金属材料的表面腐蚀与防护措施分析

时间：2024-11-06

刘洁

（中国航发航空科技股份有限公司，四川成都 610503）

金属材料腐蚀现象是工业生产中的常见现象。导致金属材料出现腐蚀现象的影响因素较多，腐蚀类型较多，因而金属材料的表面腐蚀无法从根本上进行规避。为实现对于金属材料的有效防护，就必须结合金属材料所面临的腐蚀环境而采取一定的防护措施，从而达到提高金属材料耐腐蚀性的目的，保证工业生产的安全性。

1 金属材料的表面腐蚀原因分析

（1）电化腐蚀现象

电化腐蚀指的是金属材料与电解质之间发生化学反应而造成的腐蚀现象。压力容器在实际使用的过程中会因为某种因素而出现阴极区域，从而导致金属材料表面出现电化学电池，最终引发腐蚀现象[1-3]。

（2）均匀腐蚀现象

均匀腐蚀现象是一种危害程度较低的腐蚀现象，其主要表现形式为在金属材料的表面出现均匀的腐蚀点。通过对于金属材料的合理设计与配比即可达到预防均匀腐蚀现象的目的。

（3）应力腐蚀现象

应力腐蚀现象指的是金属在受到应力的影响下出现，导致金属材料的表面出现不同程度的腐蚀裂纹，且腐蚀裂缝会呈现出迅速扩散的情况。此外，应力腐蚀现象也是导致金属材料出现脆性破坏的主要原因。从实际情况来看，若金属材料所设计的应力值范围达到预定的标准范围之内，应力腐蚀对于金属材料的腐蚀影响则相对较小。但这一理论并不能应用于全部的金属材料，部分具有一定特殊性质的金属材料会因为腐蚀介质及温度的双重影响而出现应力腐蚀。

（4）点蚀现象

点蚀现象是一种具有局部性特征的腐蚀现象，其不仅会对金属设备的危害较大，且引发点蚀现象的因素较多，决定点蚀现象发生概率的主要因素在于金属材料的质量问题。

（5）晶间腐蚀现象

晶间腐蚀现象主要集中在晶粒的边界处，其在腐蚀过程中会按照特定的顺序进行腐蚀，即沿着晶粒边界向着深处进行腐蚀。晶间腐蚀现象会直接破坏晶粒之间的连接，导致金属材料的性能下降。从某种角度来看，晶间腐蚀对于金属材料表面影响的表现相对较小，但却会增加金属材料损坏的突然性，且其造成的破坏相对较大，会对金属设备造成致命的损坏。例如：在对出现晶间腐蚀的金属材料进行焊接处理时，当焊接的温度超过500℃时，金属材料的晶粒边界会出现碳化物，从而降低金属材料的寿命和使用性能。

（6）高温氧化腐蚀现象

高温氧化腐蚀现象属于化学腐蚀的一个类别，其指的是金属材料在温度较高的环境下出现氧化现象，其温度区间一般为400℃至800℃之间，在这个温度区间内，金属材料的氧化速度相对较高，其对金属材料的性能影响不容忽视。因此，在高温的环境下，一般会采取合金金属铭附着在金属材料的表面，其具有较为出色的抗高温氧化的效果，能够有效避免金属材料受到高温氧化腐蚀的影响。

2 金属材料表面腐蚀的防护措施分析

（1）涂料防腐技术

涂料防腐技术指的是在金属材料表面上涂抹一层防腐涂料，防腐涂料具有较好的密封性，可以将金属材料与腐蚀介质有效的隔离开来，避免金属材料与防腐介质直接进行接触，从而起到阻碍防腐介质影响的目的。涂料防腐技术使用便捷，见效较快，且应用成本较低，因而得到了广泛的使用。但是，其弊端也同样不容忽视。防腐涂料在使用的过程中会因为环境、时间等客观因素的影响而出现不同程度的老化现象，使用时间越长，环境温度越高，其老化速度也就越快。

因此，在应用涂料防腐技术的过程中，需要充分考虑到金属材料的工作环境，分析防腐涂料在工作环境中的老化速度。初次涂装之后，应当根据前期的老化速度分析，定期开展维护保养工作，且需要及时对金属材料表面进行喷砂除锈操作，并补充掉漆部位。鉴于石油化工产业的特殊性质，在使用涂料防腐技术时，需要充分考虑到防腐层的结构问题及经济性问题，除了涂抹油料之外，还可以考虑使用电镀防护膜的方式来实现表面防腐。

（2）电弧喷涂防腐技术

电弧喷涂防腐技术指的是通过使用端部短路热熔，致使电弧出现融化反应，并在电弧喷枪端头处添加金属丝材料，通过高温使其融化为液态状态，并最终采取雾化的形式来实现对于金属材料表面的涂抹，使得金属材料表面形成一层电弧防腐层。从某种角度来看，电弧喷涂防腐技术具有其他防腐技术所不具备的优势，其既能够提高金属材料的防腐能力，又能提高金属材料的抗压能力，避免涂层在外界压力的影响之下出现脱落的情况。正因如此，电弧喷涂防腐技术一般用于工业设备的表面防腐当中。在应用该技术的基础上，即便是金属表面出现一定程度的腐蚀现象，也不会对金属设备造成本质上的损伤。

（3）电化学防腐技术

电化学防腐技术是在电化学原理上研发的一种防腐技术，其能够将金属材料的表面腐蚀位置转变成电机阴极，该防腐技术一般用于保护埋藏在土壤及位于海洋的金属管道当中。从技术原理的角度来看，电化学防腐技术是将金属与附加的电极视为电池的两极，从而在电流作用的影响之下实现对于阴极的保护，及金属的保护。从某种角度来看，电化学防腐技术是一种牺牲阳极的保护方式，且金属管道的主要材料需要由铝、锌等金属构成。在应用该防腐技术时，需要确保给电的充足性，且需要避免金属表面出现腐蚀产物膜，并确保阳极溶解的均匀性，以在最大程度上实现对于金属材料的保护。

（4）缓蚀剂防腐

缓蚀剂是一种常用的金属防腐措施，其具有应用成本低、无技术要求、使用便捷等特征，且缓蚀剂不会对金属材料的结构构成造成任何的影响。缓蚀剂一般根据性质进行类别区分，其主要可以分为氧化缓蚀剂、沉淀缓蚀剂以及吸附缓蚀剂，不同的缓蚀剂的防腐原理是不尽相同的。以沉淀缓蚀剂为例，其主要由无机盐组成，无机盐中的阳离子会与金属材料表面的阴极之间出现化学反应，最终在金属材料表面形成保护膜，从而提高金属材料的抗腐蚀性。在使用氧化缓蚀剂时，需要确保缓蚀剂的用量充足，因为氧化缓蚀剂具有一定的危险性，若用量不足时，反而会加剧点蚀现象出现的概率。