1.材料腐蚀类型

  材料腐蚀是指材料受其周围环境介质的化学、电化学和物理作用下引起失效破坏的现象。

1）金属材料腐蚀

  金属材料腐蚀是指材料和周围环境发生化学或电化学作用，由元素状态转变为离子状态，导致金属性能和本质变坏的过程。

2）非金属材料腐蚀

  非金属材料腐蚀是指非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理作用下，出现老化、龟裂、腐烂和破坏的现象。

2.金属腐蚀的分类和特点

1）按腐蚀的破坏形式分类和特点

  按腐蚀的破坏形式可以分为全面腐蚀、局部腐蚀。
  （1）全面腐蚀是指腐蚀发生在金属材料整个表面，其结果是导致整个金属材料减薄。全面腐蚀又可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。全面腐蚀的特点如下：
  ① 金属材料各部位腐蚀速率接近。
  ② 金属表面比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形态差别。
  ③ 金属表面允许均有一定程度的不均匀性。
  （2）局部腐蚀是指腐蚀破坏集中发生在金属材料表面的特定局部位置，而其他大部分区域腐蚀十分轻微，甚至未发生腐蚀。局部腐蚀又可分为点蚀（孔蚀）、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀。局部腐蚀的特点如下：
  ① 腐蚀发生在金属的某一特定部位。
  ② 阳极区与阴极区可以截然分开。
  ③ 次生产物可在阴阳极交界的第三点形成。

2）按腐蚀的机理分类和特点

  按腐蚀的机理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
  （1）化学腐蚀是指金属与环境介质直接发生化学反应而使金属性能降低、本质变坏的过程。如金属在热处理过程中造成高温氧化腐蚀的现象，其特点是腐蚀过程中只是单纯的化学反应，无电流产生，腐蚀产物直接覆盖在发生腐蚀的地方。
  （2）电化学腐蚀是指金属与环境介质发生电化学作用而引起的金属腐蚀，其特点是有电流产生。
  （3）物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。在液态金属中可发生物理腐蚀。例如：用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解而损坏。

3.金属材料的防腐蚀方法

  金属材料防腐蚀就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀的金属物品，来达到延长其使用寿命的目的。防腐蚀的方法主要有：介质处理、覆盖层、电化学保护、添加缓蚀剂。

1）介质处理

  包括去除介质中促进腐蚀的有害成分，调节介质的pH值及改变介质的湿度等。
  例如：锅炉给水的除氧；在管道输送原油前，必须脱出原油中水及其他腐蚀性成分。

2）覆盖层

  金属表面覆盖层是指在金属表面喷、衬、渗、镀、涂一层耐蚀性较好的金属或非金属物质，使被保护金属表面与介质隔离，降低金属腐蚀的速度。设备及管道覆盖层主要有下列几种形式：
  （1）涂料涂层
  是以各种非金属涂料涂覆形成的涂层，例如：以环氧树脂类涂料涂覆形成的环氧涂层、以聚氨酯类涂料涂覆形成的聚氨酯涂层等。涂料涂层一般比较薄，常用于设备及架空管道的防腐。
  （2）金属涂层
  是利用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面金属覆盖层。金属涂层常用于设备或储罐的外壁防腐。
  （3）衬里
  ① 衬里是一种综合利用不同材料的特性、具有较长使用寿命的防腐方法。根据不同介质条件，在金属设备及管道内衬金属或非金属材料，将其金属表而与工艺介质隔开，防止金属的腐蚀。对于温度、压力较高的场合，可衬耐蚀金属，如不锈钢、钛、铜、铝等。
  ② 常用非金属衬里方法；块材衬里、纤维增强塑料村里、橡胶衬里、塑料衬里、玻璃鳞片衬里、铅衬里、喷涂聚脲衬里、氯丁胶乳水泥砂浆衬里等。
  例如：管道防腐层用于土壤、淡水、海水等腐蚀性较强环境中的钢质管道，对覆盖层的防腐性能要求较高，通常称为管道防腐层。常用类型有：三层聚乙烯防腐层、环氧粉末防腐层、环氧煤沥青防腐层等。

3）电化学保护

  电化学保护是利用金属电化学腐蚀原理对设备或管道进行保护，分为阳极保护和阴极保护两种形式。例如：硫酸设备等化工设备和设施可采用阳极保护技术；埋地钢质管道、管网以及储罐常采用阴极保护技术。

4）添加缓蚀剂

  在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法，称为缓蚀剂保护。例如：加入乌洛托品等缓蚀剂可减轻炼油装置的腐蚀。

4.防腐蚀施工方法

1）表面处理

  表面处理是指在涂装前，除去工件表面附着物、生成的氧化物以及提高表面粗糙度，提高工件表面与涂层的附着力或赋予表面以一定的耐蚀性能的过程，又叫前处理。表面处理的质量等级包括两个方面，即除锈等级及表面粗糙度。
  （1）钢材表面锈蚀程度
  钢材表面的锈蚀程度分别以A、B、C和 D四个锈蚀等级表示。
  ① A——大面积覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面。
  ② B——已发生锈蚀，并且氧化皮已开始剥落的钢材表面。
  ③ C——氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且在正常视力观察下可见轻微点蚀的钢材表面。
  ④ D——氧化皮已因锈蚀而剥落，并且在正常视力观察下可见普遍发生点蚀的钢材表面。
  （2）表面处理方法
  ① 表面处理方法有清洗（化学处理）、动力除锈、喷（抛）射除锈、酸洗等。
  ② 化学处理包括：脱脂、化学脱脂、浸泡脱脂、喷淋脱脂、超声波脱脂、转化处理。
  ③ 动力除锈包括手工和动力工具两种。手动工具包括钢丝刷、粗砂纸、铲刀、刮刀或类似的手工工具。动力工具包括旋转钢丝刷、电动砂轮或除锈机等。
  ④ 喷（抛）射处理包括：干喷射、湿喷射、喷砂、喷丸、喷粒。
  ⑤ 转化处理包括：磷化、铬酸盐钝化、钝化。
  （3）表面处理方法应考虑的因素
  ① 待处理表面的状况；表面处理的范围是全部还是局部；要求达到的表面处理等级。
  ② 拟选用方法的可行性；例如操作条件、卫生、安全和环境条件能否满足要求，能否在规定期限内完成表面处理作业等。
  ③ 拟采用的涂料配套体系。
  （4）表面处理等级应考虑的因素
  ① 待处理表面的状况；表面处理的范围是全部还是局部。
  ② 拟采用的涂料配套体系；涂装后表面所处环境的腐蚀性。
  ③ 为达到一定表面处理等级所需采用的表面处理方法的可行性。
  （5）清洗处理技术要点
  ① 清洗前需要对金属表面进行预处理：用刚性纤维刷或钢丝刷除掉金属表面的松散物，并刮掉附着在钢材表面上较厚的油或油脂。
  ② 采用溶剂、乳剂或碱性清洗剂擦洗、喷洗、浸泡掉金属表面上可见的油、油脂、灰土、润滑剂和其他可溶污物。最后一遍擦洗、喷洗、浸泡可采用干净的溶剂。
  ③ 金属表面附着物较重时，也可采用去污剂或洗涤剂与蒸汽一同用作蒸汽清洗，之后再用蒸汽或淡水去除钢材表面上的有害残留物。
  （6）工具除锈技术要点
  工具除锈可分为手动和动力工具除锈两种。
  ① 手动除锈。采用清洗或设计规定的其他方法，除掉金属表面可见的油、油脂和积垢，用冲击性手动工具除掉金属表面上分层锈和焊接飞溅物，再用钢丝刷、粗砂纸、铲刀或类似手工工具，除掉金属表面所有附着物。
  ② 动力工具除锈。用由动力驱动的旋转式或冲击式除锈工具，如旋转钢丝刷、砂轮等除去金属表面上的分层锈或焊接飞溅物以及松动的氧化皮、疏松的锈和表面附着物。在动力工具不能到达的金属表面，采用手动工具进行补除锈。采用动力工具除锈应注意不可损伤金属表面。
  ③ 工具处理分为St2 级、St3 级两个质量等级。
  （7）喷射除锈技术要点
  ① 应根据金属的钢号、种类、原始锈蚀程度、涂料的类型、除锈方法以及涂装所要求的表面粗糙度选择磨料。常用的磨料有铸钢丸、铸铁丸、铸钢砂、铸铁砂及钢丝段等。
  ② 敞开式干喷射是用压缩空气通过喷射清洁干燥的磨料进行除锈，所用的压缩空气应是无油、干燥的，且金属表面的温度应高于露点以上3℃。
  ③ 封闭式循环喷射是采用封闭式循环磨料系统，用干燥、无油压缩空气通过喷嘴喷射磨料进行金属表面的除锈。
  ④ 封闭式循环抛射是采用封闭式循环磨料系统，用离心式叶轮抛射磨料进行金属表面的除锈。
  ⑤ 湿喷射是采用压缩空气通过喷嘴喷射掺水的非金属磨料，喷射用水中应掺入足量的缓蚀剂，否则喷射后应采用淡水冲洗，并做防锈处理。若冲洗后表面有残留物时，应用刷子做补充清理。
  ⑤ 喷射处理分为Sa1级、Sa2级、Sa2.5级、Sa3级四个质量等级。
  （8）酸洗除锈技术要点
  ① 酸洗处理前，金属表面采用工具或喷射除锈除掉表面上大部分氧化皮、锈和旧涂层，以缩短酸洗除锈时间。
  ② 将金属表面浸入常温酸洗液中，直至氧化皮和锈全部除掉。酸洗液中应加入足够缓蚀剂，以减少对金属的腐蚀。金属表面达到要求后，用淡水充分冲洗干净。然后分别浸入磷化液和钝化液进行磷化和钝化处理。酸洗液中溶入铁的含量不超过10%。
  ③ 酸洗后的金属表面应用干净的高压空气吹于水分，且不应码垛堆放。

2）涂料涂层防腐施工方法

  （1）刷涂法
  刷涂法是一种最简单的手工涂装方法。采用刷涂法施工的主要优点：漆膜渗透性强，可以深入到细孔、缝隙中；工具简单，投资少，操作容易，适应性强；对工件形状要求不严，节省涂料等。缺点：该施工方法劳动强度大，生产效率低，涂膜易产生刷痕，外观欠佳。因此，刷涂法常用于小面积涂装。
  （2）滚涂法 滚涂法是先将滚子（空心圆柱形，表层粘有纤维）在涂料中湿润，再将涂料滚涂到所需的表面。滚涂法适用于较大面积工件的涂装，较刷涂法效率高。
  （3）空气喷涂法
  ① 空气喷涂法利用专门的喷枪工具以压缩空气把涂料吸入，由喷枪的喷嘴喷出并使气流将涂料冲散成微粒射向被涂基体表面，并附着于基体表面。
  ② 空气喷涂法是应用最广泛的一种涂装方法，几乎可适用于一切涂料品种，该方法的最大优点：可获得厚薄均匀、光滑平整的涂层。缺点：涂料利用率较低，对空气的污染也较严重。
  （4）高压无气喷涂法
  ① 高压无气喷涂是使涂料通过加压泵加压后经喷嘴小孔喷出，涂料高速离开喷嘴扩散成极细的颗粒而涂敷于工件表面。
  ② 高压无气喷涂法优点：克服了一般空气喷涂时，发生涂料回弹和大量漆雾飞扬的现象，不仅节省了漆料，而且减少了污染，改善了劳动条件；工作效率较一般空气喷涂提高了数倍至十几倍；涂膜质量较好，适宜于大面积的物体涂装。

3）金属涂层防腐施工方法

  （1）金属热喷涂类型
  根据热源的不同，一般将金属热喷涂分为燃烧法和电加热法两大类。
  （2）金属热喷涂工艺
  金属热喷涂工艺包括基体表面预处理、热喷涂、后处理、精加工等过程。
  （3）金属热喷涂用材
  金属热喷涂采用的金属材料多是锌、锌铝合金、铝和铝镁合金，分为金属丝和金属粉末两种形式。
  （4）金属热喷涂设备
  虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异，但其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。

4）衬里防腐施工方法

  （1）块材衬里
  块材衬里施工采用胶泥衬砌法，在设备、管道及管件的内壁，采用胶泥衬砌耐腐蚀砖板等块状材料，将腐蚀介质与金属表面隔离。常用胶泥主要有水玻璃胶泥和树脂胶泥。
  （2）纤维增强塑料衬里
  纤维增强塑料村里是指以树脂为胶粘剂、以纤维及其织物为增强材料铺贴或喷射而形成的设备、管道衬里层。
  ① 铺贴法。用手工糊制贴衬纤维增强塑料，可连续施工或间断施工。其中，纤维增强酚醛树脂衬里应采用间断法施工。纤维增强材料的涂胶可以采用刷涂法，也可采用浸揉法处理。
  ② 喷射法。首先在处理后的基体表面均匀喷涂封底胶料，再将增强纤维无捻粗纱切成小段，与树脂一起喷到基体表面，喷射后采用辊子将沉积物压实。
  （3）橡胶村里
  橡胶衬里施工是采用粘贴法，把加工好的整块橡胶板利用胶粘剂粘贴在金属表面上，接口以搭边方式粘合。橡胶村里包括加热硫化橡胶衬里、自然硫化橡胶衬里和预硫化橡胶衬里。
  （4）塑料衬里
  塑料衬里是采用塑料板材或管材，以焊接、粘贴等方法衬砌在设备或管道的内表面。常用塑料衬里工程包括软聚氯乙烯板衬里设备、氟塑料衬里设备和塑料衬里管道。
  （5）铅衬里
  铅衬里的方法分为衬铅与搪铅两种。铅衬里适用于常压或压力不高、温度较低和静载荷作用下工作的设备；真空操作的设备、受振动和有冲击的设备不宜采用。例如：铅衬里常用在制作输送硫酸的泵、管道和阀等设施的衬里上。
  （6）氯丁乳胶水泥砂浆衬里
  氯丁乳胶水泥砂浆衬里采用整体面层涂覆的方式。输水钢管通过离心机或管道喷涂机在钢管内壁形成水泥涂层，主要是延长给水管道的使用寿命，保护水质，提高管道输水能力。考虑到设备、管道内部空间狭窄，只适用于内部结构简单的设备、管道。设备、管道内部结构复杂的，施工困难、质量难以保证的，不宜选用水泥砂浆衬里。

5）阴极保护施工方法

  （1）强制电流阴极保护系统
  ① 强制电流阴极保护系统由4部分组成：电源设备、辅助阳极、被保护管道与附属设施。电源设备可选用整流器、恒电位仪、太阳能电池、CCVT电源系统、热电发生器等设备，国内恒电位仪应用广泛。常用辅助阳极材料有高硅铸铁阳极、石墨阳极、钢铁阳极、导电聚合物阳极和金属氧化物阳极等。
  ② 施工方法：电源设备的机壳应接地，安装环境应与使用环境相匹配。电源设备所用外部电源应设置独立的配电箱。辅助阳极地床根据埋设深度不同可分为：浅埋阳极地床和深井阳级地床。阳极四周宜填充焦炭、石墨等填充料。被保护的设备、管道与电缆的连接宣采用铝热焊或铜焊。应在地面安装测试桩以检测阴极保护技术参数。
  （2）牺牲阳极阴极保护系统
  ① 牺牲阳极阴极保护系统由3部分组成：牺牲阳极、被保护管道与附属设施。常用牺牲阳极材料包括：镁及镁合金阳极、锌及锌合金阳极、铝合金阳极和镁锌复合式阳极，其中铝合金阳极主要用于海洋环境中管道或设备的牺牲阳极保护。牺牲阳极结构形式可选用棒状、带状。
  ② 施工方法：为了降低牺牲阳极的消耗率，提高阳极的电流效率，需在牺牲阳极周围填充填包料。牺牲阳极的填包料由石膏粉、膨润土、工业硫酸钠组成，其质量百分比为75:20:5。填包料可以在工厂预组装或现场配制。牺牲阳极的电缆应通过测试装置与被保护对象实现电连接。棒状牺牲阳极可采用单支埋设或多支成组埋设两种方式，按轴向和径向分为立式和水平式两种。带状牺牲阳极应根据用途和需要与被保护对象同沟敷设或缠绕敷设。