防止法兰螺栓防锈蚀，这种热喷塑防腐技术让设备更“长寿”

 

【摘要】采用热塑型防腐涂层技术包裹法兰及连接螺栓，防止设备及配件腐蚀；
【关键词】法兰、螺栓、螺栓锈（腐）蚀、法兰锈（腐）蚀

 

一、概况

造纸企业的管线设备多为露天安装，或者是安装在高湿且带有腐蚀的环境中，阳光、雨雪、昼夜温差腐蚀气体等环境因素带来的对设备腐蚀，不仅影响美观，对安全生产也形成了严重隐患。
现场诸多设备的腐蚀中，法兰连接螺栓腐蚀最不起眼，但影响和危害很大。制浆工段大量使用法兰盘，法兰螺栓更是数量巨大，但是法兰螺栓作为关键的连接工件，却常常受到忽视。在日常工作中维修人员为提高对螺栓的保护效果，常常会采用机油、黄油、机油黄油混合油、螺栓保护帽等各种方法（图一）。但因为螺栓安装位置常在不便维护之处，给日常维护工作带来极大不便的同时存在安全隐患。

 

二、法兰连接螺栓的腐蚀和危害

暴露在法兰盘外的螺栓头部，因易于维护，普遍状态较好。而穿行于两个法兰盘之间的螺杆部分，因位置狭小不易进行护操作，也不易检查，相当一部分螺栓中间存在不同程度的腐蚀情况。特别是上下水平安置的法兰盘（图三），部分连接螺栓中间部分腐蚀严重。作为管道受力连接件，本身极易发生应力腐蚀，腐蚀一旦开始，速度呈进行性加快。一般来讲，具有相同的腐蚀环境、条件，同一法兰盘的螺栓腐蚀程度趋同，当一条腐蚀程度严重的螺栓强度不能承受分担的拉力发生断裂后，该螺栓正常情况下承担的拉力瞬时分担到同一法兰盘的其他螺栓，极易引发其他腐蚀程度相似的螺栓连锁断裂，由此引发管道内部介质大量泄漏。所以，应形成逐年逐处抽查，有计划的更换各工段腐蚀严重的连接螺栓的制度。并责成各车间加强该部位的检查力度，力求及早发现并更换严重腐蚀的螺栓。

 

三、螺栓安装位置与螺栓腐蚀之间的关系

1.法兰盘直立安装（图二），其连接螺栓如果表面防腐层没被破坏，则螺栓中间部分就极少发生严重腐蚀。
2.法兰盘上下水平于地面安装（图三），连接螺栓表面防腐层无论有没有被破坏，中间部分都会发生严重腐蚀，法兰直径越小，腐蚀程度越严重。
3.原因分析。螺栓经过拆装，螺栓原外表面部分保护层被破坏，因夹在法兰盘之间的螺杆不易被涂抹防锈油，自然环境的雨雪，螺栓被滞留的水汽包围。水气介质作为腐蚀介质直接与裸露螺纹根部接触，使得螺纹根部的机械划痕、折叠、沟槽、凹坑等缺陷形成了腐蚀穴，在其中发生了电化学反应。螺纹根部形成的腐蚀穴为阳极，周围的金属则构成阴极，腐蚀穴面积很小，阴极和阳极面积之比很大。电化学腐蚀所产生的微电流在阳极区相对较大，电化学反应产生的氢在此区聚集并向螺纹内部扩散，腐蚀穴的金属在氢的作用下产生裂源。氢沿着钢中存在的微观缺陷处扩散，钢的晶界上正是微观缺陷集中的地方，氢扩散到这些地方后，形成了氢分子，当氢分子达到一-定量时，产生的压力将金属胀开，而氢继续向金属的更深处扩散，裂纹缝隙随之不断扩展。一旦条件具备，腐蚀即可以几何倍数的速度进行下去。
水平安装的法兰遇雨雪湿气等潮湿因素，更易引起液态水滞留，更具备腐蚀条件，所以水平安装的法兰螺栓较垂直于地面安装的法兰上的螺栓更易发生腐蚀。
通过对腐蚀的螺杆进行观察，严重腐蚀都发生在螺栓根部，根据力学原理，此处传递了最大的载荷分担量，而且与栓杆其他部分相比，此处还存在由缺口效应引起的应力集中。所以，螺栓杆的腐蚀是裂缝腐蚀效应与应力集中之间相互作用的共同结果。当裂缝扩展到一定程度时，螺杆有效承载面积变得越来越小、最终因承受不了拉应力而撕裂。一根过紧螺栓断裂后，相邻过紧螺栓重复同样的断裂过程。若不及时发现，法兰盘上的紧固螺栓将相继断裂。

 

四、传统的治理方法

1. 维护油漆解决方案
维修漆是一种硬膜，可直接与基材（一般是环氧或聚氨酯涂料）粘结，法兰存在很多棱角与边缘，传统的油漆系统很难有效地覆盖边缘。虽然加厚涂层可以解决边缘保护问题，但它会密封紧固件，在以后的维护中无法拆卸。
2. 机械解决办法
主要通过保护罩、夹具密封法兰和法兰间隙。通常是不锈钢或塑料材质，装有橡胶密封条，这种保护方法不太灵活，需要储存与各种尺寸法兰完全匹配的外罩或夹具。
3. 胶带或半固态防腐带解决方案
卷状包装的胶带（如矿脂胶带、蜡质或弹性聚合物的包扎带）通过缠裹在基材表面进行保护。由于半固态聚合物的防水性能较好，这种保护方法可以提供可靠的防腐保护，但是，如果法兰形状复杂，这种材料不仅耗时，而且很难施工。
4. 聚合物密封袋解决方案
密封袋可以完全包裹法兰，其成分由低渗透聚合物、缓蚀剂蒸汽和干燥剂组成，安装简单。但袋端仅用胶带密封，而不是持久有效的机械结合，袋内有大面积的蒸汽空间，容易积聚大量水，在一段时间内也会消耗缓蚀剂。

五、热塑型防腐涂层技术

这是一种独特的、可重复使用的热塑型防腐涂层，可有效降低 95%的腐蚀和磨损成本。 
这种材料在常温下不会发生变化且具有柔性，材料使用时，将其放置在经特殊设计的、可搬运移动的装置内熔化为流动性较好的液体，随后喷涂在各种尺寸大小或各种形状的基材表面上，数秒之内即可冷却为固态。材料中含有缓蚀剂成分，喷涂时材料可以深层渗入每处缝隙中、全面包裹结合处，从而为表面提供有效的主动防护。该材料可以在喷涂表面周围形成坚韧的、柔性的、不可渗透的壳层，作为一种防腐隔离层，为设备系统提供终生保护。这种热塑防腐型涂层应用快速简便、环保、易于剥离、可回收可重复使用、不含 VOC 或其他有害化学物质。

六、热塑型防腐涂层的优势

立即阻止腐蚀； 
减少磨损； 
防止水分、污染物等侵入； 
延长设备部件的使用寿命； 
环保型产品；
提供长期主动性防护； 
降低人工成本，降低事故发生率； 
可重复使用，不额外产生垃圾污染；
易于拆卸。

七、企业应用案例

某造纸企业溶解浆车间，连接法兰及管线采用304不锈钢材质，连接螺栓采用碳钢材质，由于暴露在外，连接螺栓腐蚀比较严重，后期拆除螺栓非常困难。由其是二氧化氯车间，储罐采用的是玻璃钢材质，连接螺栓腐蚀后膨胀，将玻璃钢储罐的螺栓孔涨紧，拆除过程中容易损伤罐体本身，进而造成罐体内二氧化氯的泄露，存在安全隐患。