試析鋁合金無(wú)縫氣瓶嚴(yán)重腐蝕原因及預(yù)防策略

徐寧 相立志

摘 要 介紹了海上潛水用鋁合金無(wú)縫氣瓶局部嚴(yán)重腐蝕的原因和預(yù)防。

關(guān)鍵詞 鋁合金無(wú)縫氣瓶;腐蝕;原因和預(yù)防

鋁合金無(wú)縫氣瓶的設(shè)計(jì)一般是考慮20年的使用壽命，而大連某海上運(yùn)動(dòng)俱樂(lè)部送檢的32只鋁合金無(wú)縫氣瓶?jī)H使用了3年，其中有22只氣瓶外表面中部因發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕而報(bào)廢。因此，我們對(duì)此批氣瓶的腐蝕原因進(jìn)行了調(diào)查分析。

1問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)

2018年6月，某海上運(yùn)動(dòng)俱樂(lè)部送檢鋁合金無(wú)縫氣瓶32只。這批鋁合金無(wú)縫氣瓶是2015年從某鋁合金無(wú)縫氣瓶制造廠購(gòu)進(jìn)的。在定期檢驗(yàn)外觀檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)22只鋁合金無(wú)縫氣瓶外表面中部一周存在嚴(yán)重的腐蝕，我們將腐蝕物清除，觀察損傷部位呈白色狀，腐蝕的深度在2.0～ 4.5mm左右，寬度長(zhǎng)短不一，長(zhǎng)者達(dá)200mm（具體腐蝕位置如圖1所示），為了判明腐蝕原因，我們向用戶了解了鋁合金無(wú)縫氣瓶的使用情況。該單位的鋁合金無(wú)縫氣瓶主要為潛水使用，潛水時(shí)為了使鋁合金無(wú)縫氣瓶能夠固定在潛水者背部，在氣瓶中部增設(shè)了鋼板卡具[1]。

2腐蝕原因分析

該批鋁合金無(wú)縫氣瓶瓶體材料為鋁合金6061，壁厚為6mm，經(jīng)制造廠化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)和機(jī)械性能試驗(yàn)符合《鋁合金無(wú)縫氣瓶》對(duì)瓶體材料的相關(guān)要求，故從原材料方面考慮是沒有問(wèn)題的。根據(jù)氣瓶的結(jié)構(gòu)和腐蝕形態(tài)，我們認(rèn)為該批氣瓶的腐蝕是由以下三方面的原因造成的：

（1）海水腐蝕。正常使用中，鋁合金外表面會(huì)由于形成表面鈍化膜而具有耐腐蝕性（4Al+3O2=2A12O3）。而此批氣瓶用于海上潛水，海水為腐蝕性介質(zhì)，海水中的離子作用于鋁合金表面的鈍化膜，鈍化膜受到破壞而露出新鮮金屬表面，這部分新的金屬就會(huì)迅速溶解發(fā)生點(diǎn)蝕。

（2）縫隙腐蝕。由于卡具和瓶體表面形成一定的縫隙，同時(shí)氣瓶又經(jīng)常與海水接觸，離開海水后會(huì)在縫隙處殘留少量的靜止溶液，因而構(gòu)成了縫隙腐蝕的條件，縫隙腐蝕也是上述腐蝕形成的原因之一。

（3）電化學(xué)腐蝕。氣瓶的卡具材料為鋼板，而鋁的化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑，兩種材料又互相接觸，當(dāng)這兩種金屬浸在海水（電解質(zhì)）中時(shí)，兩種金屬之間就會(huì)形成電位差，鋁合金就形成陽(yáng)極，而卡具則成為陰極，從而造成犧牲氣瓶而保護(hù)卡具的電化學(xué)腐蝕效果，該過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式如下：

這三種腐蝕原因同時(shí)存在，又互相加強(qiáng)，因此造成了氣瓶表面的嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象[2]。

3腐蝕的預(yù)防

針對(duì)以上腐蝕產(chǎn)生原因的分析，我們提出以下防腐蝕措施。

3.1 涂防銹漆

應(yīng)檢查卡具與鋁合金氣瓶接觸處的腐蝕情況，并在鋁合金氣瓶表面涂上防銹漆，鋁合金氣瓶上絕對(duì)禁止使用銅基防腐漆、水銀基防腐漆、鉛基防腐漆或含有其他高電解電位金屬元素的油漆。

3.2 改進(jìn)卡具結(jié)構(gòu)

該批氣瓶的卡具結(jié)構(gòu)為縫隙腐蝕創(chuàng)造了條件，因此，可以通過(guò)設(shè)計(jì)其他形式的卡具結(jié)構(gòu)來(lái)避免縫隙腐蝕的發(fā)生，如方便裝卸的卡具，每次在海水中使用后，拆除卡具，及時(shí)清除卡具縫隙中的海水，以此來(lái)避免縫隙腐蝕的發(fā)生。

3.3 改善瓶體和卡具之間的絕緣狀況

該批氣瓶的卡具和瓶體直接接觸，因而增加了電化學(xué)腐蝕的速度，如能在卡具和瓶體間加上絕緣的墊片（如膠皮等），就能夠有效地降低電化學(xué)腐蝕的速度，從而達(dá)到減輕腐蝕的目的。另外，在卡具的選材方面，也應(yīng)選擇電位不高于鋁的金屬材料或非金屬材料，從而避免電化學(xué)腐蝕的發(fā)生。

3.4 及時(shí)做好清潔

有些高電解電位金屬對(duì)鋁合金的腐蝕性很強(qiáng)，在潮濕環(huán)境下，即使高電解電位的金屬?zèng)]有和鋁合金固定在一起，但只要與鋁合金氣瓶結(jié)合部存在電解質(zhì)，依然會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。所以應(yīng)特別注意鋁合金氣瓶的清潔程度，污垢（水性或油性）、灰塵的積聚會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的泥敷劑腐蝕，從而導(dǎo)致鋁合金氣瓶的局部嚴(yán)重腐蝕，甚至穿孔[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

氣瓶在使用過(guò)程中應(yīng)考慮其本身材料、結(jié)構(gòu)及其使用環(huán)境的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的措施以盡可能地避免腐蝕的發(fā)生。但是要完全避免鋁合金的腐蝕是不可能的，只能通過(guò)及時(shí)地檢驗(yàn)來(lái)避免腐蝕對(duì)氣瓶造成的危害，保障鋁合金氣瓶的安全使用。由于鋁合金氣瓶表面油漆的附著力大大強(qiáng)于常規(guī)低碳鋼，鋁合金氣瓶發(fā)生普遍腐蝕的可能性很小，而且易對(duì)鋁合金氣瓶造成嚴(yán)重危害的腐蝕形式并不是普遍的腐蝕，所以在正常情況下鋁合金氣瓶的測(cè)厚并不能反映氣瓶外表面的真實(shí)情況。如有必要，應(yīng)清除鋁合金氣瓶外面的油漆，對(duì)外表面做進(jìn)一步檢查，這樣可以發(fā)現(xiàn)由內(nèi)而外不易察覺的嚴(yán)重點(diǎn)腐蝕。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝延平.試論鋁合金無(wú)縫氣瓶的硬度試驗(yàn)[J].低溫與特氣，2016 （6）：44-46.

[2] 石生芳，左延田，浦哲，等.淺析鋁合金無(wú)縫氣瓶出現(xiàn)的開裂原因及分析[J].新技術(shù)新工藝，2017（2）：58-61.

[3] 孫詠梅，黃貞益，張秀峰.鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶常見的熱處理工藝與研究[J].機(jī)械工師，2019（8）：37-38.