阀门腐蚀原因及防腐措施解析

腐蚀是造成阀门损坏的重要因素之一，在阀门防护中，阀门防腐是需要考虑的重要问题。什么是阀门腐蚀？如何预防阀门腐蚀？选择耐腐蚀阀门的依据是什么？一起来看看吧！

阀门腐蚀形式

金属的腐蚀主要由化学腐蚀和电化学腐蚀引起，而非金属材料的腐蚀一般是由直接的化学和物理作用引起的。

1.化学腐蚀

周围介质不产生电流，直接与金属发生化学反应，引起金属的破坏，例如高温干气体、非电解质溶液对金属的腐蚀。

2.电化学腐蚀

当金属与电解质接触时，会产生电子流动，使金属因电化学作用而遭到破坏，这是腐蚀的主要形式。

常见的酸碱和盐溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、不锈钢的点腐蚀和缝隙腐蚀等均属于电化学腐蚀。

电化学腐蚀不仅发生在两种能发生化学反应的物质之间，还可能由于溶液的浓度差、周围氧气的浓度差、物质结构的细微差别等引起的电位差，获得腐蚀的动力，使电位低、处于正极板位置的金属造成破坏。

9.防腐措施

1、根据腐蚀介质选择耐腐蚀材料

在实际生产中，介质的腐蚀情况十分复杂，即使同一种介质所采用的阀门材料相同，由于介质浓度、温度、压力不同，介质对材料的腐蚀也会有所不同，介质温度每升高10℃，腐蚀速度约增大1～3倍。

介质的浓度对阀门材料的腐蚀影响很大，例如铅在浓度较低的硫酸中腐蚀较轻，但浓度超过96%时腐蚀急剧增加。相反，碳钢在硫酸浓度为50%左右时腐蚀最严重，但浓度增加到6%以上时腐蚀急剧下降。

例如铝在浓度80%以上的浓硝酸中腐蚀性很强，但在中、低浓度硝酸中腐蚀更为严重；不锈钢虽然耐稀硝酸性很强，但在浓度95%以上的浓硝酸中腐蚀更为严重。

从以上事例可以看出，正确选择阀门材料，应根据具体情况，分析影响腐蚀的各种因素，并按照有关防腐手册进行选材。

2.使用非金属材料

非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，只要阀门的工作温度、压力符合非金属材料的要求，不但可以解决腐蚀问题，而且可以节省贵重金属。

阀门的阀体、阀盖、衬里、密封面等通常采用非金属材料制成，至于垫片、填料等，也主要采用非金属材料制成。

阀门内衬采用聚四氟乙烯、氯化聚醚等塑料和天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等橡胶制成，阀体、阀盖则采用普通铸铁、碳钢制成，保证了阀门的强度，并防止阀门受到腐蚀。

夹管阀也是利用橡胶优良的耐腐蚀性能和优良的变形性能而设计的，现在越来越多地使用尼龙、聚四氟乙烯等塑料，并用天然橡胶、合成橡胶制作各种阀门的各种密封面和密封圈。

这些用作密封面的非金属材料不仅耐腐蚀性能好，而且密封性能好，特别适合在带有颗粒的介质中使用，当然它们的强度和耐热性比较低，应用范围受到限制。

柔性石墨的出现，使非金属进入高温领域，解决了长期存在的填料、垫片泄漏问题，同时它还是良好的高温润滑剂。

常见非金属材料适用工况：

3.金属表面处理

阀门连接螺钉通常采用镀锌、镀铬、氧化（发蓝）等处理，以提高其耐大气和介质腐蚀的性能。其他紧固件除上述处理方法外，还根据情况采用磷化等表面处理。

常采用渗氮、渗硼等表面工艺提高其耐腐蚀、耐磨性能，38CrMoAlA材质的阀瓣，渗氮层厚度≥0.4mm。

广泛采用氮化、渗硼、镀铬、镀镍等表面处理工艺，提高其耐蚀性、耐腐蚀性和耐磨性。

不同的阀杆材料和工作环境应适用不同的表面处理。与大气、水汽介质及石棉填料接触的阀杆，可采用镀硬铬和气体氮化工艺（不锈钢不宜采用离子氮化工艺）；硫化氢气氛环境中的阀门，采用电镀高磷镍镀层，防护性能较好；38CrMoAlA采用离子、气体氮化也能耐腐蚀，但不宜镀硬铬；2Cr13经调质处理后能耐氨腐蚀，碳钢采用气体氮化也能耐氨腐蚀，而所有磷镍镀层均不耐氨腐蚀；38CrMoAlA材料经气体氮化后，耐腐蚀性能优良，综合性能优良，多用于制作阀杆。

它还通常镀铬以提高其耐腐蚀性并装饰阀门。

4.热喷涂

热喷涂是一种制备涂层的工艺，已成为材料表面保护的新技术之一。

它是利用高能量密度热源（气体燃烧火焰、电弧、等离子弧、电热、气体爆炸等）将金属或非金属材料加热熔融，然后以雾化形式喷射到已预处理好的基面上，形成喷涂层，或同时加热基面，使涂层再次熔化在基面上，形成喷焊层的表面强化工艺。

大多数金属及其合金、金属氧化物陶瓷、金属陶瓷复合材料以及硬质金属化合物都可以采用一种或多种热喷涂方法在金属或非金属基体上涂覆涂层。

热喷涂可以提高其表面的耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能，延长其使用寿命。热喷涂特种功能涂层具有隔热、绝缘（或异电）、耐磨密封、自润滑、热辐射、电磁屏蔽等特殊性能。热喷涂可用于零件的修复。

5.喷漆

油漆是应用最广泛的防腐方法，是阀门产品上不可缺少的防腐材料和识别标志。

油漆也是一种非金属材料，通常由合成树脂、橡胶浆、植物油、溶剂等制成，覆盖在金属表面，隔绝介质与大气，达到防腐的目的。

油漆主要用于水、盐水、海水、大气等腐蚀不太强的环境。阀门内腔经常涂刷防腐油漆，以防止水、空气等介质对阀门的腐蚀。油漆调配成不同的颜色，以表明所用材料优良。阀门喷漆，一般半年至一年一次。

6.添加缓蚀剂

腐蚀抑制剂如何控制腐蚀？它促进电池的极化。

缓蚀剂主要用在介质和填料中。在介质中加入缓蚀剂，可以减缓设备和阀门的腐蚀。例如，铬镍不锈钢在无氧硫酸中，在很大的溶解度范围内发生热解，腐蚀严重。但加入少量的氧化剂如硫酸铜或硝酸，可使不锈钢变成钝态，在表面形成一层保护膜，阻止介质的侵蚀。在盐酸中，如果加入少量的氧化剂，可以减轻钛的腐蚀。

阀门试压常采用水作为试验介质，易对阀门造成腐蚀，在水中添加少量亚硝酸钠，可防止水对阀门的腐蚀。

石棉填料含有氯化物，对阀杆有很强的腐蚀性。可用蒸馏水冲洗以降低氯化物含量，但此方法难以实施，不能广泛推广。酯类适用于特殊需要。

为了保护阀杆，防止石棉填料的腐蚀，在石棉填料内的阀杆上涂有缓蚀剂和牺牲金属。缓蚀剂由亚硝酸钠和铬酸钠组成，能在阀杆表面形成钝化膜，提高阀杆的耐腐蚀性能；溶剂能缓慢溶解缓蚀剂，并起润滑作用；

锌粉加入石棉中作为牺牲金属，其实锌也是一种缓蚀剂，它能先和石棉中的氯化物结合，大大减少氯化物与阀杆金属接触的机会，从而达到防腐的目的。如果在涂料中加入红丹、钙铅等缓蚀剂，喷涂在阀门表面，可以防止大气腐蚀。

7.电化学保护

电化学保护有两种类型：阳极保护和阴极保护。

如果用锌来保护铁，锌就会腐蚀，锌称为牺牲金属。在生产实践中，很少采用阳极保护，而采用阴极保护较多。这种阴极保护方法用于大型阀门和重要阀门，是一种经济、简便、有效的方法。在石棉填料中加入锌来保护阀杆也是一种阴极保护方法。

8.控制腐蚀环境

所谓环境，有广义和狭义之分，广义的环境是指阀门安装周围环境及阀门内部流动的介质；狭义的环境是指阀门安装周围的条件。

大多数环境是无法控制的，生产工艺也不能任意改变。只有在不损害产品、工艺等的前提下，才可以采取环境控制手段，如锅炉水除氧、炼油工艺中碱调pH值等。从这个角度看，上述添加缓蚀剂、电化学保护等也属于控制腐蚀环境。

大气中充满着粉尘、水汽、烟雾，特别是在生产环境中，设备排出的烟尘、卤素、有毒气体、细小粉末等都会对阀门造成不同程度的腐蚀。

操作人员应按照操作规程中的规定，定期对阀门进行清洗、吹扫，定期加油。这是控制环境腐蚀的有效措施。在阀杆上安装防护罩、在地阀上设置地井、在阀门表面喷洒油漆等，都是防止腐蚀性物质腐蚀阀门的方法。

环境温度升高、空气污染，特别是处于密闭环境中的设备和阀门，会加速其腐蚀，应尽可能采用开放式车间或采用通风降温措施，减缓环境腐蚀。

9.改进加工工艺和阀门结构

阀门的防腐防护是从设计开始就要考虑的问题，结构设计合理、工艺方法正确的阀门产品无疑对减缓阀门的腐蚀起到很好的作用。

因此设计、制造部门应对那些结构设计不合理、工艺方法不正确、易产生腐蚀的零部件进行改进，使其适合各种工况条件下的使用要求。

阀门零部件防腐注意事项

1.气门杆的腐蚀与防护

阀体的腐蚀损坏主要是由于腐蚀介质造成的，而阀杆的腐蚀问题主要是由于填料造成的。

不仅腐蚀介质会腐蚀阀杆，蒸汽、水也会使阀杆与填料接触处产生斑点。特别是仓库存放的阀门，还会发生阀杆点蚀。这是阀杆上填料的电化学腐蚀。

现在应用最广泛的填料是以石棉为原料的填料，石棉材料中含有一定量的氯离子，还有钾、钠、镁等离子，这些都是腐蚀因素。

阀门在存放过程中不要加填料，不加填料，阀杆就不会发生电化学腐蚀，阀门可长期存放而不发生腐蚀。

阀杆经过表面处理，如镀铬、镀镍、渗氮、渗硼、镀锌等。

减少石棉杂质。用蒸馏水清洗可以降低石棉中的氯含量，从而降低其腐蚀性。

在石棉盘根中添加缓蚀剂，这类缓蚀剂可以抑制氯离子的腐蚀，例如亚硝酸钠。

在石棉中添加牺牲金属。这是一种电位比阀杆低的金属作为牺牲。这样氯离子的腐蚀会首先发生在牺牲金属上，从而保护阀杆。也可以使用锌粉等金属作为牺牲金属。

采用聚四氟乙烯保护。聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性和介电性能。电流不能通过它。如果石棉填料用聚四氟乙烯浸渍，腐蚀会减少。也可以用聚四氟乙烯生带包裹石棉填料，然后将其装入填料函中。

提高加工光洁度也可以减少电化学腐蚀。

2.关闭件的腐蚀与防护

关闭件经常受到流体的冲刷，加速了腐蚀，尽管有些阀瓣采用了较好的材质，但其腐蚀速度仍然比阀体快。

上下关闭件常采用螺纹与阀杆、阀座连接，连接处较一般部位缺氧，易形成氧浓差电池，造成腐蚀损坏。

有些关闭件的密封面是压入式的，由于配合过松，间隙很小，可能会产生氧浓差电池腐蚀。

尽量使用耐腐蚀材料。关闭件重量很小，但在阀门中起着关键作用。只要耐腐蚀，使用稍微贵一点的材料也没关系。

改进关闭件结构，减少流体的冲蚀。改进连接结构，避免形成氧浓差电池。

在200℃以下的阀门中，在关闭件接缝处、密封面接缝处采用聚四氟乙烯生带作填充料，可减少这些部位的腐蚀。

在考虑耐腐蚀性能时，还应注意关闭件材料的耐冲蚀性能，关闭件应采用耐冲蚀能力强的材料。

耐腐蚀阀门的选择要点

对于在腐蚀介质条件下工作的阀门，防腐是化工设备最关键的一环，如果化工阀门的金属材料选择不正确，轻则造成设备损坏，重则引发事故甚至灾难。

一些常用化工介质如何选择耐腐蚀阀门？

1.硫酸介质

硫酸作为强腐蚀介质之一，是重要的工业原料，用途十分广泛。不同浓度、不同温度的硫酸对材料的腐蚀差别很大。对于浓度大于80%、温度小于80℃的浓硫酸，碳钢、铸铁耐蚀性较好，但不适用于高速流动的硫酸，不适宜用作阀门材料。

普通不锈钢如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)在硫酸介质中的用途也有限。

因此输送硫酸的阀门通常采用高硅铸铁（铸造和加工难度大）和高合金不锈钢（20号合金）制造。氟塑料耐硫酸性好，使用衬氟泵阀（F46）是更经济的选择。如果压力过高，温度升高，塑料阀门的使用就会受到影响，只能选择陶瓷球阀，而陶瓷球阀的价格要比塑料阀门贵很多。

2.盐酸介质

大多数金属材料不耐盐酸腐蚀(包括各种不锈钢材料)，含钼高硅铁只能在50℃、30%以下的盐酸中使用。

相对于金属材料来说，大多数非金属材料对盐酸都有着良好的耐腐蚀性能，所以内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是输送盐酸的最佳选择。

但这样的介质温度如果超过150℃，或者压力大于16公斤，任何塑料（包括聚丙烯、氟塑料甚至聚四氟乙烯）就无法应对，目前市场上还没有理想的阀门。

不过可以试试新兴的陶瓷球阀，这种阀门的优点是自润滑、扭矩小、不易老化，寿命比普通阀门长很多，缺点是价格比塑料阀门高很多。

3.硝酸介质

大部分一般金属在硝酸中都会很快被腐蚀破坏。不锈钢是应用最广泛的耐硝酸材料，常温下对所有浓度的硝酸均有良好的耐腐蚀性能。值得一提的是，含钼不锈钢（如316、316L）对硝酸的耐腐蚀性能不但并不比普通不锈钢（如304、321）好，有时甚至还更差。

对于高温硝酸，通常采用钛及钛合金材料。

4. 醋酸盐培养基

它是有机酸中腐蚀性最强的物质之一，普通钢在各种浓度和温度的醋酸中都会发生严重的腐蚀，不锈钢是优良的耐醋酸材料，含钼的316不锈钢在高温稀醋酸蒸气中也能使用。

对于高温、高浓度醋酸或其他腐蚀性介质等要求较高的场合，可选用高合金不锈钢或氟塑料阀门。

5.碱（氢氧化钠）

在80℃以下、浓度30%以内的氢氧化钠溶液中，广泛使用钢材。许多石油化工装置在100℃、浓度75%以下时，仍采用普通钢材。虽然腐蚀增加，但经济性好。

普通不锈钢在耐碱溶液腐蚀性能上与铸铁相比并无明显优势，只要允许介质中混入少量铁元素，就不建议采用不锈钢。对于高温碱溶液，常采用钛及钛合金或高合金不锈钢。

6.氨水（氢氧化氨）

大多数金属和非金属在液氨和氨水（氢氧化氨）中只有轻微的腐蚀，只有铜和铜合金不宜使用。

7.氯（液氯）

大多数金属阀门对于氯气的腐蚀抵抗能力有限，特别是氯气和水混合时，包括各种合金阀门。在这种情况下PTFE阀门是一个非常好的选择，但是生产氯碱的化工厂会发现PTFE阀门使用一段时间后，扭矩增大，PTFE的老化问题就会凸显出来。在这种情况下，泄漏是致命的。

您可以考虑将原来的普通内衬PTFE阀门更换为内衬PTFE的陶瓷球芯，利用陶瓷的自润滑性能和PTFE的耐腐蚀性能，会收到完美的效果。

8.盐水（海水）

普通钢材在氯化钠溶液、海水和盐水中的腐蚀速度不是很高，一般需要涂层保护。

各类不锈钢也都具有很低的均匀腐蚀速度，但可能会因氯离子的存在而引起局部腐蚀，通常316不锈钢较好。

9. 醇类、酮类、酯类、醚类

常见的醇类介质有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮类介质有丙酮、丁酮等，酯类介质有各种甲酯、乙酯等，醚类介质有甲醚、乙醚、丁醚等，基本无腐蚀性，可采用常用材质，选用时应根据介质性质及相关要求合理选择。

还值得注意的是，酮、酯和醚可溶于多种类型的橡胶，因此在选择密封材料时要避免错误。