La corrosione è uno degli elementi più importanti che causanovalvoladanno. Pertanto, invalvolaLa protezione anticorrosione delle valvole è un aspetto importante da considerare.
Valvolaforma di corrosione
La corrosione dei metalli è causata principalmente da corrosione chimica ed elettrochimica, mentre la corrosione dei materiali non metallici è generalmente causata da azioni chimiche e fisiche dirette.
1. Corrosione chimica
In assenza di corrente elettrica, il mezzo circostante reagisce direttamente con il metallo, distruggendolo, come nel caso della corrosione del metallo da parte di gas secchi ad alta temperatura e soluzioni non elettrolitiche.
2. Corrosione galvanica
Il metallo entra in contatto con l'elettrolita, provocando un flusso di elettroni che, a sua volta, lo danneggia per azione elettrochimica, principale causa di corrosione.
La corrosione da soluzioni saline acido-base comuni, la corrosione atmosferica, la corrosione del suolo, la corrosione da acqua di mare, la corrosione microbica, la corrosione per vaiolatura e la corrosione interstiziale dell'acciaio inossidabile, ecc., sono tutte forme di corrosione elettrochimica. La corrosione elettrochimica non si verifica solo tra due sostanze che possono interagire chimicamente, ma produce anche differenze di potenziale dovute alla differenza di concentrazione della soluzione, alla differenza di concentrazione dell'ossigeno circostante, a lievi differenze nella struttura della sostanza, ecc., e acquisisce la forza corrosiva, in modo che il metallo con basso potenziale e la posizione della piastra asciutta al sole vengano danneggiati.
Tasso di corrosione della valvola
Il tasso di corrosione può essere suddiviso in sei gradi:
(1) Completamente resistente alla corrosione: il tasso di corrosione è inferiore a 0,001 mm/anno
(2) Estremamente resistente alla corrosione: tasso di corrosione da 0,001 a 0,01 mm/anno
(3) Resistenza alla corrosione: velocità di corrosione da 0,01 a 0,1 mm/anno
(4) Ancora resistente alla corrosione: tasso di corrosione da 0,1 a 1,0 mm/anno
(5) Scarsa resistenza alla corrosione: velocità di corrosione da 1,0 a 10 mm/anno
(6) Non resistente alla corrosione: il tasso di corrosione è superiore a 10 mm/anno
Nove misure anticorrosione
1. Selezionare materiali resistenti alla corrosione in base al mezzo corrosivo
Nella produzione reale, la corrosione del fluido è un fenomeno molto complesso, anche se il materiale della valvola utilizzato è lo stesso, la concentrazione, la temperatura e la pressione del fluido variano, e di conseguenza la corrosione del fluido sul materiale non è uniforme. Per ogni aumento di 10 °C della temperatura del fluido, il tasso di corrosione aumenta di circa 1-3 volte.
La concentrazione del mezzo ha una grande influenza sulla corrosione del materiale della valvola; ad esempio, il piombo, in acido solforico a bassa concentrazione, presenta una corrosione molto limitata, mentre quando la concentrazione supera il 96%, la corrosione aumenta bruscamente. L'acciaio al carbonio, al contrario, presenta la corrosione più grave quando la concentrazione di acido solforico è intorno al 50%, e quando la concentrazione aumenta oltre il 60%, la corrosione diminuisce drasticamente. Ad esempio, l'alluminio è molto corrosivo in acido nitrico concentrato con una concentrazione superiore all'80%, ma la corrosione è grave anche a concentrazioni medie e basse di acido nitrico; infine, l'acciaio inossidabile è molto resistente all'acido nitrico diluito, ma la corrosione si aggrava in acido nitrico con una concentrazione superiore al 95%.
Dagli esempi sopra riportati, si evince che la corretta selezione dei materiali per le valvole deve basarsi sulla situazione specifica, sull'analisi dei vari fattori che influenzano la corrosione e sulla scelta dei materiali in conformità con i relativi manuali anticorrosione.
2. Utilizzare materiali non metallici
La resistenza alla corrosione dei materiali non metallici è eccellente; purché la temperatura e la pressione della valvola soddisfino i requisiti dei materiali non metallici, non solo si risolve il problema della corrosione, ma si risparmiano anche metalli preziosi. Il corpo valvola, il coperchio, il rivestimento, la superficie di tenuta e altri materiali non metallici di uso comune sono realizzati con questi materiali.
Per il rivestimento delle valvole vengono utilizzate materie plastiche come PTFE e polieteri clorurati, nonché gomma naturale, neoprene, gomma nitrilica e altre gomme, mentre il corpo principale del coperchio della valvola è realizzato in ghisa e acciaio al carbonio. Ciò non solo garantisce la robustezza della valvola, ma ne impedisce anche la corrosione.
Oggigiorno, si utilizzano sempre più materiali plastici come nylon e PTFE, e gomma naturale e gomma sintetica per realizzare diverse superfici di tenuta e anelli di tenuta per valvole di vario tipo. Questi materiali non metallici, impiegati come superfici di tenuta, non solo presentano una buona resistenza alla corrosione, ma offrono anche ottime prestazioni di tenuta, risultando particolarmente adatti all'utilizzo in fluidi contenenti particelle. Naturalmente, la loro resistenza meccanica e termica è inferiore, e il loro campo di applicazione è limitato.
3. Trattamento superficiale dei metalli
(1) Collegamento valvola: La chiocciola di collegamento della valvola è comunemente trattata con zincatura, cromatura e ossidazione (blu) per migliorare la capacità di resistere alla corrosione atmosferica e da fluidi. Oltre ai metodi sopra menzionati, altri elementi di fissaggio sono trattati anche con trattamenti superficiali come la fosfatazione a seconda della situazione.
(2) Superficie di tenuta e parti chiuse di piccolo diametro: per migliorarne la resistenza alla corrosione e all'usura si utilizzano processi superficiali come la nitrurazione e la borurazione.
(3) Anticorrosione dello stelo: nitrurazione, borurazione, cromatura, nichelatura e altri processi di trattamento superficiale sono ampiamente utilizzati per migliorarne la resistenza alla corrosione, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'abrasione.
Diversi trattamenti superficiali dovrebbero essere adatti a diversi materiali dello stelo e ambienti di lavoro, nell'atmosfera, nel mezzo di vapore acqueo e nello stelo a contatto con guarnizioni di amianto, si può utilizzare la cromatura dura, il processo di nitrurazione gassosa (l'acciaio inossidabile non dovrebbe essere utilizzato con il processo di nitrurazione ionica): in un ambiente atmosferico di solfuro di idrogeno l'utilizzo di un rivestimento di nichel ad alto contenuto di fosforo per elettrodeposizione ha migliori prestazioni protettive; il 38CrMOAIA può anche essere resistente alla corrosione mediante nitrurazione ionica e gassosa, ma la cromatura dura non è adatta all'uso; il 2Cr13 può resistere alla corrosione da ammoniaca dopo tempra e rinvenimento, e l'acciaio al carbonio utilizzando nitrurazione gassosa può anche resistere alla corrosione da ammoniaca, mentre tutti gli strati di fosforo-nichel non sono resistenti alla corrosione da ammoniaca, e il materiale 38CrMOAIA nitrurato in gas ha un'eccellente resistenza alla corrosione e prestazioni complessive, ed è utilizzato principalmente per realizzare steli di valvole.
(4) Corpo valvola e volantino di piccolo calibro: spesso sono cromati per migliorarne la resistenza alla corrosione e per decorare la valvola.
4. Spruzzatura termica
La spruzzatura termica è un metodo di processo per la preparazione di rivestimenti ed è diventata una delle nuove tecnologie per la protezione delle superfici dei materiali. Si tratta di un metodo di rinforzo superficiale che utilizza fonti di calore ad alta densità energetica (fiamma di combustione a gas, arco elettrico, arco al plasma, riscaldamento elettrico, esplosione a gas, ecc.) per riscaldare e fondere materiali metallici o non metallici, spruzzandoli sulla superficie di base pretrattata sotto forma di atomizzazione per formare un rivestimento a spruzzo, oppure riscaldando contemporaneamente la superficie di base, in modo che il rivestimento si fonda nuovamente sulla superficie del substrato per formare uno strato di saldatura a spruzzo che ne rinforza la superficie.
La maggior parte dei metalli e delle loro leghe, le ceramiche a base di ossidi metallici, i compositi cermet e i composti di metalli duri possono essere rivestiti su substrati metallici o non metallici mediante uno o più metodi di spruzzatura termica, che possono migliorare la resistenza alla corrosione superficiale, la resistenza all'usura, la resistenza alle alte temperature e altre proprietà, e prolungare la durata di servizio. La spruzzatura termica consente di realizzare rivestimenti funzionali speciali con proprietà di isolamento termico, isolamento (o di conduzione di scariche elettriche anomale), sigillatura rettificabile, autolubrificazione, protezione dalle radiazioni termiche, schermatura elettromagnetica e altre caratteristiche specifiche, e può essere utilizzata per riparare i componenti.
5. Vernice spray
Il rivestimento è un mezzo anticorrosivo ampiamente utilizzato ed è un materiale anticorrosione indispensabile, nonché un segno distintivo per i prodotti valvolari. Il rivestimento è un materiale non metallico, solitamente costituito da resina sintetica, pasta di gomma, olio vegetale, solvente, ecc., che ricopre la superficie metallica, isolandola dal mezzo e dall'atmosfera e svolgendo la funzione anticorrosiva.
I rivestimenti sono utilizzati principalmente in acqua, acqua salata, acqua di mare, atmosfera e altri ambienti non eccessivamente corrosivi. La cavità interna della valvola viene spesso verniciata con vernice anticorrosiva per impedire che acqua, aria e altri agenti corrodano la valvola.
6. Aggiungere inibitori di corrosione
Il meccanismo con cui gli inibitori di corrosione controllano la corrosione consiste nel promuovere la polarizzazione della batteria. Gli inibitori di corrosione sono utilizzati principalmente nei materiali di riempimento e nei fluidi di riempimento. L'aggiunta di inibitori di corrosione al fluido può rallentare la corrosione di apparecchiature e valvole, come nel caso dell'acciaio inossidabile al cromo-nichel in acido solforico privo di ossigeno, che presenta un ampio intervallo di solubilità e si trasforma in uno stato di cremazione, con conseguente corrosione più grave. Tuttavia, l'aggiunta di una piccola quantità di solfato di rame o acido nitrico e altri ossidanti può portare l'acciaio inossidabile a uno stato smussato, formando una pellicola protettiva sulla superficie che previene l'erosione del fluido. In acido cloridrico, l'aggiunta di una piccola quantità di ossidante può ridurre la corrosione del titanio.
Il test di pressione della valvola viene spesso utilizzato come mezzo per il test di pressione, che è facile da causare corrosione dellavalvolaL'aggiunta di una piccola quantità di nitrito di sodio all'acqua può prevenire la corrosione della valvola da parte dell'acqua. Le guarnizioni in amianto contengono cloruro, che corrode notevolmente lo stelo della valvola; il contenuto di cloruro può essere ridotto adottando il metodo di lavaggio con acqua e vapore, ma questo metodo è molto difficile da implementare e non può essere diffuso su larga scala, essendo adatto solo a esigenze particolari.
Al fine di proteggere lo stelo della valvola e prevenire la corrosione della guarnizione in amianto, quest'ultima è rivestita con un inibitore di corrosione e un metallo sacrificale. L'inibitore di corrosione è composto da nitrito di sodio e cromato di sodio, che generano una pellicola passivante sulla superficie dello stelo e ne migliorano la resistenza alla corrosione. Il solvente, inoltre, dissolve lentamente l'inibitore di corrosione, svolgendo un'azione lubrificante. Anche lo zinco, in quanto inibitore di corrosione, si lega ai cloruri presenti nell'amianto, riducendo significativamente il contatto tra i cloruri e il metallo dello stelo, e garantendo così la protezione dalla corrosione.
7. Protezione elettrochimica
Esistono due tipi di protezione elettrochimica: la protezione anodica e la protezione catodica. Se si utilizza lo zinco per proteggere il ferro, questo si corrode e viene chiamato metallo sacrificale. Nella pratica produttiva, la protezione anodica è meno utilizzata, mentre la protezione catodica è più diffusa. Quest'ultima viene impiegata per valvole di grandi dimensioni e valvole critiche, risultando economica, semplice ed efficace. Lo zinco viene inoltre aggiunto alla guarnizione in amianto per proteggere lo stelo della valvola.
8. Controllare l'ambiente corrosivo
Il cosiddetto ambiente può essere inteso in due accezioni: in senso lato, come l'ambiente circostante il luogo di installazione della valvola e il fluido di circolazione interno; in senso stretto, invece, si riferisce alle condizioni ambientali specifiche che si verificano nelle immediate vicinanze del luogo di installazione della valvola.
La maggior parte degli ambienti è incontrollabile e i processi produttivi non possono essere modificati arbitrariamente. Solo se ciò non comporta danni al prodotto e al processo, è possibile adottare metodi di controllo ambientale, come la deossigenazione dell'acqua delle caldaie, l'aggiunta di alcali nel processo di raffinazione del petrolio per regolare il valore del pH, ecc. Da questo punto di vista, anche l'aggiunta di inibitori di corrosione e la protezione elettrochimica menzionate in precedenza rappresentano un modo per controllare l'ambiente corrosivo.
L'atmosfera è piena di polvere, vapore acqueo e fumo, soprattutto nell'ambiente di produzione, come la salamoia dei fumi, i gas tossici e le polveri sottili emesse dalle apparecchiature, che causeranno vari gradi di corrosione alla valvola. L'operatore dovrebbe pulire e spurgare regolarmente la valvola e rifornirla regolarmente secondo le disposizioni delle procedure operative, che è una misura efficace per controllare la corrosione ambientale. L'installazione di una copertura protettiva sullo stelo della valvola, la predisposizione di un pozzetto di terra sulla valvola di terra e la verniciatura a spruzzo sulla superficie della valvola sono tutti modi per impedire che le sostanze corrosive erodano la valvola.valvola.
L'aumento della temperatura ambiente e dell'inquinamento atmosferico, soprattutto per apparecchiature e valvole in ambienti chiusi, ne accelererà la corrosione; pertanto, per rallentare la corrosione ambientale, è opportuno utilizzare il più possibile officine aperte o sistemi di ventilazione e raffreddamento.
9. Migliorare la tecnologia di elaborazione e la struttura della valvola
La protezione anticorrosione delvalvolaSi tratta di un problema che è stato preso in considerazione fin dalle prime fasi della progettazione, e una valvola con una progettazione strutturale razionale e un metodo di processo corretto avrà indubbiamente un buon effetto nel rallentare la corrosione della valvola. Pertanto, il reparto di progettazione e produzione dovrebbe migliorare le parti che non sono razionali nella progettazione strutturale, che presentano metodi di processo errati e che sono facilmente soggette a corrosione, in modo da adattarle alle esigenze delle diverse condizioni operative.
Data di pubblicazione: 22 gennaio 2025
