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金属高温腐蚀原理及应对

更新日期:2017年8月7日 大字 小字
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金属高温腐蚀原理及应对

      

    在低温下,金属的腐蚀多是湿腐蚀,即液体电解质溶液中发生的腐蚀。在高温状态下,金属是在干燥气体和高温气体中产生的,最常见的腐蚀是高温氧化腐蚀。现代化的冶金工业、炼油和石化工业、航空航天工业、核电和火电工业、热处理工业、汽车工业、纸浆和造

纸等行业都大量存在着高温氧化问题,高温腐蚀防护的需求对涂料工业提出了全新的要求。

 (一)高温氧化

    高温氧化的第一步是氧吸附在金属表面上随后是氧化物形核和晶核长大,生成覆盖金属基体的连续氧化膜。膜厚的增加,微裂纹、宏观裂纹和孔洞等缺陷就可能在膜中发展,而使氧化膜失去保护性。缺陷的存在也使氧可以很容易地到达金属基体而引起进一步的氧化。

    氧化膜所提供的保护程度的一个重要参数是PB  (Pilling-Bedworth)比,即生成氧化物的体积与所消耗的金属体积比.当PB比稍大于1时,耐氧化性最为理想。

  此外,保护性高的氧化膜应具有高熔点、低蒸气压,膨胀系数应接近于金属的膨胀系数,还要具有良好的抗破裂高温塑性、低电导率、对金属离子和氧的低扩散系数等。

    金属在高温气体中的腐蚀也是一个电化学过程,阳极反应是金属离子化,它在膜与金属界面发生,可以看作是阳极。阴极反应(氧的离子化)是在膜与气体界面发生,那里相当于阴极。电子和离子(金属离子和氧离子)在膜中两极之间流动金属基体的电化学反应

M十1/2 O₂→MO,可以通颜个基本的、独立的反应进行。

  阳极反应:      M→M2+十2e-

  阴极反应:     1/2 O₂+ 2e- →O2-

    与低温湿腐蚀相比,两者较为相似。但是两者还是有区别的,在电解质溶液中金属与水结合为水合离子,氧变成O H-的反应也需要水或水合离子参加;在高温腐蚀中,氧则直接离子化。

 (二)硫化

    除了高温氧化腐蚀外,硫化也是高温腐蚀的一种机理。硫化与含硫化合物污染的存在有很大关系。在炼油工业中,由于有机硫化合物如硫醇、多硫化物以及元素硫等,在所有原油中都以不同浓度存在着。在精炼过程中,它们都部分地转化硫化氢。在260~288℃时,当有氢存在时硫化氢变得极具腐蚀性。提高温度和硫化氢含量一般会导致更快的破坏速率。当温度升高55℃时,硫化速率将会加倍。在火力发电厂的脱硫装置中,烟道中存在着含SO2的酸性气,.同时温度高达140 ~180℃,需要使用特殊的衬里材料乙烯醋玻璃鳞片涂料。

 (三)碳化

    高温下当金属暴露在一氧化碳、甲烷、乙烷或其它碳氢化合物中时,会发生碳化。碳化通常只在815℃以上的温度范围时才会发生。在石化工业中,碳化比较普遍,比如乙烯裂解炉的炉管温度高达1150℃

 (四)粉化

      金属的粉化也是高温腐蚀的一种形式,它与碳化有关,其腐蚀产物为细小的粉末,它们由碳化物、氧化物和石墨组成。腐蚀形态为局部点蚀或相对均匀的腐蚀破坏。金属发生碳化的典型温度区间是425一815℃。金属粉化一般与富含一氧化碳和氢的气流有关。

 (五)其它高温腐蚀

      除了以上高温腐蚀机理和现象外,还有氮化、气态卤素腐蚀和熔盐腐蚀等,以及高温腐蚀表面形成的燃灰或盐的沉积,又会导致保护性表面氧化物的破坏和高速腐蚀。

     上面分析了高温腐蚀的原理,北京泽马新技术有限公司针对不同温度、不同腐蚀物质、不同使用工况退出了不同的功能的防腐涂料。

     用于300-800℃区间防腐A05高温防腐涂料是应用IPN互传网络结构无机聚合物防腐涂料,所有填料均由耐热、不燃的无机物组成。基料中含有大量-OH活性基团,它与填料中的活性组分及钢铁活性表面快速反应,生成三维结构的无机聚合物,将涂层与钢铁基体连成一体,形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层,特别适用于工作在高温,腐蚀环境下的钢铁结构的长效防护。主要适用于高温钢结构、高温设备、蒸汽管道、石油裂解装备、发动机部件及排气管等高温环境下防腐蚀作用。

主要特点

实现常温下自固化。

防腐性能好,使用寿命长。

涂层硬度高,抗擦伤,抗冲击。

耐老化,耐盐雾,涂层与基体结合力强。

用于800-1750℃区间防腐A07无机耐高温防腐涂料是一种水基无机耐热涂料,基料和填料均由耐热、不燃的无机物组成。基料中含有大量OH活性基团,它与填料中的活性组分及钢铁活性表面快速反应,生成三维结构的无机聚合物,将涂层与钢铁基体连成一体,形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层,特别适用于工作在高温,腐蚀环境下的钢铁结构的长效防护。用于高硫腐蚀环境下的石化工程、电厂烟道、脱硫塔等设备的高温防腐、防硫化、耐磨ZM-9901A24高温耐磨耐蚀涂料。具有防腐、耐磨、抗冲击性等复合功能;涂层与基材具有良好的附着力,涂层不易脱落;涂层使用寿命长,耐久性好,损坏的涂层可以方便地进行修补。

主要特点 

长效防腐:极好的耐蚀性及耐湿性,抗烟气水蒸气中H2S、SO2、等介质腐蚀。 

超强的附着力:涂层与基体结合力极强,涂料组合物中含有的金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体,帮助涂层形成一个致密的界面过渡层,使其综合热力学性质与基体相匹配。

耐高温:本产品的基料和填料均有耐高温的无机物组成,耐热600℃.,瞬间温度800℃。

超级耐磨:多种组分组成的陶瓷功能填料,相互协同赋予了涂层优异的耐磨、防腐性能。运用耐磨机理及相互协同的功能赋予了特别耐磨、增强涂层附着力,克服了因涂料固化体积收缩而产生的应力。 

使用寿命长:涂层使用寿命长,耐久性好,损坏的涂层可以方便地进行修补。在制备、涂装和形成涂层过程中对环境无污染。

防止焦油附着 焦油通常是粘附在内壁,并不断沉积,形成沉淀层。这种吸附力的大小决定于焦油与内壁之间的表面润湿性。而本涂料云层交替排列的共聚物,使涂层表面呈现低的表面能和超低摩擦系数,可以使焦油与表面之间处于不润湿状态,有效防止焦油的附着。

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