[科普中国]-防腐

金属腐蚀

金属与它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,引起金属的变质和变坏，称为金属腐蚀，腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属(Au、Pt等)外,一般金属发生腐蚀都是一个自发过程。人们已经认识到使用的金属很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如热能、光能等)引起的破坏的，绝大多数金属材料的破坏都与其腐蚀因素有关，因此金属材料的腐蚀己成为当今不可忽略的重要问题。

另外，金属腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国GNP的1%到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4.9%；1995年为3000亿美元，占国民经济总产值的4.21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属腐蚀的保护工作与发达的工业国家相比还有一段距离。据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中分析，中国石油工业的金属腐蚀损失每年约100亿人民币，汽车工业的金属腐蚀损失约为300亿人民币，化学工业的金属腐蚀损失也约为300亿人民币，这些数字都属于直接损失。如该报告中调查某火电厂锅炉酸腐蚀脆爆的实例，累计损失约15亿千瓦·时的电量，折合人民币3亿元，而由于缺少供电量所带来的间接损失还没有计算在内。所以说，金属腐蚀的损失是很严重的，必须予以高度的重视。

金属防腐方法针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有：

结构改变法例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。

保护层法在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如：

（1）在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。

（2）用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻挡水和空气等对钢铁的腐蚀。

（3）用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。

电化学保护法利用原电池原理对金属进行保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类，应用较多的是阴极保护法。

牺牲阳极保护

此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等，例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等腐蚀。1

外加电流保护

将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子，而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。1

处理腐蚀介质消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂或在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。

预处理表面处理通常金属表面会附有尘埃、油污、氧化皮、锈蚀层、污染物、盐份或松脱的旧漆膜。其中氧化皮是比较常见但最容易被忽略的部分。氧化皮是在钢铁高温锻压成型时所产生的一层致密氧化层，通常附着比较牢固，但相比钢铁本身则较脆，并且其本身为阴极，会加速金属腐蚀。如果不清除这些物质，直接涂装，势必会影响整个涂层的附着力及防腐能力。据统计，大约有70%以上的油漆问题是由于不适当的表面处理所引起的。因此，对于一个金属防腐涂装油漆系统的性能体现，合适的表面处理是至关重要的。2

清理等级也即清洁度，代表性国际标准有两种：一种是美国85年制订“SSPC-”，第二种是瑞典76年制订的“Sa-”，它分为四个等级分别为Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，为国际惯常通用标准，详细介绍如下：

Sa1级——相当于美国SSPC—SP7级。采用一般简单的手工刷除、砂布打磨方法，这是四种清洁度中度最低的一级，对涂层的保护仅仅略好于未采用处理的工件。Sa1级处理的技术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑、和残留油漆等污物。Sa1级也叫做手工刷除清理级（或清扫级）。

Sa2级——相当于美国SSPC—SP6级。采用喷砂清理方法，这是喷砂处理中最低的一级，即一般的要求，但对于涂层的保护要比手工刷除清理要提高许多。Sa2级处理的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物、和其它外来物质（疵点除外），但疵点限定为不超过每平方米表面的33%，可包括轻微阴影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。如果工件原表面有凹痕，则轻微的锈蚀和油漆还会残留在凹痕底部。Sa2级也叫商品清理级（或工业级）。

Sa2.5级——是工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别。Sa2.5级也叫近白清理级（近白级或出白级）。Sa2.5级处理的技术标准：同Sa2要求前半部一样，但疵点限定为不超过每平方米表面的5%，可包括轻微暗影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。

Sa3级——级相当于美国SSPC—SP5级，是工业上的最高处理级别，也叫做白色清理级（或白色级）。Sa3级处理的技术标准：与Sa2.5级一样，但5%的阴影、疵点、锈蚀等疵点不得存在了。

随着现代工业的发展，一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需要。人们提出的“重防腐涂料（Heavy-duty Coating）”的概念，一般指在苛刻的腐蚀环境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。简单地说：重防腐涂料就是使用寿命更长，可适应更苛刻的使用环境的涂料称为重防腐涂料。在化工大气和海洋环境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上，在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度的腐蚀条件下，一般能使用5年以上。

除锈等级钢丝刷除锈

St2 彻底的手工和动力工具除锈

表面应无肉眼可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、油漆涂层和杂质。

St3 非常彻底的手工和动力工具除锈

同St2，但应比St2处理得更彻底，金属底材呈金属光泽。

喷砂除锈

Sa1级 轻度喷砂除锈

表面应无可见的油脂、污物、附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层等杂质。

Sa2级 彻底的喷砂除锈

表面应无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、油漆涂层和杂质基本清除，残留物应附着牢固。

Sa2.5级 非常彻底的喷砂除锈

表面应无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、油漆涂层和杂质，残留物痕迹仅显示点状或条纹状的轻微色斑。

Sa3级 喷砂除锈至钢材表面洁净

表面应无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、油漆涂层和杂质，表面具有均匀的金属色泽。

防锈颜料种类用于防腐涂料的防锈颜料的种类较多，其常见有以下几种：

①与成膜剂起反应形成致密的防腐涂层；

②颜料是碱性物质，溶于水则形成碱性环境；

③水溶性的成分到达金属表面使表面钝化；

④与酸性物质反应使其失去腐蚀能力；

⑤水溶性成分或与成膜剂的反应生成物在水中溶解变为防腐成分等。

机理防锈颜料的上述防腐作用通常是同时存在的，其防腐机理包括下列物理、化学、电化学的三个方面。

物理防腐作用

适当配以与油性成膜剂起反应的颜料可以得到致密的防腐涂层使物理的防腐作用加强。例如含铅类颜料与油料反应形成铅皂使防腐涂层致密，从而减少了水、氧有害物质的渗透。磷酸盐类颜料水解后形成难溶的碱式酸盐，具有堵塞防腐涂层中针孔的效果。而铁的氧化物或具有鳞片状的云母粉、铝粉、玻璃薄片等颜料填料均可以使防腐涂层的渗透性降低，起到物理的防腐作用。

化学防腐作用

当有害的酸性碱性物质渗入防腐涂层时，能起中和作用变其为无害物质，这也是有效的防腐方法。尤其是巧妙地采用氧化锌、氢氧化铝、氢氧化钡等两性化合物，可以很容易地实现中和酸性或碱性的有害物质而起防腐作用，或者能与水、酸反应生成碱性物质。这些碱性物质吸附在钢铁表面使其表面保持碱性，在碱性环境下钢铁不易生锈。

电化学防腐作用从涂层的针孔渗入的水分和氧通过防腐涂层时，与分散在防腐涂层中的防锈颜料反应形成防腐离子。这种含有防腐离子的湿气到达金属表面，使钢铁表面钝化（使电位上升），防止铁离子的溶出，铬酸盐类颜料就具有这种特性。或者利用电极电位比钢铁低的金属来保护钢铁，例如富锌涂料就是由于锌的电极电位比钢铁低，起到牺牲阳极的作用而使钢铁不易被腐蚀。3

油防锈概述螺纹紧固件多种多样，从普通螺栓、螺母、螺钉，到高强度、高性能、高精度、高附加值和非标异形件，他们的防锈包装方法却基本相同。对于表面氧化、磷化、发黑的螺纹紧固件多数都是采用表面涂、浸防锈油外，外加用塑料包装的方式。

防锈油脂是在石油类基本组分中加入一种或多种防锈添加剂（又称油溶性缓蚀剂）及其辅助添加剂组成，它使用方便，成本低廉，效果好，操作简单，紧固件行业都在大量使用。

产品举例国内防锈油脂从上世纪60年代开始出现商品，由武汉材料保护研究所制定了GB4879-1985《防锈包装》标准，列出了国产防锈油的种类和指标。

近二十年来，防锈油的发展较快，每年都有各种新产品问世，下面作一简介。

薄层防锈油

RPA型，GF型溶剂型薄层防锈油，经多数紧固件企业的各种不同工艺进行生产性应用，证明对紧固件产品具有良好的防锈性能，同时，易涂覆，色泽浅亮，溶剂挥发少，用量省，为厚层防锈油的三分之一以下，故节约生产成本三分之二以上。HH932脱水防锈油，可保证在十个月内不生锈；JN-2防锈油，主要用途为紧固件常温发黑后的处理。薄层防锈油可用于室内工序间防锈，也可以用于包装封存防锈。

蜡膜防锈油

在溶剂稀释型防锈油或超薄层防锈油中加入某些油溶性蜡，可以获得含蜡的防锈保护膜，能明显的提高油膜的抗盐雾和耐大气性能。然而，常温下蜡是固态或半固态，在油品中极易析出，影响油品的外观和质量，甚至难以获得理想的防锈效果，因此，寻找油溶性较好，能明显改善防锈性的蜡是获得稳定性好、成膜均匀含蜡防锈油的关键。

蜡膜防锈油是由成膜剂、高效缓蚀剂和基础油组成的一种溶剂稀释型防锈油。与其他类型的防锈油相比，蜡膜油具有油膜薄、防锈性好、涂层美观等优点。

水溶性防锈油

中国防锈油基本上都是以汽油、煤油或机械油作为溶剂，都是由石油分馏出来的产物，因无法使含在石油里面的芳香烃脱出来，所以汽油、煤油和机械油都含有芳香烃，使用汽车、煤油做溶剂油，一是它的闪点低，易着火，二是污染环境，有害于人的身体健康。以水作为溶剂的D.K8号水溶剂性防锈油不含芳香烃、铅等对人体有害的物质，生产中无三废排放，防锈效果也是较理想的，这种防锈油易涂、易除，用在封存紧固件的防锈上，可用自来水清洗，此产品经国家有关部门鉴定，达到了环保要求。4

应用领域对重防腐涂料的应用涉及现代化各个领域，大型的工矿企业：化工、石油化工、钢铁及大型矿山冶炼的管道、贮槽、设备等；重要的能源工业：天然气、油管、油罐、输变电、核电设备及煤矿矿井等；现代化的交通运输：桥梁、船舶、集装箱、火车和汽车等；新兴的海洋工程。海上设施、海岸及海湾构造物及海上石油钻井平台等。以环氧树脂为主要成膜物质的涂料称为环氧涂料。每年世界上约有40%以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧防腐涂料是目前世界上用得最为广泛、最为重要的重防腐涂料之一。

工程材料常用材料高氯涂料

如MX53-4各色高氯化聚乙烯防腐面漆（户内外型）、MX53-1

高氯化聚乙烯铁红防锈漆、MX53-2高氯化聚乙烯云铁防锈漆、MX53-3高氯化聚乙烯云铁中间漆

氯磺涂料

如J52-4氯磺化聚乙烯冷却塔防潮漆（底/面，双组份）、J52-5氯磺化聚乙烯煤气柜专用防腐漆（底/中/面，双组份）、J52-6氯磺化聚乙烯地下管道涂料（底/面，双组份

有机硅涂料

如MW-600有机硅耐高温防腐涂料（底/面，双组份）、 MW-700有机硅耐高温防腐涂料（底/面，双组份）

环氧涂料

如H06-4环氧富锌底漆（叁组份）、H06-12环氧云铁中间漆（双组份）、 HL52-3环氧沥青防腐漆（底/面，双组份）

氯化橡胶

如J53-33氯化橡胶铁红防锈漆、J53-4氯化橡胶防腐面漆、J53-5氯 化橡胶厚浆涂料

聚氨酯涂料

如S52-3聚氨酯防腐面漆（双组份） 、S52-30聚氨酯银粉防腐磁漆 （叁组份）、S52-10聚氨酯改性互穿网络防腐涂料（双组份）

氟树脂涂料

如JF氟树脂防腐涂料（底/面，双组份）

油罐内壁

如H66-1耐油抗静电涂料（双组份）、H52-3成品油罐内壁涂料（底/面， 双组份）、HL52-10环氧沥青耐油涂料（底/面，双组份）

马路标志漆

如J67-1氯磺化聚乙烯高空标志漆（双组份）、B56-1丙烯 酸改性马路标志划线漆、T56-2热熔马路划线漆

富锌底漆

如E06-1无机硅酸锌底漆（双组份）、E06-2无机富锌底 漆（双组份）、E06-10无机磷酸盐富锌涂料（双组份

内壁涂料

如 H86-1环氧烘干罐头底漆、H86-2环氧烘干罐头磁漆、H86-3环氧高固体饮水舱涂料（底/面，双组份）

地坪涂料

如H77-1厚膜工业地坪涂料（双组份）、H77-2防静电工业地坪涂料（双组份）、H77-3耐磨工业地坪涂料（双组份）

带锈底漆

如70型带锈底漆

防火涂料

如PH-1钢结构膨胀型防火涂料、PH-2通用型防火涂料、PH-3非金属结构防火涂料

氨基树脂

如A01-1氨基烘干清漆、A04-9氨基烘干磁漆、A16－50氨基锤纹烘干漆

醇酸树脂

如C06-1醇酸铁红底漆 、C53-31红丹醇酸防锈漆、C43-1醇酸船壳漆

酚醛树脂

如F03-1酚醛调和漆、F53-33铁红酚醛防锈漆、F04-1快干银粉磁漆

水池涂料

如不饱和树脂防腐材料、乙烯基防腐材料，在配合玻纤布施工，可以很好的增强防腐材料的耐冲击强度。

该防腐材料适用于硫酸、盐酸、强碱等溶液存储池防腐。

其它C-1快干防锈油 、JN533铁红氰凝防锈漆（双组份）、JN533云铁氰凝中间漆（双组份）、L01-13沥青清漆

重涂料重防腐涂装是指采用高耐蚀性涂料，涂膜厚度在200～300μm以上，在严酷的腐蚀环境中使，防腐期长达10～50年的一类专用涂装技术。由于其防腐期特别长，因此也称长效防腐涂装。

重防腐涂装的显著特点是厚膜化。为实现几十年的防腐，涂膜薄是难以奏效的。高耐蚀性树脂和新型颜料、填料的开发是实现重防腐涂装的前提。对金属基体进行认真的表面清理是重防腐涂装的基础。科学地涂装设计要求、涂料配套方案、涂装施工技术是重防腐涂装的关键，严格的质量检测和维护管理是实现重防腐涂装效果的保证。

防腐涂装的特殊性对重防腐涂料提出了特殊的要求。主要是：

（1）对金属基体及各道涂层间有良好的附着力，有良好的物理机械性能；

（2）对各种腐蚀性介质有良好的耐蚀性；

（3）施工方便。适用于制造重防腐涂料的合成树脂有各类型环氧、聚氨醋、丙烯酸、氯化橡胶、有机氟树脂及高耐蚀性的不饱和聚酯树脂等。5

FGD有关应用腐蚀是FGD系统中一个严重的问题，更是烟道和烟囱面临的必须解决的难题，就世界和中国对烟囱和烟道的防腐，主要采用以下类型的四种防腐材料：

玻璃钢（1）由于玻璃钢抗化学腐蚀而且造价比高镍合金低，所以许多湿法脱离系统装置都选择使用玻璃钢，已取得了很好的效果。根据国外资料介绍，玻璃钢已在湿法脱硫系统的以下方面获得了成功的应用：吸收塔塔体、石灰溶解槽、集液器、除雾器、浆液输送管道、烟道烟囱等。

（2）由于玻璃钢内表光滑，不易积垢，耐磨耐酸，所以在流速很高及颗粒物浓度较高的区域通常都有比较好的效果。玻璃钢系列的防腐材料在国内市场上比较常见的有：环氧树脂，改性的有OM特种防腐涂料。

橡胶在国内市场上比较常见的有硅橡胶——聚脲。但该产品不耐高温，防水防酸性能极好，不利于燃煤机组长时间直排。

玻璃磷片由于玻璃鳞片的主要填充材料是SiO2，其耐温性、耐酸性极好。在市场上比较常见的有：泡沫玻璃砖和玻璃鳞片。6

耐酸胶泥用途

用于湿法脱硫耐酸砖内筒烟囱内衬防腐。涂层耐温性及耐酸性能好、附着力强、使用寿命长（20年以上），可以承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷工况下的长期作用，是湿法FGD后排放净烟气的烟囱内衬防腐的专用涂料材料。

特性

KY2耐酸胶泥涂料是以优质高硅粉、分散剂、固定剂以及细粒料等为原料，按一定比例科学配制而成，它具有以下优良特性：优良的耐化学介质，耐高温湿态腐蚀性气体性能；极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率低、线膨胀系数低；能承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷之工况；极佳的耐磨性；良好的粘接性；常温硬化，成型施工简单、修补容易。

国内防腐业萧县被中国工业防腐蚀技术协会正式命名为“中国防腐第一县”，命名仪式在北京举行，原中央军委委员、总后勤部部长王克，国家发改委副主任张平及建设部、中国工业防腐蚀技术协会等有关领导参加了命名仪式。
萧县防腐业起源于上世纪六十年代，“一把刷子”闯天下，经过创业、发展、壮大三个阶段，从小到大，由弱到强，防腐领域从最初的小化肥拓宽到今天的石油、化工、水电、冶金、热电电力等各个行业，市场拓展到阿尔及利亚、苏丹、埃赛俄比亚等国际市场，逐渐形成了自已的竞争优势。目前，全县拥有资质防腐企业14家，各种专业技术职称人员5030人，年产值16亿元，从业人员10多万人，参与建设了三峡水电站、西气东输、秦山核电站、连云港核电站、奥运会体育场馆等全国重点工程，工程遍布国内除台湾省以外的所有地区，形成了“三分天下有其一”的规模，在全国防腐领域居于领先位置。7