金屬腐蝕的防護技術淺析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了金屬腐蝕的防護技術淺析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：在當今的生產活動中，金屬腐蝕的問題越發突出。本文從金屬腐蝕的原理出發，將金屬腐蝕防護的現今技術手段做出歸納，總結了現今面臨的問題。從改善金屬防腐工作的角度出發，為金屬防腐工作研究提出建議，為以后更加優良的金屬腐蝕防護技術和工藝打下基礎。

關鍵詞：金屬材料；金屬腐蝕；防護技術

金屬材料和其合金作為目前應用最為廣泛的材料，在日常生活生產中起著尤為重要的作用，隨著金屬材料的廣泛應用，金屬腐蝕問題也成為目前我們不得不面臨的問題。金屬腐蝕并非像自然災害一般帶給人強烈的沖擊，但是它是無時無刻不在發生的。每年金屬腐蝕所造成的經濟損失遠遠超過自然災害，同時因為金屬腐蝕帶來的人力、物力的損失也極其嚴重。面對現狀，我們尚未能夠完全阻攔金屬腐蝕的進程，金屬腐蝕伴隨著金屬存在的各個階段。因此，金屬腐蝕的防護工作顯得尤為重要，我們必須重視金屬的防護工作，努力減緩金屬腐蝕的進程，有效的規避金屬材料在使用過程中帶來的損失。

1.金屬腐蝕的原理

(1)腐蝕的主要形式與原因

金屬的腐蝕是金屬材料在外部環境的影響下發生化學反應的過程，在其發生化學反應的過程中破壞金屬使其變質和破壞。其主要分為兩種形式：電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕作為最為常見的一種金屬腐蝕方式，主要誘導原因是金屬在環境中接觸了電解質溶液，從而形成了自然環境下的原電池。由被腐蝕的金屬作為陽極，氧通常作為陰極，由于氧的電極電位總是高于金屬電極，所以金屬通常作為陽極失去電子導致金屬表面的相應的成分被氧化，相應的金屬電極就被消耗損失。在金屬身處于不同的環境中，電化學腐蝕又分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種。如果金屬處于酸性介質中，發生析氫腐蝕反應，此時金屬在發生反應后就會釋放出氫氣。而吸氧腐蝕反應是金屬在空氣中最為常見的一種腐蝕形式，在酸性、堿性、中性條件下均可發生，此反應需要吸收氧氣，所以稱為吸氧反應。以最為常見的金屬鐵的腐蝕為例，鋼鐵產品中通常含有碳元素，當其處于潮濕的空氣中時，水蒸氣能夠被吸收在鋼鐵的表面形成一層水薄膜，此時二氧化碳將會溶解在這層水膜上，變成電解質溶液，增加水中的氫離子，發生析氫腐蝕反應。當鐵表面潮濕或接觸帶有水分的空氣時，鐵就會被空氣中的氧氣腐蝕，導致其生銹，發生吸氧腐蝕反應。這兩種電化學反應是目前金屬腐蝕的主要成因，當金屬處于相應的環境中就會被腐蝕，需要尋找正確的途徑解決金屬的腐蝕問題[1]。另外一個金屬腐蝕的方法就是化學腐蝕。化學腐蝕在日常生活中較少一些，當金屬材料在干燥空氣或者非電解質溶液中進行純粹的化學反應，而所產生的侵蝕就稱為化學腐蝕。其基本原理是在金屬的表面的原子與一定條件下的氧化物之間直接進行氧化還原反應。由于此種腐蝕狀態僅出現在一定的場合中，且相對于電化學腐蝕更加罕見，所以我們目前所要處理的重點問題就是金屬電化學腐蝕的問題。

(2)金屬腐蝕速率的影響因素

金屬腐蝕的速率在不同的條件下差距較大，導致金屬腐蝕的誘導因素也較為繁多[2]。首先，空氣中的相對濕度和相應金屬的腐蝕臨界值是影響金屬腐蝕速率的一個重要因素?？諝庵械难鯕馐冀K是存在的并且占據大多數，主要的誘發原因在于空氣中水的含量，也就是濕度，如果水分的含量和氧氣都充足的條件下，以金屬鐵75%的相對濕度腐蝕臨界值為例，過于此含量將會加劇其腐蝕。其次，空氣中污染物質如硫酸根、碳酸根、二氧化硫、二氧化碳和灰塵等的含量也是金屬腐蝕的原因之一，不同粒子的存在決定了水膜電解質的濃度，會和酸堿性一樣影響金屬腐蝕速率。再次，溫度也是影響金屬腐蝕反應的重要因素，不同的金屬在其適宜的溫度下將會有著不同的反應速率。

2.金屬腐蝕防護的主要技術

金屬的腐蝕防護的方法有很多，可以通過金屬表面處理、電化學保護、改變金屬的本質和環境改良等方法對金屬的腐蝕進行防護。

(1)金屬表面處理

金屬表面的腐蝕致使金屬被損耗，于是金屬的表面處理工作可以作為金屬阻隔腐蝕反應的第一道防線。對于可以進行覆蓋不影響金屬材料正常使用的前提下，對所保護的金屬材料進行表層覆蓋操作，目的是將金屬本體與腐蝕介質隔離開，防止金屬的氧化作用使其失去電子，達到防止腐蝕的目的。目前主要的相關隔離材料分為非金屬合金屬2種保護材質。非金屬材質包括油漆、瀝青、陶瓷、塑料、橡膠等，金屬保護層以耐腐蝕性強的其他金屬或合金做保護措施，它們能夠在金屬表面上形成保護膜。目前最主要的保護涂層有電鍍、化學鍍、真空鍍等。主要包括了陰極保護涂層和陽極防護涂層，然而由于電鍍會存在表面損傷的問題，所以如果在陰極涂層，電鍍損傷后反而會增加對保護金屬表面的腐蝕。但是如果在陽極涂層，電鍍損傷后可能仍然具有防護效果。所以，對表面處理的材料和電極的選用也必須有所選擇。這些保護膜一般都為非常薄的層體，否則就會對保護基材的應用造成影響，正是由于較為嚴格的工藝要求，所以一旦涉及到大規模的工業生產之中，不可避免地會因為價格等因素導致金屬腐蝕防護工作處理受到阻礙。

(2)電化學保護法

電化學保護法，是一種通過運用電化學原理在需要防護的金屬表面上采取措施，使之成為腐蝕電極中的負極而避免或減少金屬腐蝕的辦法。它包括了犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法和陽極保護法3個方式。通過電化學保護法讓被保護金屬獲得大量電子從而產生陰極化來消除局部的陽極溶解屬于陰極保護法，主要通過犧牲陽極或者外加電流來實現。犧牲陽極陰極保護法是在防護金屬材料的表層連接電位更低的金屬或合金，將其變成陽極，以代替所要防護的金屬材料失去電子。因此，在一些金屬材料的防護過程中常采用活潑性更高的金屬材料代替防護金屬表面的腐蝕，比如在一些船舶的防護中在鐵質船底每隔一段距離焊上鋁制材料以保證船底不被侵蝕。外加電流陰極保護法需要將被保護的金屬接在負極上，使其成為陰極從而免除腐蝕。通常會被用在接入地下電網、地下石油管道的保護等。與外加電流陰極保護法不同，陽極保護法是將金屬外接電源的正極，使要保護的金屬電位達到校正值，之后在金屬表面形成一層氧化膜，進而保護金屬降低腐蝕，此方法適用于容易鈍化的體系，一般應用于氧化性較為強烈的介質中。

(3)其他方法

除了表面處理和電化學保護法，還有許多方法能夠阻擋金屬的腐蝕。例如氧化處理法，此種方法通過強氧化劑的作用，在所要保護的金屬表面形成約1mm厚的保護膜阻絕介質，它的優點在于保護膜薄能夠更好的保護金屬材料，一般用在一些精密儀器武器的防護上。還有關于鐵、鋅等金屬的磷化處理，將其浸泡在酸性磷酸鹽溶液中，在金屬表面發生化學和電化學反應并生成磷酸鹽化學膜，我們將其稱為磷化膜，同樣也是起著阻隔金屬與介質的作用。還有就是通過對金屬本身的處理起到保護金屬的作用，一般向金屬中加入碳、錳等元素，促使金屬成為更具耐腐蝕性的合金材質。例如，不銹鋼就是在鋼鐵的冶煉中加入其他元素使其更具耐腐蝕性。

3.金屬防護過程中存在的問題

金屬的腐蝕防護是一個悠久漫長的過程，隨著時代發展，防腐工藝和手段逐漸成熟，人們也能夠重視金屬的防護工作，但是應用到金屬腐蝕工作的一般為工業化工企業等，面臨大規模的生產活動，大多數金屬用品被用作儲存或者基礎結構的建立，一旦發生問題，就會有泄露、崩塌等問題，這些問題仍然不可避免地急需我們解決。

(1)缺乏一定的安全意識

工業化工的工作環境往往比較危險，尤其是一些危險的高空作業區域，這些場所的危險系數極高。某些施工人員缺乏安全素養，缺少安全操作能力，極易引發一些安全事故。事故的發生往往都是一些操作問題，在重型吊裝工作作業和腳手架工作的當今時代，一旦發生操作上的安全問題，就很容易導致生命危險。一些施工單位為了節約成本，往往選擇低價勞動力，工作人員對安全條例的理解不深刻安全意識和技術的缺失，易引發相應安全事故。安全問題是工業生產中最為重要的大事，安全細節關乎生產的存在與消亡。不僅僅是施工的基本人員，也包括管理人員，都需要對安全問題足夠重視，今年這類安全問題頻發，需要引起我們重視。由于金屬腐蝕無時無刻不在發生，像高腳架等重工業應用器械，它需要極其嚴謹的精度和使用方式。如果因為腐蝕原因致使精度或者強度的下降，那么極易導致安全問題。同時質量檢驗也是工業生產的重中之重，人們往往忽視一些細微的問題，它才是安全問題誘發的根源，所以在日常工作中的質量檢驗和安全評測尤為重要。

(2)管理方式存在漏洞

一系列的安全問題引發的同時，還暴露了目前我國工業生產的管理問題。化工行業施工工作時，工作人員往往要同時面對諸多化學物質，這些化學品或多或少的存在著危害，且無法避免[3]。其次，在工業生產的過程中，經常出現化學品隨意堆疊的現象，大批量危險品堆積在一起，出現安全問題造成威脅。另外一些工業用品的結果產出的保存問題，有害物質的保存一旦發生問題就會對人體產生巨大的危害。所以安全管理法則極其重要。部分劇毒物質一旦保存不到位，輕則損害工作人員的身體機能，重則危及其生命安全。同時，如果化學品使用過度，其產生的危害結果不可估量，對人們的生命安全，還有周圍環境的嚴重污染。我國的化工行業的管理方式理應結合我國國情，不能生搬硬套，在我國近幾十年的發展歷程中，污染性發展雖然帶來了經濟的飛躍，但是拔苗助長的方式終究有所影響?；ば袠I施工現場的安全管理方法的完善是解決化工業安全問題的重要途徑。

(3)操作人員專業素養較差

化工行業的安全措施需要擁有專業知識的工作人員參與，由于金屬的腐蝕防護往往涉及一些高精尖產業的發展，一些高科技材料的應用已經成為常態，相關工作人員必須要有專業素養匹配技術才能夠更好的完成工業生產。由于一些化工產業具有危險性，這就必須對技術人員的工作能力提出要求。新入職畢業生往往缺乏實踐的工作經驗，缺乏對工作過程中的危險判斷能力，在面臨一些突發事件時，很難做到及時的應對。施工企業在高位流水線上的用工選擇，應該謹慎進行，不能存在僥幸心理。

4.金屬防護技術的應用保障

(1)創新技術工藝

在金屬腐蝕的工業化生產中，傳統的操作方法很難完整的解決這些金屬腐蝕帶來的相關問題。從安全性和工業成本上來考慮，一些新技術新材料難以推廣和使用，以采用重復利用的方式減免罐體損耗為例，經過研究發現，對常見工業儲罐的金屬防護很難滿足正常需求，應盡快加大對應的技術創新力度。儲藏不同的物品對罐體的腐蝕程度是不同的，損耗的主要部位在于罐底，所以工業上常常會采用換底的操作，對罐體的底部進行標準化設計，從而讓罐體可以更換底部來重復利用儲物罐的其余部位[4]，減少材料損失。通過一些簡單的技術改革就能夠很好的解決問題，所以工業上的技術創新很重要。還有新型材料的應用和制造上的突破，例如納米材料，在價格占據優勢的前提下能夠更好的保護基材，還有環境污染物的處理問題，在很多研究中已經能夠做到將廢棄物中的相關物質繼續反復使用，這樣就能夠減少污染物或有毒物質的排放。還有許多的高精尖科技的研究正在向金屬防護方向突進，未來金屬防護的安全性，低損耗性將會有更大的突破。

(2)加強日常維護檢修工作

對于儲存化工產品的金屬材質器械，相關企業應該加強相應器械的保養頻率，保障其在正常使用的過程中不會產生泄露或破壞。在金屬防護的技術應用層面，加強日常維護檢修工作同樣十分重要。例如，在金屬保護過程中，我們往往使被保護金屬作為陽極防止其消耗，然而通過形成保護膜或者在其金屬表面附加保護膜的原理都存在弊端，那就是金屬外膜的損耗。一旦金屬的保護外膜有所損耗，那么金屬的防護能力就會下降，所以日常的檢修非常重要，尤其是針對一些重要的化工工業器械，在工作的工程中一旦發現破損要及時進行修正，這樣才能保障在工作中的精度以及相關物品的硬度，防止危險的發生。

(3)建立完善管理體制

對于一些化工企業金屬防護工作中的問題，要解決它們的重點條件就是有完善的體制作為依托。在確保部門分工管理明確的前提下進行完善的安全責任體制非常必要。一旦出現問題就能夠對應到相關部門和個人上，這樣能夠第一時間找到相關責任人，承擔責任的同時做好相應的善后工作。根據相關法律規定，整個安全責任體系的建立應在法律的規定范圍內實施，此行為受到國家安全環保部門的監督。對于相關負責人，不僅要做到對金屬原材料的生產規范化，還要做到重視設備維護情況和操作人員的基本素質，使各個環節都能夠萬無一失。針對施工過程中的合同類問題，需要有完善的標準化進程，這體現在物資、人員、設備的出入等方面，嚴格的把控標準，擬定堅實的條款是規范行為的重要途徑。對于基本工作人員的業務水平做出篩選，尤其是涉及一些高難度高危位置，具有專業素養的人員才能夠及時的規避風險，做出妥善處理，這就落實到管理體制的人員篩查上，使用技術過硬的化工行業員工進行生產工作是最為妥當的方式。

5.結語

無論是在生活還是在工業生產中，金屬的腐蝕防護工作都顯得尤為重要，金屬材料的防護手段多種多樣，針對不同的材料不同的用途和相應的技術，選擇合適的防止腐蝕的工藝和手段尤為重要。針對不同的使用場景，往往需要結合多種手段來使金屬的防護效果最大化，我們在進行生活生產的過程中，要合理的選材利用金屬材質，良好的結構設計與選材能夠在日后的防腐工作中起到至關重要的作用，同樣要注重預防和保護的結合，使用最小的成本來達到最佳的金屬防腐目的。金屬防腐的技術手段也在日益創新，結合時代的發展創建出更為適宜的金屬防護技術需要我們共同的努力。

【參考文獻】

[1]謝春峰.金屬腐蝕原理及防護簡介[J].全面腐蝕控制,2019,33(07):18-20.

[2]包月霞.金屬腐蝕的分類和防護方法[J].廣東化工,2010,37(07):199+216.

[3]朱文英.淺談化工產品金屬腐蝕與防護技術[J].世界有色金屬,2021(03):138-139.

[4]宋春才.淺談金屬儲罐腐蝕與防護技術[J].今日科苑,2008(04):53.

作者:孫小舟 單位:青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司