法蘭腐蝕和離心泵的腐蝕

蔣貝爾

摘 要：法蘭是使管子與管子及和閥門(mén)相互連接的零件，連接于管端。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接（絲接）法蘭和焊接法蘭及卡套法蘭。法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。 在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。離心泵的基本構(gòu)造是由六部分組成的分別是葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)，填料函。是工業(yè)中廣泛使用的液體輸送裝置。若法蘭連接不穩(wěn)，離心泵機(jī)械損壞，可能帶來(lái)巨大的安全隱患。所以要對(duì)法蘭和離心泵采取相應(yīng)的防腐措施，這就要了解法蘭、離心泵可能存在腐蝕從而尋求解決的方法。

關(guān)鍵詞：法蘭；離心泵；安全隱患；腐蝕；防腐措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.021

1 法蘭存在的腐蝕

法蘭連接是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可拆連接，管道法蘭是指管道裝置中配管用的法蘭，用在設(shè)備上是指設(shè)備的進(jìn)出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊接，法蘭間用襯墊密封。由法蘭的連接結(jié)構(gòu)可以知道，法蘭的腐蝕主要是兩個(gè)法蘭面的縫隙腐蝕及不同金屬間的電偶腐蝕。

1.1 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙內(nèi)，有電解質(zhì)溶液存在，介質(zhì)遷移收到阻滯時(shí)產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)。在縫隙腐蝕前，縫的內(nèi)外表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)；在縫隙腐蝕的初始階段，縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了“供氧差電池”；在縫隙腐蝕加速階段由于幾何形狀或產(chǎn)物堆積形成“閉塞電池”。由縫隙腐蝕發(fā)生的原因可知，法蘭的縫隙腐蝕可以發(fā)生在兩個(gè)法蘭盤(pán)之間、法蘭墊與法蘭盤(pán)之間，法蘭盤(pán)和螺栓之間。

1.2 電偶腐蝕

電偶腐蝕是在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo)通）時(shí)，電位較負(fù)的金屬腐蝕被加速，而電位較正的金屬受到保護(hù)的腐蝕現(xiàn)象。在工程技術(shù)中，不同金屬的組合是不可避免的，幾乎所有的機(jī)器和金屬構(gòu)件都是由不同的金屬材料部件組合而成，電偶腐蝕非常普遍。在法蘭連接結(jié)構(gòu)中，電偶腐蝕一般發(fā)生在法蘭盤(pán)與螺栓之間。

2 法蘭腐蝕的防腐措施

對(duì)法蘭的密封性的檢查只能在整個(gè)生產(chǎn)停工時(shí)才可以進(jìn)行，在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常性進(jìn)行停工時(shí)不實(shí)際的，所以為了保證生產(chǎn)加工的正常開(kāi)展，減少因泄漏而引發(fā)的安全事故，法蘭設(shè)備的防腐勢(shì)在必行。針對(duì)縫隙腐蝕可采取的措施有：①在法蘭的連接過(guò)程中應(yīng)盡量較少縫隙的形成。②采用緩蝕劑。③采用合適的墊圈或者用密封墊圈。

針對(duì)電偶腐蝕可采取的措施有：①盡量選擇在電偶序中位置靠近的金屬進(jìn)行組裝。②在法蘭盤(pán)及螺栓表面鍍上涂層。 ③在螺栓和法蘭盤(pán)的連接時(shí)，盡量避免“大陰極-小陽(yáng)極”的結(jié)構(gòu)。

3 離心泵存在的腐蝕

離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使液體發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的。泵在啟動(dòng)前，必須使泵殼和吸水管內(nèi)充滿(mǎn)液體，然后啟動(dòng)電機(jī)，使泵軸帶動(dòng)葉輪和液體做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液體發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。由離心泵的工作原理可知，離心泵主要存在的是沖刷腐蝕。

3.1 沖刷腐蝕

沖刷腐蝕是金屬表面與腐蝕液體之間由于高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的金屬損傷。沖刷腐蝕是以流體對(duì)電化學(xué)腐蝕行為的影響、流體產(chǎn)生的機(jī)械作用以及二者的交互作用為特征的。沖刷會(huì)對(duì)腐蝕產(chǎn)生加速作用，而反過(guò)來(lái)腐蝕也會(huì)對(duì)沖刷產(chǎn)生加速作用。影響沖刷腐蝕的因素除材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)等自身性能外，流體的流速和流態(tài)等有很大的影響。

多數(shù)情況下，流速增加，加速腐蝕；當(dāng)流體中存在氣泡或固體顆粒時(shí)會(huì)加速腐蝕。

3.2 沖刷腐蝕的一種特殊形式：空泡腐蝕

由于金屬表面附近的液體中空泡破滅產(chǎn)生的沖擊波引起機(jī)械破壞，造成表面粗化；空泡破滅會(huì)破壞葉輪表面保護(hù)膜，出現(xiàn)大量直徑不等的火山口狀的凹坑，最終喪失使用性能的一種破壞。也就是化工專(zhuān)業(yè)中的汽蝕。造成汽蝕的原因是當(dāng)葉輪入口處壓強(qiáng)下降至被送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體將會(huì)發(fā)生部分汽化，生成的氣泡將隨液體從抵押區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，在高壓區(qū)氣泡會(huì)急劇收縮，凝結(jié)，其周?chē)囊后w以極高的速度沖向原氣泡所占空間，產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖擊波，長(zhǎng)期受到這種沖擊力會(huì)使葉輪局部表面出現(xiàn)斑痕和裂紋。

3.3 化學(xué)腐蝕

離心泵輸送的介質(zhì)也會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的腐蝕。腐蝕程度主要受輸送介質(zhì)的pH和鹽濃度的影響。當(dāng)運(yùn)送的介質(zhì)pH較低時(shí)，陰極反應(yīng)較易進(jìn)行，腐蝕速度加快。若運(yùn)輸介質(zhì)的鹽濃度增加，溶液的導(dǎo)電性增加以及鹵素離子作用增強(qiáng)，腐蝕速率增大，但當(dāng)增大到一定程度時(shí)，由于氧溶解度降低，腐蝕速率又會(huì)下降。

離心泵的防腐措施：

①改進(jìn)設(shè)計(jì)，選擇合適的安裝高度，避免汽蝕的產(chǎn)生。

②控制流速，避免湍流和大量旋渦的產(chǎn)生。

③在灌泵前，去除溶解在流體中的氣體，避免形成冷凝水。

④選擇耐蝕的葉輪。

⑤在離心泵的關(guān)鍵部位鍍層。

⑥采用耐腐蝕泵。

⑦針對(duì)不同的工作環(huán)境，合理選擇不同的材料。

4 結(jié)論

材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。設(shè)備的防腐不僅是為了為了保證工業(yè)設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，隨時(shí)可以投入生產(chǎn)，減少因故障而造成的停機(jī)，提高生產(chǎn)效率；更是為了在工業(yè)生產(chǎn)中，避免因設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，造成的有害物質(zhì)的泄漏，污染環(huán)境，或者引起災(zāi)難性事故，危及人的生命安全，所以設(shè)備的防腐具有重大意義。我們?cè)趯?duì)設(shè)備進(jìn)行防腐時(shí)，首先要根據(jù)設(shè)備進(jìn)行分析，不僅要對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行分析，對(duì)相同設(shè)備也要根據(jù)其不同的制做材料，不同的幾何形狀進(jìn)行具體的分析，當(dāng)然還要結(jié)合實(shí)際工廠所處的環(huán)境進(jìn)行綜合考慮。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱日彰等.金屬腐蝕學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990（307）.

[2]化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院主編.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)（腐蝕理論試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989（103）.

[3]陸世英等.不銹鋼應(yīng)力腐蝕事故分析與耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼[M].原子能出版社，1985（115）.endprint