全球每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约上万亿美元,在我国,每年因金属腐蚀造成的直接损失高达数千亿元人民币,在一些工业发达国家,金属腐蚀造成的损失甚至占到年GDP的5%以上,大于各类自然灾害造成的经济损失总额。
金属腐蚀是一个重大的经济问题,它的主要危害不仅仅是金属本身的损失,更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失是不可估量的,大于金属本身的损失。

输油管道腐蚀屡屡成“火药桶”
管道腐蚀案例
1.东黄输油管道泄漏爆炸
2013年11月22日,青岛东黄输油管道发生泄漏爆炸,造成62人死亡防腐涂层钢材,136人受伤,直接经济损失7.5亿元。事故调查结果显示,管道破裂的直接原因是“输油管道与排水涵洞交接处管壁腐蚀减薄,导致管道破裂进而引发爆炸”。
2. 台湾高雄瓦斯爆炸
2014年8月,台湾高雄发生煤气爆炸事件,造成22人死亡,270人受伤。事故原因是“管道老化造成接头漏气,或雨水腐蚀管道,导致煤气泄漏爆炸”。
3.四川宜宾南门大桥断裂
2001年11月,1990年7月建成通车的四川宜宾南门大桥发生断裂,建成仅10年。四川省有关桥梁专家和工程设计师在桥梁断裂处进行现场勘察,发现坍塌处露出一层薄薄的钢筋网,悬挂的承重钢管内露出生锈的钢缆。部分承重钢缆已生锈,影响承重能力。(腐蚀!)
4.上海管帽腐蚀脱落导致液氨泄漏
2013年8月31日,上海市宝山区发生液氨泄漏事故,造成15人死亡,25人受伤。事故的直接原因是液氨管道螺母脱落,导致液氨泄漏。而根本原因是管道末端使用的螺母不符合抗氨腐蚀的安全等级。

腐蚀是一种悄无声息发生的破坏!
2.金属防腐涂层种类
其实,通过一些适当的防腐措施,是可以避免或减轻金属腐蚀造成的损失的。
因此,在讲金属防腐涂层之前,先说一下防止金属腐蚀的主要方法有四种:1、提高金属材料的抗腐蚀性能。在金属件制造过程中,加入一些不易与周围介质发生反应的耐蚀材料,如铬、镍等,或改变金属的金相组织;2、采用涂覆的方法来防止腐蚀。涂覆的方法有涂喷涂、电镀和化学转化膜三大类;3、处理腐蚀介质。但这种方法只能在有限的几种腐蚀介质条件下进行,当然不能处理充满空间的大气。4、电化学保护。当金属表面有电解液时,利用直流电来改变被保护金属的电位,从而减缓或停止腐蚀的保护方法,称为电化学保护。

被海水腐蚀的军舰
每种防腐方法都有不同的特点和适用范围,本片就来为大家解析金属涂层防腐的相关知识。
防腐涂料一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中不可缺少的一类涂料。常规防腐涂料用于防止正常条件下金属等材料的腐蚀,保护有色金属的使用寿命;重防腐涂料是一种可以在相对恶劣的腐蚀环境下使用的防腐涂料,防护年限比常规防腐涂料更长。
防腐涂层按组成成分可分为以下四类:有机涂层,主要有石油沥青、环氧粉末、烤漆、烧结环氧粉末(FBE)以及三层聚乙烯(three-layer PE)和聚氨酯等;无机涂层,主要有搪瓷涂层、玻璃涂层和陶瓷涂层;耐腐蚀金属涂层(镍、铬、锌等金属防腐涂层)和复合防腐涂层。
其中陶瓷涂层因具有化学稳定性高、耐腐蚀、抗氧化、耐高温等特点,在金属防护涂层中受到广泛的关注和研究。随着航空航天、电子、军工等前沿科技的发展,近半个世纪以来陶瓷涂层的应用持续快速增长。
陶瓷涂层
陶瓷涂层是一种新型环保涂层,具有硬度高、有害气体释放量低、抗阴极剥离性能好、耐化学腐蚀、自清洁、抗老化等特点。
纳米陶瓷涂层
与普通陶瓷涂层相比,纳米陶瓷涂层晶粒更加细小、分散更加均匀,晶界数量大大增加,使其硬度、韧性、耐磨性、结合强度、耐腐蚀性、致密性等性能明显提高,不仅可以进一步提高陶瓷材料的使用寿命和可靠性,还可以使陶瓷涂层应用于更多的领域。
目前防腐涂料的主要防腐组分有单组分或者多组分纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化钛、纳米氧化硅等,涂料配方需根据不同的应用条件制定。
3.纳米陶瓷防护涂层应用实例
提供柔软保护的纳米涂层在防护领域发挥着重要作用,目前纳米陶瓷作为严酷腐蚀环境中的防腐纳米陶瓷涂层,可有效保护航标灯座、船舶、石油化工设施、各类储罐、桥梁、桥墩、铁路涵洞、钻井设备、海上油田等设施及强酸、强碱等生产设备的外表面,长期防止强酸、强碱、盐雾、冻融、霉变等的浸没。
1、化工热流体输送管道系统防腐
相较于其他涂层,陶瓷涂层最大的特点就是耐高温,在输送腐蚀性热流体的过程中,采用纳米陶瓷涂层作为管道、阀门、储罐等的特殊防护处理,将大大增强设备的防腐能力,从而降低设备的故障率和设备停机维修的几率,从而提高生产效率,保证设备正常、人身安全。
2.油气输送管道系统防腐
管道运输是五大运输方式之一,在世界范围内已有100多年的历史。迄今为止,发达国家原油管道运输占其总运输量的80%,成品油长距离运输基本通过管道实现;天然气管道运输占95%。
由于天然气、石油产区地质环境不同,造成油气管道及设备腐蚀的因素很多,如盐碱地、潮湿环境、微生物、电流等(外腐蚀),H2S、CO2、S、O2、H2O(内腐蚀)。其中硫化氢造成的破坏力最大。这样的破坏作用防腐涂层钢材,轻则造成天然气管道泄漏,重则造成天然气管、油管、套管破裂、爆炸等事故。因此,输送管道的防腐工作不容忽视。管道的防腐通常采用防腐层与阴极保护相结合的保护方式。

我国已投入运营的长距离油气管道总长逾7万公里!
承担着我国70%的原油和99%的天然气的运输任务。
防腐层是管道防腐的第一道屏障,直接关系到管道的防腐性能和使用寿命,因此加强防腐层的研究对整个管道的腐蚀控制具有重要意义。
目前用于管道防腐的涂层主要为有机涂层,但因老化、劣化、耐热、耐寒等原因,管道的使用寿命有限。纳米陶瓷涂层具有抗老化、耐热、耐腐蚀等特点,可以大大延缓管道的使用寿命。
在一些条件恶劣的地区和一些工况恶劣、易发生故障的部位,采用纳米陶瓷进行强化腐蚀防护,可能大大降低事故发生的概率。另外,对油气管道阴极剥离能力的要求提高,而有机涂层的抗阴极剥离能力相对较差,因此纳米陶瓷涂层的重要性再次显现出来。
3. 海洋环境下设备的防腐
在海洋环境中,高盐、高湿引起的电化学腐蚀可以在很短的时间内使钢质船舶变成一块废铁。在海洋环境中,一般需要采用阴极保护和防腐涂层相结合的方法来保护船体和一些暴露在烟雾等腐蚀条件下的工件、设备或部件。纳米陶瓷涂层具有良好的抗阴极剥离能力,可以适应海洋工作环境。
4、航空航天设备高温防腐
航空航天发动机设备长期处于高温工况,金属合金涡轮叶片易受到一些砂石熔体的侵蚀,在如此恶劣的工况下,通常采用纳米陶瓷涂层就足够了。
参考:
1. 纳米陶瓷涂层性能及应用,七二五研究所,吴闯等
2. 管道防腐涂层的新发展,物流工程学院,李元丽等
3. 陶瓷涂层防腐性能研究,西南石油大学,吴瑞娟等
4. 纳米陶瓷涂层特性及研究现状,新疆大学,宋子豪等
5. 金属管道无机防腐涂层制备及工艺研究,西安科技大学,黄志。
评论:
阴极剥离:阴极剥离或阴极脱粘是涂漆金属损坏的常见形式。


