Ăn mòn là một trong những yếu tố quan trọng nhất gây ravanthiệt hại. Do đó, trongvanViệc bảo vệ và chống ăn mòn van là một vấn đề quan trọng cần xem xét.
Vandạng ăn mòn
Sự ăn mòn kim loại chủ yếu do ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa gây ra, còn sự ăn mòn các vật liệu phi kim loại thường do tác động hóa học và vật lý trực tiếp.
1. Ăn mòn hóa học
Trong điều kiện không có dòng điện được tạo ra, môi trường xung quanh sẽ phản ứng trực tiếp với kim loại và phá hủy nó, ví dụ như sự ăn mòn kim loại do khí khô ở nhiệt độ cao và dung dịch không điện phân.
2. Ăn mòn điện hóa
Kim loại tiếp xúc với chất điện giải, dẫn đến sự dịch chuyển của các electron, gây ra sự hư hại do tác động điện hóa, đây là hình thức ăn mòn chính.
Ăn mòn do dung dịch muối axit-bazơ thông thường, ăn mòn khí quyển, ăn mòn đất, ăn mòn nước biển, ăn mòn vi sinh vật, ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở của thép không gỉ, v.v., đều là ăn mòn điện hóa. Ăn mòn điện hóa không chỉ xảy ra giữa hai chất có thể đóng vai trò hóa học, mà còn tạo ra sự chênh lệch điện thế do sự khác biệt về nồng độ dung dịch, sự khác biệt về nồng độ oxy xung quanh, sự khác biệt nhỏ trong cấu trúc của chất, v.v., và thu được năng lượng ăn mòn, làm cho kim loại có điện thế thấp và vị trí của tấm tiếp xúc khô bị mất đi.
Tốc độ ăn mòn van
Tốc độ ăn mòn có thể được chia thành sáu cấp độ:
(1) Hoàn toàn chống ăn mòn: tốc độ ăn mòn nhỏ hơn 0,001 mm/năm
(2) Khả năng chống ăn mòn cực cao: tốc độ ăn mòn từ 0,001 đến 0,01 mm/năm
(3) Khả năng chống ăn mòn: tốc độ ăn mòn từ 0,01 đến 0,1 mm/năm
(4) Vẫn có khả năng chống ăn mòn: tốc độ ăn mòn từ 0,1 đến 1,0 mm/năm
(5) Khả năng chống ăn mòn kém: tốc độ ăn mòn từ 1,0 đến 10 mm/năm
(6) Không chống ăn mòn: tốc độ ăn mòn lớn hơn 10 mm/năm
Chín biện pháp chống ăn mòn
1. Chọn vật liệu chống ăn mòn phù hợp với môi trường ăn mòn.
Trong quá trình sản xuất thực tế, sự ăn mòn của môi chất rất phức tạp, ngay cả khi vật liệu van được sử dụng trong cùng một môi chất là giống nhau, nhưng nồng độ, nhiệt độ và áp suất của môi chất khác nhau, thì sự ăn mòn của môi chất đối với vật liệu cũng không giống nhau. Cứ mỗi 10°C tăng nhiệt độ môi chất, tốc độ ăn mòn tăng khoảng 1-3 lần.
Nồng độ dung môi có ảnh hưởng lớn đến sự ăn mòn vật liệu van, ví dụ như chì trong axit sulfuric với nồng độ thấp, sự ăn mòn rất nhỏ, và khi nồng độ vượt quá 96%, sự ăn mòn tăng mạnh. Ngược lại, thép carbon bị ăn mòn nghiêm trọng nhất khi nồng độ axit sulfuric khoảng 50%, và khi nồng độ tăng lên hơn 60%, sự ăn mòn giảm mạnh. Ví dụ, nhôm rất dễ bị ăn mòn trong axit nitric đậm đặc với nồng độ hơn 80%, nhưng lại bị ăn mòn nghiêm trọng ở nồng độ axit nitric trung bình và thấp, còn thép không gỉ rất chịu được axit nitric loãng, nhưng lại bị ăn mòn nặng hơn ở nồng độ axit nitric trên 95%.
Từ các ví dụ trên, có thể thấy rằng việc lựa chọn vật liệu van phù hợp cần dựa trên tình huống cụ thể, phân tích các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến sự ăn mòn và lựa chọn vật liệu theo các hướng dẫn chống ăn mòn có liên quan.
2. Sử dụng vật liệu phi kim loại
Khả năng chống ăn mòn của vật liệu phi kim loại rất tuyệt vời; chỉ cần nhiệt độ và áp suất của van đáp ứng các yêu cầu của vật liệu phi kim loại, nó không chỉ giải quyết được vấn đề ăn mòn mà còn tiết kiệm được kim loại quý. Thân van, nắp van, lớp lót, bề mặt làm kín và các bộ phận khác thường được làm từ các vật liệu phi kim loại.
Các loại nhựa như PTFE và polyete clo hóa, cũng như cao su tự nhiên, neoprene, cao su nitrile và các loại cao su khác được sử dụng cho lớp lót van, còn phần thân chính của nắp van được làm bằng gang và thép carbon. Điều này không chỉ đảm bảo độ bền của van mà còn đảm bảo van không bị ăn mòn.
Ngày nay, ngày càng nhiều loại nhựa như nylon và PTFE được sử dụng, cùng với cao su tự nhiên và cao su tổng hợp được dùng để chế tạo các bề mặt làm kín và vòng đệm khác nhau, được sử dụng trong các loại van. Những vật liệu phi kim loại được sử dụng làm bề mặt làm kín này không chỉ có khả năng chống ăn mòn tốt mà còn có hiệu suất làm kín tốt, đặc biệt thích hợp để sử dụng trong môi trường có chứa các hạt. Tất nhiên, chúng kém bền và chịu nhiệt hơn, và phạm vi ứng dụng bị hạn chế.
3. Xử lý bề mặt kim loại
(1) Kết nối van: Ốc vít kết nối van thường được xử lý bằng mạ kẽm, mạ crom và oxy hóa (màu xanh lam) để cải thiện khả năng chống ăn mòn khí quyển và môi trường. Ngoài các phương pháp nêu trên, các bộ phận lắp ghép khác cũng được xử lý bề mặt như phốt phát hóa tùy theo tình huống.
(2) Bề mặt làm kín và các bộ phận kín có đường kính nhỏ: các quy trình xử lý bề mặt như nitriding và boronizing được sử dụng để cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn của nó.
(3) Chống ăn mòn thân: quá trình nitriding, boronization, mạ crom, mạ niken và các quy trình xử lý bề mặt khác được sử dụng rộng rãi để cải thiện khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và chống trầy xước của nó.
Các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau cần phù hợp với các vật liệu thân van và môi trường làm việc khác nhau. Trong môi trường khí quyển, hơi nước và thân van tiếp xúc với gioăng amiăng, có thể sử dụng mạ crom cứng hoặc quy trình nitriding khí (thép không gỉ không nên sử dụng quy trình nitriding ion): trong môi trường khí quyển chứa hydro sunfua, sử dụng lớp phủ niken giàu phốt pho mạ điện có hiệu quả bảo vệ tốt hơn; 38CrMOAIA cũng có thể chống ăn mòn bằng nitriding ion và khí, nhưng lớp phủ crom cứng không phù hợp để sử dụng; 2Cr13 có thể chống ăn mòn amoniac sau khi tôi và ram, và thép carbon sử dụng nitriding khí cũng có thể chống ăn mòn amoniac, trong khi tất cả các lớp mạ phốt pho-niken đều không chống ăn mòn amoniac, và vật liệu 38CrMOAIA nitriding khí có khả năng chống ăn mòn và hiệu suất toàn diện tuyệt vời, và nó chủ yếu được sử dụng để chế tạo thân van.
(4) Thân van cỡ nhỏ và tay quay: Nó cũng thường được mạ crom để cải thiện khả năng chống ăn mòn và trang trí van.
4. Phun nhiệt
Phun nhiệt là một phương pháp xử lý để tạo lớp phủ, và đã trở thành một trong những công nghệ mới trong bảo vệ bề mặt vật liệu. Đây là phương pháp gia cường bề mặt sử dụng các nguồn nhiệt có mật độ năng lượng cao (ngọn lửa đốt khí, hồ quang điện, hồ quang plasma, gia nhiệt điện, nổ khí, v.v.) để nung nóng và làm tan chảy các vật liệu kim loại hoặc phi kim loại, sau đó phun chúng lên bề mặt nền đã được xử lý trước dưới dạng nguyên tử hóa để tạo thành lớp phủ phun, hoặc đồng thời nung nóng bề mặt nền để lớp phủ tan chảy lại trên bề mặt chất nền, tạo thành lớp hàn phun gia cường bề mặt.
Hầu hết các kim loại và hợp kim của chúng, gốm oxit kim loại, vật liệu composite gốm kim loại và các hợp chất kim loại cứng có thể được phủ lên chất nền kim loại hoặc phi kim loại bằng một hoặc nhiều phương pháp phun nhiệt, giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn bề mặt, chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao và các đặc tính khác, đồng thời kéo dài tuổi thọ. Lớp phủ chức năng đặc biệt được phun nhiệt có các đặc tính như cách nhiệt, cách điện (hoặc cách điện bất thường), khả năng làm kín khi mài, tự bôi trơn, bức xạ nhiệt, chắn sóng điện từ, v.v., cho phép sử dụng phương pháp phun nhiệt để sửa chữa các bộ phận.
5. Sơn xịt
Lớp phủ là một biện pháp chống ăn mòn được sử dụng rộng rãi, và là vật liệu chống ăn mòn không thể thiếu cũng như dấu hiệu nhận biết trên các sản phẩm van. Lớp phủ cũng là một vật liệu phi kim loại, thường được làm từ nhựa tổng hợp, bùn cao su, dầu thực vật, dung môi, v.v., phủ lên bề mặt kim loại, cách ly môi trường và không khí, và đạt được mục đích chống ăn mòn.
Lớp phủ chủ yếu được sử dụng trong nước, nước mặn, nước biển, không khí và các môi trường khác không quá ăn mòn. Khoang bên trong của van thường được sơn bằng sơn chống ăn mòn để ngăn nước, không khí và các chất khác ăn mòn van.
6. Thêm chất ức chế ăn mòn
Cơ chế mà chất ức chế ăn mòn kiểm soát sự ăn mòn là thúc đẩy sự phân cực của pin. Chất ức chế ăn mòn chủ yếu được sử dụng trong môi trường và chất độn. Việc thêm chất ức chế ăn mòn vào môi trường có thể làm chậm quá trình ăn mòn thiết bị và van, ví dụ như thép không gỉ crom-niken trong axit sulfuric không chứa oxy, phạm vi hòa tan lớn dẫn đến trạng thái bị thiêu đốt, ăn mòn nghiêm trọng hơn, nhưng việc thêm một lượng nhỏ đồng sunfat hoặc axit nitric và các chất oxy hóa khác có thể làm cho thép không gỉ chuyển sang trạng thái cùn, bề mặt được tạo thành một lớp màng bảo vệ để ngăn chặn sự ăn mòn của môi trường. Trong axit clohydric, nếu thêm một lượng nhỏ chất oxy hóa, sự ăn mòn của titan có thể được giảm thiểu.
Việc sử dụng áp suất van làm môi chất để kiểm tra áp suất rất dễ gây ăn mòn.vanViệc thêm một lượng nhỏ natri nitrit vào nước có thể ngăn ngừa sự ăn mòn van do nước. Gioăng amiăng chứa clorua, chất này ăn mòn thân van rất mạnh, và hàm lượng clorua có thể được giảm bớt nếu áp dụng phương pháp rửa bằng nước hơi, nhưng phương pháp này rất khó thực hiện và không thể phổ biến rộng rãi, chỉ phù hợp với những trường hợp đặc biệt.
Để bảo vệ thân van và ngăn ngừa sự ăn mòn của gioăng amiăng, trong gioăng amiăng, chất ức chế ăn mòn và kim loại hy sinh được phủ lên thân van. Chất ức chế ăn mòn bao gồm natri nitrit và natri cromat, có thể tạo ra một lớp màng thụ động trên bề mặt thân van và cải thiện khả năng chống ăn mòn của thân van, còn dung môi giúp chất ức chế ăn mòn tan chậm và đóng vai trò bôi trơn; trên thực tế, kẽm cũng là một chất ức chế ăn mòn, có thể kết hợp với clorua trong amiăng, làm giảm đáng kể cơ hội tiếp xúc giữa clorua và kim loại thân van, từ đó đạt được mục đích chống ăn mòn.
7. Bảo vệ điện hóa
Có hai loại bảo vệ điện hóa: bảo vệ anot và bảo vệ catot. Nếu dùng kẽm để bảo vệ sắt, kẽm sẽ bị ăn mòn, nên kẽm được gọi là kim loại hy sinh. Trong thực tế sản xuất, bảo vệ anot ít được sử dụng hơn, bảo vệ catot được sử dụng nhiều hơn. Phương pháp bảo vệ catot này được sử dụng cho các van lớn và van quan trọng, đây là một phương pháp kinh tế, đơn giản và hiệu quả, và kẽm được thêm vào gioăng amiăng để bảo vệ trục van.
8. Kiểm soát môi trường ăn mòn
Khái niệm môi trường được chia thành hai loại: nghĩa rộng và nghĩa hẹp. Nghĩa rộng của môi trường đề cập đến môi trường xung quanh vị trí lắp đặt van và môi chất tuần hoàn bên trong van, còn nghĩa hẹp của môi trường đề cập đến các điều kiện xung quanh vị trí lắp đặt van.
Hầu hết các môi trường đều khó kiểm soát, và quy trình sản xuất không thể thay đổi tùy ý. Chỉ khi nào việc thay đổi không gây hại cho sản phẩm và quy trình thì mới có thể áp dụng phương pháp kiểm soát môi trường, chẳng hạn như khử oxy trong nước nồi hơi, thêm kiềm trong quá trình lọc dầu để điều chỉnh giá trị pH, v.v. Từ quan điểm này, việc bổ sung chất ức chế ăn mòn và bảo vệ điện hóa như đã đề cập ở trên cũng là một cách để kiểm soát môi trường ăn mòn.
Môi trường sản xuất, đặc biệt là trong phòng thí nghiệm, chứa đầy bụi, hơi nước và khói, cùng với nước muối trong khói, khí độc và bụi mịn phát ra từ thiết bị, sẽ gây ra sự ăn mòn ở các mức độ khác nhau cho van. Người vận hành nên thường xuyên vệ sinh, súc rửa van và bổ sung nhiên liệu theo quy định của quy trình vận hành, đây là biện pháp hiệu quả để kiểm soát sự ăn mòn do môi trường. Lắp đặt nắp bảo vệ trên thân van, đặt giếng tiếp đất trên van tiếp đất và phun sơn lên bề mặt van đều là những cách để ngăn chặn các chất ăn mòn làm hư hại van.van.
Sự gia tăng nhiệt độ môi trường và ô nhiễm không khí, đặc biệt đối với thiết bị và van trong môi trường kín, sẽ đẩy nhanh quá trình ăn mòn của chúng, do đó nên sử dụng các xưởng mở hoặc các biện pháp thông gió và làm mát càng nhiều càng tốt để làm chậm quá trình ăn mòn do môi trường.
9. Cải tiến công nghệ gia công và cấu trúc van.
Khả năng chống ăn mòn củavanĐây là vấn đề đã được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu, và một sản phẩm van có thiết kế cấu trúc hợp lý và phương pháp gia công chính xác chắc chắn sẽ có tác dụng tốt trong việc làm chậm quá trình ăn mòn của van. Do đó, bộ phận thiết kế và sản xuất cần cải tiến các bộ phận có thiết kế cấu trúc không hợp lý, phương pháp gia công không chính xác và dễ gây ăn mòn, để chúng phù hợp với yêu cầu của các điều kiện làm việc khác nhau.
Thời gian đăng bài: 22/01/2025
