Korrosion ist einer der wichtigsten Faktoren, die dazu führenVentilSchaden. Daher, inVentilDer Schutz, insbesondere der Korrosionsschutz der Ventile, ist ein wichtiger Aspekt, der berücksichtigt werden muss.
VentilKorrosionsform
Die Korrosion von Metallen wird hauptsächlich durch chemische und elektrochemische Korrosion verursacht, die Korrosion von nichtmetallischen Werkstoffen hingegen im Allgemeinen durch direkte chemische und physikalische Einwirkungen.
1. Chemische Korrosion
Unter der Voraussetzung, dass kein Strom erzeugt wird, reagiert das umgebende Medium direkt mit dem Metall und zerstört es, wie beispielsweise bei der Korrosion von Metall durch heißes, trockenes Gas und nichtelektrolytische Lösung.
2. Galvanische Korrosion
Das Metall steht in Kontakt mit dem Elektrolyten, wodurch ein Elektronenfluss entsteht, der durch elektrochemische Einwirkungen – die Hauptform der Korrosion – zu Schäden am Metall führt.
Gängige Korrosionsarten wie Säure-Base-Korrosion, atmosphärische Korrosion, Bodenkorrosion, Meerwasserkorrosion, mikrobielle Korrosion, Lochfraß und Spaltkorrosion von Edelstahl sind Beispiele für elektrochemische Korrosion. Diese Korrosion findet nicht nur zwischen zwei chemisch reagierenden Substanzen statt, sondern entsteht auch durch Potenzialunterschiede aufgrund von Konzentrationsunterschieden in der Lösung, unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen in der Umgebung, geringfügigen Strukturunterschieden der Substanzen usw. Dadurch wird Korrosionskraft erzeugt, die dazu führt, dass Metalle mit niedrigem Potenzial und trockenem Untergrund zerfallen.
Ventilkorrosionsrate
Die Korrosionsrate kann in sechs Grade unterteilt werden:
(1) Vollständig korrosionsbeständig: Die Korrosionsrate beträgt weniger als 0,001 mm/Jahr
(2) Äußerst korrosionsbeständig: Korrosionsrate 0,001 bis 0,01 mm/Jahr
(3) Korrosionsbeständigkeit: Korrosionsrate 0,01 bis 0,1 mm/Jahr
(4) Noch immer korrosionsbeständig: Korrosionsrate 0,1 bis 1,0 mm/Jahr
(5) Schlechte Korrosionsbeständigkeit: Korrosionsrate 1,0 bis 10 mm/Jahr
(6) Nicht korrosionsbeständig: Die Korrosionsrate beträgt mehr als 10 mm/Jahr
Neun Korrosionsschutzmaßnahmen
1. Wählen Sie korrosionsbeständige Werkstoffe entsprechend dem korrosiven Medium aus.
In der realen Produktion ist die Korrosion des Mediums sehr komplex. Selbst bei gleichem Ventilmaterial und gleichem Medium unterscheiden sich Konzentration, Temperatur und Druck, wodurch die Korrosion des Materials durch das Medium unterschiedlich ausfällt. Mit jedem Temperaturanstieg des Mediums um 10 °C erhöht sich die Korrosionsrate um das 1- bis 3-Fache.
Die Konzentration der Säure hat einen großen Einfluss auf die Korrosion des Ventilmaterials. So ist beispielsweise die Korrosion von Blei in Schwefelsäure bei niedriger Konzentration sehr gering, steigt aber bei Konzentrationen über 96 % sprunghaft an. Kohlenstoffstahl hingegen korrodiert am stärksten bei einer Schwefelsäurekonzentration von etwa 50 %, während die Korrosion bei Konzentrationen über 60 % stark abnimmt. Aluminium beispielsweise korrodiert in konzentrierter Salpetersäure mit einer Konzentration von über 80 %, ist aber bereits bei mittleren und niedrigen Konzentrationen stark korrosiv. Edelstahl ist gegenüber verdünnter Salpetersäure sehr beständig, zeigt aber bei Konzentrationen über 95 % deutliche Korrosionserscheinungen.
Aus den obigen Beispielen geht hervor, dass die richtige Auswahl der Ventilwerkstoffe auf der jeweiligen Situation basieren, verschiedene korrosionsbeeinflussende Faktoren analysieren und die Werkstoffe gemäß den einschlägigen Korrosionsschutzrichtlinien auswählen sollte.
2. Nichtmetallische Werkstoffe verwenden
Die Korrosionsbeständigkeit nichtmetallischer Werkstoffe ist ausgezeichnet. Solange Temperatur und Druck des Ventils den Anforderungen an nichtmetallische Werkstoffe entsprechen, wird nicht nur das Korrosionsproblem gelöst, sondern auch Edelmetalle eingespart. Ventilkörper, Deckel, Auskleidung, Dichtfläche und andere gängige nichtmetallische Werkstoffe werden verwendet.
Für die Ventilauskleidung werden Kunststoffe wie PTFE und chloriertes Polyether sowie Naturkautschuk, Neopren, Nitrilkautschuk und andere Kautschuke verwendet. Das Ventilgehäuse selbst besteht aus Gusseisen und Kohlenstoffstahl. Dies gewährleistet nicht nur die Stabilität des Ventils, sondern schützt es auch vor Korrosion.
Heutzutage werden vermehrt Kunststoffe wie Nylon und PTFE sowie Natur- und Synthesekautschuk für diverse Dichtflächen und Dichtungsringe eingesetzt, die in verschiedenen Ventilen Verwendung finden. Diese nichtmetallischen Werkstoffe zeichnen sich nicht nur durch gute Korrosionsbeständigkeit, sondern auch durch gute Dichtungsleistung aus und eignen sich daher besonders für Medien mit Partikeln. Allerdings sind sie weniger fest und hitzebeständig, wodurch ihr Anwendungsbereich begrenzt ist.
3. Metalloberflächenbehandlung
(1) Ventilanschluss: Die Ventilanschlussschnecke wird üblicherweise galvanisiert, verchromt oder brüniert, um ihre Beständigkeit gegen atmosphärische und Mediumkorrosion zu verbessern. Zusätzlich zu den oben genannten Verfahren werden je nach Bedarf auch andere Verbindungselemente Oberflächenbehandlungen wie Phosphatierung unterzogen.
(2) Dichtflächen und geschlossene Teile mit kleinem Durchmesser: Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit werden Oberflächenverfahren wie Nitrieren und Borieren eingesetzt.
(3) Korrosionsschutz des Schaftes: Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, der Abriebfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit werden häufig Oberflächenbehandlungsverfahren wie Nitrieren, Borieren, Verchromen, Vernickeln usw. eingesetzt.
Für verschiedene Schaftmaterialien und Einsatzumgebungen sind unterschiedliche Oberflächenbehandlungen geeignet. In atmosphärischer, wasserdampfhaltiger oder asbesthaltiger Umgebung kann eine Hartverchromung oder ein Gasnitrierverfahren angewendet werden (Edelstahl sollte nicht ionennitriert werden). In schwefelwasserstoffhaltiger Atmosphäre bietet eine galvanische Beschichtung mit hochphosphorhaltigem Nickel einen besseren Schutz. 38CrMOAIA kann durch Ionen- und Gasnitrieren korrosionsbeständig gemacht werden, eine Hartverchromung ist jedoch nicht geeignet. 2Cr13 ist nach dem Härten und Anlassen ammoniakbeständig, und auch gasnitrierter Kohlenstoffstahl ist ammoniakbeständig. Phosphor-Nickel-Beschichtungen sind hingegen nicht ammoniakbeständig. Gasnitriertes 38CrMOAIA zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit und umfassende Eigenschaften aus und wird hauptsächlich für Ventilschäfte verwendet.
(4) Ventilkörper und Handrad mit kleinem Durchmesser: Diese sind oft verchromt, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und das Ventil zu verschönern.
4. Thermisches Spritzen
Thermisches Spritzen ist ein Beschichtungsverfahren und hat sich zu einer der neuen Technologien für den Oberflächenschutz entwickelt. Es handelt sich um ein Oberflächenhärtungsverfahren, bei dem hochenergetische Wärmequellen (Gasflamme, Lichtbogen, Plasma, elektrische Heizung, Gasexplosion usw.) eingesetzt werden, um Metalle oder nichtmetallische Werkstoffe zu erhitzen und zu schmelzen. Anschließend werden sie zerstäubt auf die vorbehandelte Oberfläche gesprüht und bilden so eine Sprühbeschichtung. Alternativ kann die Oberfläche gleichzeitig erhitzt werden, sodass die Beschichtung auf dem Substrat erneut aufgeschmolzen wird und eine oberflächenverstärkende Spritzschweißschicht entsteht.
Die meisten Metalle und ihre Legierungen, Metalloxidkeramiken, Cermet-Verbundwerkstoffe und Hartmetallverbindungen lassen sich mittels thermischer Spritzverfahren auf metallische oder nichtmetallische Substrate aufbringen. Dadurch werden Oberflächenkorrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und weitere Eigenschaften verbessert sowie die Lebensdauer verlängert. Spezielle Funktionsbeschichtungen, die durch thermisches Spritzen hergestellt werden, weisen wärmeisolierende, isolierende (oder elektrostatisch ableitende), schleifbare Dichtungseigenschaften, Selbstschmierung, Wärmestrahlungsabschirmung und elektromagnetische Abschirmung auf. Thermisches Spritzen eignet sich daher zur Reparatur von Bauteilen.
5. Sprühfarbe
Beschichtungen sind ein weit verbreitetes Korrosionsschutzmittel und ein unverzichtbarer Bestandteil von Ventilen. Sie dienen sowohl dem Korrosionsschutz als auch der Kennzeichnung. Beschichtungen bestehen aus nichtmetallischen Materialien wie Kunstharz, Gummisuspension, Pflanzenöl, Lösungsmitteln usw. Sie bedecken die Metalloberfläche, isolieren das Medium und die Atmosphäre und erzielen so den Korrosionsschutz.
Beschichtungen werden hauptsächlich in Wasser, Salzwasser, Meerwasser, der Atmosphäre und anderen nicht allzu korrosiven Umgebungen eingesetzt. Der Innenraum des Ventils wird häufig mit Korrosionsschutzfarbe gestrichen, um zu verhindern, dass Wasser, Luft und andere Medien das Ventil korrodieren.
6. Korrosionsinhibitoren hinzufügen
Der Wirkmechanismus von Korrosionsinhibitoren beruht auf der Förderung der Batteriepolarisation. Korrosionsinhibitoren werden hauptsächlich in Medien und Füllstoffen eingesetzt. Die Zugabe von Korrosionsinhibitoren zum Medium kann die Korrosion von Anlagen und Ventilen verlangsamen. Beispielsweise kann Chrom-Nickel-Edelstahl in sauerstofffreier Schwefelsäure aufgrund seines großen Löslichkeitsbereichs in einen Verbrennungszustand übergehen, wodurch die Korrosion verstärkt wird. Die Zugabe geringer Mengen von Kupfersulfat oder Salpetersäure und anderen Oxidationsmitteln kann jedoch dazu führen, dass der Edelstahl stumpf wird und sich auf der Oberfläche ein Schutzfilm bildet, der die Erosion des Mediums verhindert. In Salzsäure kann die Korrosion von Titan durch die Zugabe geringer Mengen von Oxidationsmitteln reduziert werden.
Die Ventildruckprüfung wird häufig als Medium für die Druckprüfung verwendet, was leicht zu Korrosion führen kann.VentilDie Zugabe einer geringen Menge Natriumnitrit zum Wasser kann die Korrosion des Ventils durch Wasser verhindern. Asbestdichtungen enthalten Chloride, die die Ventilspindel stark korrodieren. Der Chloridgehalt lässt sich durch Dampfreinigung reduzieren, diese Methode ist jedoch sehr schwierig umzusetzen und daher nicht allgemein anwendbar; sie eignet sich nur für spezielle Anwendungsfälle.
Zum Schutz des Ventilschafts und zur Verhinderung der Korrosion der Asbestdichtung werden Korrosionsinhibitoren und Opfermetalle auf den Ventilschaft aufgetragen. Der Korrosionsinhibitor besteht aus Natriumnitrit und Natriumchromat, die einen Passivierungsfilm auf der Oberfläche des Ventilschafts bilden und dessen Korrosionsbeständigkeit verbessern. Das Lösungsmittel sorgt für das langsame Auflösen des Korrosionsinhibitors und wirkt gleichzeitig als Schmiermittel. Zink ist ebenfalls ein Korrosionsinhibitor, der sich zunächst mit den Chloriden im Asbest verbindet. Dadurch wird der Kontakt zwischen Chloriden und dem Metall des Ventilschafts stark reduziert und somit Korrosion verhindert.
7. Elektrochemischer Schutz
Es gibt zwei Arten des elektrochemischen Schutzes: den anodischen und den kathodischen Schutz. Wird Zink zum Schutz von Eisen verwendet, korrodiert das Zink selbst und wird daher als Opfermetall bezeichnet. In der Praxis wird der anodische Schutz seltener, der kathodische Schutz hingegen häufiger eingesetzt. Diese kathodische Schutzmethode wird insbesondere bei großen und wichtigen Ventilen angewendet. Sie ist wirtschaftlich, einfach und effektiv. Dabei wird der Asbestpackung Zink beigemischt, um die Ventilspindel zu schützen.
8. Die korrosive Umgebung kontrollieren
Der Begriff „Umgebung“ hat zwei Bedeutungen: eine im weiteren Sinne und eine im engeren Sinne. Die im weiteren Sinne bezeichnete Umgebung bezieht sich auf die Umgebung des Ventileinbauorts und das darin zirkulierende Medium, während die im engeren Sinne bezeichnete Umgebung sich auf die Bedingungen rund um den Ventileinbauort bezieht.
Die meisten Umgebungsbedingungen sind unkontrollierbar, und Produktionsprozesse lassen sich nicht beliebig verändern. Nur wenn dadurch weder Produkt noch Prozess beeinträchtigt werden, können Methoden zur Kontrolle der Umgebungsbedingungen angewendet werden, wie beispielsweise die Entsauerung von Kesselwasser oder die Zugabe von Alkali im Ölraffinerieprozess zur pH-Wert-Anpassung. Aus diesem Grund stellt auch die oben erwähnte Zugabe von Korrosionsinhibitoren und der elektrochemische Schutz eine Möglichkeit dar, die korrosive Umgebung zu kontrollieren.
Die Atmosphäre ist, insbesondere in Produktionsumgebungen, mit Staub, Wasserdampf und Rauch angereichert. Dazu gehören beispielsweise Rauchgase, giftige Gase und Feinstaub, die von Anlagen emittiert werden und zu Korrosion an den Ventilen führen. Der Bediener sollte die Ventile regelmäßig reinigen, spülen und gemäß den Betriebsanweisungen regelmäßig befüllen. Dies ist eine wirksame Maßnahme zur Kontrolle der Korrosion durch Umwelteinflüsse. Das Anbringen einer Schutzkappe auf der Ventilspindel, das Errichten eines Erdungsanschlusses für das Ventil und das Besprühen der Ventiloberfläche mit Farbe sind weitere Möglichkeiten, die Korrosion durch korrosive Substanzen zu verhindern.Ventil.
Der Anstieg der Umgebungstemperatur und der Luftverschmutzung, insbesondere bei Geräten und Ventilen in geschlossenen Systemen, beschleunigt deren Korrosion. Um die Korrosion durch die Umgebung zu verlangsamen, sollten möglichst offene Werkstätten oder Belüftungs- und Kühlmaßnahmen eingesetzt werden.
9. Verbesserung der Verarbeitungstechnologie und der Ventilstruktur
Der Korrosionsschutz desVentilDieses Problem wurde bereits bei der Entwicklung berücksichtigt, und ein Ventil mit durchdachter Konstruktion und korrekter Fertigungsmethode trägt zweifellos wesentlich zur Korrosionsverlangsamung bei. Daher sollten Konstruktion und Fertigung die Bauteile optimieren, die hinsichtlich Konstruktion, Fertigungsmethode und Korrosionsanfälligkeit ungeeignet sind, um sie an die Anforderungen verschiedener Betriebsbedingungen anzupassen.
Veröffentlichungsdatum: 22. Januar 2025
