法兰腐蚀和离心泵的腐蚀

蒋贝尔

摘 要：法兰是使管子与管子及和阀门相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰及卡套法兰。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。 在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。是工业中广泛使用的液体输送装置。若法兰连接不稳，离心泵机械损坏，可能带来巨大的安全隐患。所以要对法兰和离心泵采取相应的防腐措施，这就要了解法兰、离心泵可能存在腐蚀从而寻求解决的方法。

关键词：法兰；离心泵；安全隐患；腐蚀；防腐措施

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

1 法兰存在的腐蚀

法兰连接是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接，管道法兰是指管道装置中配管用的法兰，用在设备上是指设备的进出口法兰。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧接，法兰间用衬垫密封。由法兰的连接结构可以知道，法兰的腐蚀主要是两个法兰面的缝隙腐蚀及不同金属间的电偶腐蚀。

1.1 缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是在金属与金属及金属和非金属之间构成狭窄的缝隙内，有电解质溶液存在，介质迁移收到阻滞时产生的一种局部腐蚀形态。在缝隙腐蚀前，缝的内外表面发生相同的阴、阳极反应；在缝隙腐蚀的初始阶段，缝内缺氧，缝外富氧，形成了“供氧差电池”；在缝隙腐蚀加速阶段由于几何形状或产物堆积形成“闭塞电池”。由缝隙腐蚀发生的原因可知，法兰的缝隙腐蚀可以发生在两个法兰盘之间、法兰垫与法兰盘之间，法兰盘和螺栓之间。

1.2 电偶腐蚀

电偶腐蚀是在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属受到保护的腐蚀现象。在工程技术中，不同金属的组合是不可避免的，几乎所有的机器和金属构件都是由不同的金属材料部件组合而成，电偶腐蚀非常普遍。在法兰连接结构中，电偶腐蚀一般发生在法兰盘与螺栓之间。

2 法兰腐蚀的防腐措施

对法兰的密封性的检查只能在整个生产停工时才可以进行，在工业生产中经常性进行停工时不实际的，所以为了保证生产加工的正常开展，减少因泄漏而引发的安全事故，法兰设备的防腐势在必行。针对缝隙腐蚀可采取的措施有：①在法兰的连接过程中应尽量较少缝隙的形成。②采用缓蚀剂。③采用合适的垫圈或者用密封垫圈。

针对电偶腐蚀可采取的措施有：①尽量选择在电偶序中位置靠近的金属进行组装。②在法兰盘及螺栓表面镀上涂层。 ③在螺栓和法兰盘的连接时，尽量避免“大阴极-小阳极”的结构。

3 离心泵存在的腐蚀

离心泵是利用叶轮旋转而使液体发生离心运动来工作的。泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满液体，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和液体做高速旋转运动，液体发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。由离心泵的工作原理可知，离心泵主要存在的是冲刷腐蚀。

3.1 冲刷腐蚀

冲刷腐蚀是金属表面与腐蚀液体之间由于高速相对运动引起的金属损伤。冲刷腐蚀是以流体对电化学腐蚀行为的影响、流体产生的机械作用以及二者的交互作用为特征的。冲刷会对腐蚀产生加速作用，而反过来腐蚀也会对冲刷产生加速作用。影響冲刷腐蚀的因素除材料的化学成分、组织结构等自身性能外，流体的流速和流态等有很大的影响。

多数情况下，流速增加，加速腐蚀；当流体中存在气泡或固体颗粒时会加速腐蚀。

3.2 冲刷腐蚀的一种特殊形式：空泡腐蚀

由于金属表面附近的液体中空泡破灭产生的冲击波引起机械破坏，造成表面粗化；空泡破灭会破坏叶轮表面保护膜，出现大量直径不等的火山口状的凹坑，最终丧失使用性能的一种破坏。也就是化工专业中的汽蚀。造成汽蚀的原因是当叶轮入口处压强下降至被送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将会发生部分汽化，生成的气泡将随液体从抵押区进入高压区，在高压区气泡会急剧收缩，凝结，其周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占空间，产生高强度的冲击波，长期受到这种冲击力会使叶轮局部表面出现斑痕和裂纹。

3.3 化学腐蚀

离心泵输送的介质也会对设备造成一定的腐蚀。腐蚀程度主要受输送介质的pH和盐浓度的影响。当运送的介质pH较低时，阴极反应较易进行，腐蚀速度加快。若运输介质的盐浓度增加，溶液的导电性增加以及卤素离子作用增强，腐蚀速率增大，但当增大到一定程度时，由于氧溶解度降低，腐蚀速率又会下降。

离心泵的防腐措施：

①改进设计，选择合适的安装高度，避免汽蚀的产生。

②控制流速，避免湍流和大量旋涡的产生。

③在灌泵前，去除溶解在流体中的气体，避免形成冷凝水。

④选择耐蚀的叶轮。

⑤在离心泵的关键部位镀层。

⑥采用耐腐蚀泵。

⑦针对不同的工作环境，合理选择不同的材料。

4 结论

材料腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。设备的防腐不仅是为了为了保证工业设备处于良好的运行状态，随时可以投入生产，减少因故障而造成的停机，提高生产效率；更是为了在工业生产中，避免因设备发生严重腐蚀，造成的有害物质的泄漏，污染环境，或者引起灾难性事故，危及人的生命安全，所以设备的防腐具有重大意义。我们在对设备进行防腐时，首先要根据设备进行分析，不仅要对不同的设备进行分析，对相同设备也要根据其不同的制做材料，不同的几何形状进行具体的分析，当然还要结合实际工厂所处的环境进行综合考虑。

参考文献：

[1]朱日彰等.金属腐蚀学[M].北京：冶金工业出版社，1990（307）.

[2]化学工业部化工机械研究院主编.腐蚀与防护手册（腐蚀理论试验及监测）[M].北京：化学工业出版社，1989（103）.

[3]陆世英等.不锈钢应力腐蚀事故分析与耐应力腐蚀不锈钢[M].原子能出版社，1985（115）.endprint