蝕的損蝕占全國GNP的1%到5%。這次調(diào)查是各國政府關(guān)注腐蝕的危害，也對(duì)腐蝕科學(xué)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。在此后的30年間，人們在不同程度上進(jìn)行了金屬的保護(hù)工作。在以后的不同時(shí)間各國又進(jìn)行了不同程度的調(diào)查工作，不同時(shí)期的損失情況也是不同的。有資料記載，美國1975年的腐蝕損失為820億美元，占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4.9%；1995年為3000億美元，占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4.21%。這些數(shù)據(jù)只是與腐蝕有關(guān)的直接損失數(shù)據(jù)，間接損失數(shù)據(jù)有時(shí)是難以統(tǒng)計(jì)的，甚至是一個(gè)驚人的數(shù)字。我國的金屬腐蝕情況也是很嚴(yán)重的，特別是我國對(duì)金屬腐蝕的保護(hù)工作與發(fā)達(dá)的工業(yè)國家相比還有一段距離。據(jù)2003年出版的《中國腐蝕調(diào)查報(bào)告》中分析，中國石油工業(yè)的金屬腐蝕損失每年約100億人民幣，汽車工業(yè)的金屬腐蝕損失約為300億人民幣，化學(xué)工業(yè)的金屬腐蝕損失也約為300億人民幣，這些數(shù)字都屬于直接損失。如該報(bào)告中調(diào)查某火電廠鍋爐酸腐蝕脆爆的實(shí)例，累計(jì)損失約15億千瓦·時(shí)的電量，折合人民幣3億元，而由于缺少供電量所帶來的間接損失還沒有計(jì)算在內(nèi)。所以說，金屬腐蝕的損失是很嚴(yán)重的，必須予以高度的重視。

金屬防腐方法 

針對(duì)金屬腐蝕的原因采取適當(dāng)?shù)姆椒ǚ乐菇饘俑g，常用的方法有：結(jié)構(gòu)改變法例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。保護(hù)層法在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬制品與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止腐蝕。如：

（1）在鋼鐵制件表面涂上機(jī)油、凡士林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料。

（2）用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻擋水和空氣等對(duì)鋼鐵的腐蝕。

（3）用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層細(xì)密穩(wěn)定的氧化膜。如在機(jī)器零件等鋼鐵制件表面形成一層細(xì)密的黑色四氧化三鐵薄膜等。

電化學(xué)保護(hù)法利用原電池原理對(duì)金屬進(jìn)行保護(hù)，設(shè)法消除引起電化腐蝕的原電池反應(yīng)。電化學(xué)保護(hù)法分為陽極保護(hù)和陰極保護(hù)兩大類，應(yīng)用較多的是陰極保護(hù)法。

犧牲陽極保護(hù)

此法是將活潑金屬連接在被保護(hù)的金屬上，當(dāng)發(fā)生電化腐蝕時(shí)，這種活潑金屬作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因而減小或防止被保護(hù)金屬的腐蝕。這種方法常用于保護(hù)水中的鋼樁和海輪外殼等，例如水中鋼鐵閘門的保護(hù)，通常在輪船的外殼水線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若干塊鋅塊，來防止船殼等腐蝕。 

外加電流保護(hù)

將被保護(hù)的金屬和電源的負(fù)極連接，另選一塊能導(dǎo)電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產(chǎn)生負(fù)電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電子，而達(dá)到保護(hù)目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備受到腐蝕。電化學(xué)保護(hù)的的另一種方法叫陽極保護(hù)法，即通過外加電壓，使陽極在一定的電位范圍內(nèi)發(fā)生鈍化的過程。可有效地阻滯或防止金屬設(shè)備在酸、堿、鹽類中腐蝕。 

處理腐蝕介質(zhì)消除腐蝕介質(zhì)，如經(jīng)常揩凈金屬器材、在精密儀器中放置干燥劑或在腐蝕介質(zhì)中加入少量能減慢腐蝕速度的緩蝕劑等。

預(yù)處理 

表面處理通常金屬表面會(huì)附有塵埃、油污、氧化皮、銹蝕層、污染物、鹽份或松脫的舊漆膜。其中氧化皮是比較常見但容易被忽略的部分。氧化皮是在鋼鐵高溫鍛壓成型時(shí)所產(chǎn)生的一層致密氧化層，通常附著比較牢固，但相比鋼鐵本身則較脆，并且其本身為陰極，會(huì)加速金屬腐蝕。如果不清除這些物質(zhì)，直接涂裝，勢必會(huì)影響整個(gè)涂層的附著力及防腐能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約有70%以上的油漆問題是由于不適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硭鸬摹Ｒ虼耍瑢?duì)于一個(gè)金屬防腐涂裝油漆系統(tǒng)的性能體現(xiàn)，合適的表面處理是至關(guān)重要的。 

清理等級(jí)也即清潔度，代表性標(biāo)準(zhǔn)有兩種：一種是美國85年制訂“SSPC-”，第二種是瑞典76年制訂的“Sa-”，它分為四個(gè)等級(jí)分別為Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，為慣常通用標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)介紹如下：

Sa1級(jí)——相當(dāng)于美國SSPC—SP7級(jí)。采用一般簡單的手工刷除、砂布打磨方法，這是四種清潔度中度低的一級(jí)，對(duì)涂層的保護(hù)僅僅略好于未采用處理的工件。Sa1級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：工件表面應(yīng)不可見油污、油脂、殘留氧化皮、銹斑、和殘留油漆等污物。Sa1級(jí)也叫做手工刷除清理級(jí)（或清掃級(jí)）。

Sa2級(jí)——相當(dāng)于美國SSPC—SP6級(jí)。采用噴砂清理方法，這是噴砂處理中低的一級(jí)，即一般的要求，但對(duì)于涂層的保護(hù)要比手工刷除清理要提高許多。Sa2級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：工件表面應(yīng)不可見油膩、污垢、氧化皮、銹皮、油漆、氧化物、腐蝕物、和其它外來物質(zhì)（疵點(diǎn)除外），但疵點(diǎn)限定為不超過每平方米表面的33%，可包括輕微陰影；少量因疵點(diǎn)、銹蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點(diǎn)。如果工件原表面有凹痕，則輕微的銹蝕和油漆還會(huì)殘留在凹痕底部。Sa2級(jí)也叫商品清理級(jí)（或工業(yè)級(jí)）。

Sa2.5級(jí)——是工業(yè)上普遍使用的并可以作為驗(yàn)收技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)別。Sa2.5級(jí)也叫近白清理級(jí)（近白級(jí)或出白級(jí)）。Sa2.5級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：同Sa2要求前半部一樣，但疵點(diǎn)限定為不超過每平方米表面的5%，可包括輕微暗影；少量因疵點(diǎn)、銹蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點(diǎn)。

Sa3級(jí)——級(jí)相當(dāng)于美國SSPC—SP5級(jí)，是工業(yè)上的蕞高處理級(jí)別，也叫做白色清理級(jí)（或白色級(jí)）。Sa3級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：與Sa2.5級(jí)一樣，但5%的陰影、疵點(diǎn)、銹蝕等疵點(diǎn)不得存在了。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一批新興工業(yè)領(lǐng)域的出現(xiàn)和許多現(xiàn)代工程的興建，對(duì)防腐涂料承受環(huán)境的能力和使用壽命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能滿足這些需要。人們提出的“重防腐涂料的概念，一般指在苛刻的腐蝕環(huán)境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。簡單地說：重防腐涂料就是使用壽命更長，可適應(yīng)更苛刻的使用環(huán)境的涂料稱為重防腐涂料。在化工大氣和海洋環(huán)境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上，在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)里，并在一定溫度的腐蝕條件下，一般能使用5年以上。

除銹等級(jí)鋼絲刷除銹

St2 *的手工和動(dòng)力工具除銹

表面應(yīng)無肉眼可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質(zhì)。

St3 非常*的手工和動(dòng)力工具除銹

同St2，但應(yīng)比St2處理得更*，金屬底材呈金屬光澤。

噴砂除銹

Sa1級(jí) 輕度噴砂除銹

表面應(yīng)無可見的油脂、污物、附著不牢的氧化皮、鐵銹、油漆涂層等雜質(zhì)。

Sa2級(jí) *的噴砂除銹

表面應(yīng)無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質(zhì)基本清除，殘留物應(yīng)附著牢固。

Sa2.5級(jí) 非常*的噴砂除銹

表面應(yīng)無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質(zhì)，殘留物痕跡僅顯示點(diǎn)狀或條紋狀的輕微色斑。

Sa3級(jí) 噴砂除銹至鋼材表面潔凈

表面應(yīng)無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質(zhì)，表面具有均勻的金屬色澤。

防銹顏料 

種類用于防腐涂料的防銹顏料的種類較多，其常見有以下幾種：

①與成膜劑起反應(yīng)形成致密的防腐涂層；

②顏料是堿性物質(zhì)，溶于水則形成堿性環(huán)境；

③水溶性的成分到達(dá)金屬表面使表面鈍化；

④與酸性物質(zhì)反應(yīng)使其失去腐蝕能力；

⑤水溶性成分或與成膜劑的反應(yīng)生成物在水中溶解變?yōu)榉栏煞值取?/p>

機(jī)理防銹顏料的上述防腐作用通常是同時(shí)存在的，其防腐機(jī)理包括下列物理、化學(xué)、電化學(xué)的三個(gè)方面。

物理防腐作用

適當(dāng)配以與油性成膜劑起反應(yīng)的顏料可以得到致密的防腐涂層使物理的防腐作用加強(qiáng)。例如含鉛類顏料與油料反應(yīng)形成鉛皂使防腐涂層致密，從而減少了水、氧有害物質(zhì)的滲透。磷酸鹽類顏料水解后形成難溶的堿式酸鹽，具有堵塞防腐涂層中針孔的效果。而鐵的氧化物或具有鱗片狀的云母粉、鋁粉、玻璃薄片等顏料填料均可以使防腐涂層的滲透性降低，起到物理的防腐作用。

化學(xué)防腐作用

當(dāng)有害的酸性堿性物質(zhì)滲入防腐涂層時(shí)，能起中和作用變其為無害物質(zhì)，這也是有效的防腐方法。尤其是巧妙地采用氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化鋇等兩性化合物，可以很容易地實(shí)現(xiàn)中和酸性或堿性的有害物質(zhì)而起防腐作用，或者能與水、酸反應(yīng)生成堿性物質(zhì)。這些堿性物質(zhì)吸附在鋼鐵表面使其表面保持堿性，在堿性環(huán)境下鋼鐵不易生銹。

電化學(xué)防腐作用從涂層的針孔滲入的水分和氧通過防腐涂層時(shí)，與分散在防腐涂層中的防銹顏料反應(yīng)形成防腐離子。這種含有防腐離子的濕氣到達(dá)金屬表面，使鋼鐵表面鈍化（使電位上升），防止鐵離子的溶出，鉻酸鹽類顏料就具有這種特性。或者利用電極電位比鋼鐵低的金屬來保護(hù)鋼鐵，例如富鋅涂料就是由于鋅的電極電位比鋼鐵低，起到犧牲陽極的作用而使鋼鐵不易被腐蝕。 

油防銹 

概述螺紋緊固件多種多樣，從普通螺栓、螺母、螺釘，到高強(qiáng)度、高性能、高精度、高附加值和非標(biāo)異形件，他們的防銹包裝方法卻基本相同。對(duì)于表面氧化、磷化、發(fā)黑的螺紋緊固件多數(shù)都是采用表面涂、浸防銹油外，外加用塑料包裝的方式。

防銹油脂是在石油類基本組分中加入一種或多種防銹添加劑（又稱油溶性緩蝕劑）及其輔助添加劑組成，它使用方便，成本低廉，效果好，操作簡單，緊固件行業(yè)都在大量使用。

產(chǎn)品舉例國內(nèi)防銹油脂從上世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)商品，由武漢材料保護(hù)研究所制定了GB4879-1985《防銹包裝》標(biāo)準(zhǔn)，列出了國產(chǎn)防銹油的種類和指標(biāo)。

近二十年來，防銹油的發(fā)展較快，每年都有各種新產(chǎn)品問世，下面作一簡介。

薄層防銹油

RPA型，GF型溶劑型薄層防銹油，經(jīng)多數(shù)緊固件企業(yè)的各種不同工藝進(jìn)行生產(chǎn)性應(yīng)用，證明對(duì)緊固件產(chǎn)品具有良好的防銹性能，同時(shí)，易涂覆，色澤淺亮，溶劑揮發(fā)少，用量省，為厚層防銹油的三分之一以下，故節(jié)約生產(chǎn)成本三分之二以上。HH932脫水防銹油，可保證在十個(gè)月內(nèi)不生銹；JN-2防銹油，主要用途為緊固件常溫發(fā)黑后的處理。薄層防銹油可用于室內(nèi)工序間防銹，也可以用于包裝封存防銹。

蠟?zāi)し冷P油

在溶劑稀釋型防銹油或超薄層防銹油中加入某些油溶性蠟，可以獲得含蠟的防銹保護(hù)膜，能明顯的提高油膜的抗鹽霧和耐大氣性能。然而，常溫下蠟是固態(tài)或半固態(tài)，在油品中極易析出，影響油品的外觀和質(zhì)量，甚至難以獲得理想的防銹效果，因此，尋找油溶性較好，能明顯改善防銹性的蠟是獲得穩(wěn)定性好、成膜均勻含蠟防銹油的關(guān)鍵。

蠟?zāi)し冷P油是由成膜劑、緩蝕劑和基礎(chǔ)油組成的一種溶劑稀釋型防銹油。與其他類型的防銹油相比，蠟?zāi)び途哂杏湍け　⒎冷P性好、涂層美觀等優(yōu)點(diǎn)。

水溶性防銹油

中國防銹油基本上都是以汽油、煤油或機(jī)械油作為溶劑，都是由石油分餾出來的產(chǎn)物，因無法使含在石油里面的芳香烴脫出來，所以汽油、煤油和機(jī)械油都含有芳香烴，使用汽車、煤油做溶劑油，一是它的閃點(diǎn)低，易著火，二是污染環(huán)境，有害于人的身體健康。以水作為溶劑的D.K8號(hào)水溶劑性防銹油不含芳香烴、鉛等對(duì)人體有害的物質(zhì)，生產(chǎn)中無三廢排放，防銹效果也是較理想的，這種防銹油易涂、易除，用在封存緊固件的防銹上，可用自來水清洗，此產(chǎn)品經(jīng)國家有關(guān)部門鑒定，達(dá)到了環(huán)保要求。 

應(yīng)用領(lǐng)域 

對(duì)重防腐涂料的應(yīng)用涉及現(xiàn)代化各個(gè)領(lǐng)域，大型的工礦企業(yè)：化工、石油化工、鋼鐵及大型礦山冶煉的管道、貯槽、設(shè)備等；重要的能源工業(yè)：天然氣、油管、油罐、輸變電、核電設(shè)備及煤礦礦井等；現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸：橋梁、船舶、集裝箱、火車和汽車等；新興的海洋工程。海上設(shè)施、海岸及海灣構(gòu)造物及海上石油鉆井平臺(tái)等。以環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料稱為環(huán)氧涂料。每年世界上約有40%以上的環(huán)氧樹脂用于制造環(huán)氧涂料，其中大部分用于防腐領(lǐng)域。環(huán)氧防腐涂料是目前世界上用得為廣泛、為重要的重防腐涂料之一。

防腐涂裝的特殊性對(duì)重防腐涂料提出了特殊的要求。主要是：

（1）對(duì)金屬基體及各道涂層間有良好的附著力，有良好的物理機(jī)械性能；

（2）對(duì)各種腐蝕性介質(zhì)有良好的耐蝕性；

（3）施工方便。適用于制造重防腐涂料的合成樹脂有各類型環(huán)氧、聚氨醋、丙烯酸、氯化橡膠、有機(jī)氟樹脂及高耐蝕性的不飽和聚酯樹脂等。 

FGD有關(guān)應(yīng)用 

腐蝕是FGD系統(tǒng)中一個(gè)嚴(yán)重的問題，更是煙道和煙囪面臨的必須解決的難題，就世界和中國對(duì)煙囪和煙道的防腐，主要采用以下類型的四種防腐材料：

玻璃鋼（1）由于玻璃鋼抗化學(xué)腐蝕而且造價(jià)比高鎳合金低，所以許多濕法脫離系統(tǒng)裝置都選擇使用玻璃鋼，已取得了很好的效果。根據(jù)國外資料介紹，玻璃鋼已在濕法脫硫系統(tǒng)的以下方面獲得了成功的應(yīng)用：吸收塔塔體、石灰溶解槽、集液器、除霧器、漿液輸送管道、煙道煙囪等。

（2）由于玻璃鋼內(nèi)表光滑，不易積垢，耐磨耐酸，所以在流速很高及顆粒物濃度較高的區(qū)域通常都有比較好的效果。玻璃鋼系列的防腐材料在國內(nèi)市場上比較常見的有：環(huán)氧樹脂，改性的有OM特種防腐涂料。

橡膠在國內(nèi)市場上比較常見的有硅橡膠——聚脲。但該產(chǎn)品不耐高溫，防水防酸性能*，不利于燃煤機(jī)組長時(shí)間直排。

玻璃磷片由于玻璃鱗片的主要填充材料是SiO，其耐溫性、耐酸性*。在市場上比較常見的有：泡沫玻璃磚和玻璃鱗片。 

耐酸膠泥用途

用于濕法脫硫耐酸磚內(nèi)筒煙囪內(nèi)襯防腐。涂層耐溫性及耐酸性能好、附著力強(qiáng)、使用壽命長（20年以上），可以承受高低溫?zé)煔獾拈L期沖刷和急熱急冷工況下的長期作用，是濕法FGD后排放凈煙氣的煙囪內(nèi)襯防腐的涂料材料。

特性

耐酸膠泥涂料是以高硅粉、分散劑、固定劑以及細(xì)粒料等為原料，按一定比例科學(xué)配制而成，它具有以下優(yōu)良特性：優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)，耐高溫濕態(tài)腐蝕性氣體性能；極低的水蒸氣滲透率、硬化收縮率低、線膨脹系數(shù)低；能承受高低溫?zé)煔獾拈L期沖刷和急熱急冷之工況；及佳的耐磨性；良好的粘接性；常溫硬化，成型施工簡單、修補(bǔ)容易。