摘 要：本文首先簡要介紹了酸腐蝕的基本原理，接著對(duì)酸性環(huán)境中的隔膜泵液壓系統(tǒng)做了分部介紹，逐一對(duì)隔膜泵液壓系統(tǒng)可能發(fā)生的腐蝕做了分析，概述了腐蝕給隔膜泵液壓系統(tǒng)帶來的危害和影響，對(duì)液壓系統(tǒng)防腐的解決措施進(jìn)行了系統(tǒng)概述，最后簡要總結(jié)了液壓系統(tǒng)酸腐蝕的類型和應(yīng)對(duì)腐蝕的設(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵詞：酸性；環(huán)境；隔膜泵；液壓系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TH137 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

引起腐蝕的最一般條件是：（1）大氣中含有SO2、H2S、Cl2和HCI；（2）液體中含有鹽，特別是氯化物中的陰離子；（3）源和源托材料不同，且處于潮濕環(huán)境中；（4）源的強(qiáng)輻射引起的空氣電離。酸性氣體環(huán)境中對(duì)隔膜泵液壓系統(tǒng)最大的隱患是酸腐蝕，酸腐蝕其性質(zhì)是析氫電化學(xué)腐蝕，從熱力學(xué)看，增加溶液酸度會(huì)加速陰極反應(yīng)，提高腐蝕率，但腐蝕率還和氫過電位有關(guān)，溶液的氧化性也影響金屬的腐蝕，氧化性增加，通常使腐蝕加速，但超過極限值可使金屬發(fā)生鈍化而抑制腐蝕，腐蝕產(chǎn)物也有一定影響，可溶性金屬鹽會(huì)催化陽極反應(yīng)，不溶性腐蝕產(chǎn)物形成保護(hù)層會(huì)抑制腐蝕。

1 對(duì)液壓系統(tǒng)的影響分析

酸性氣體工況環(huán)境下液壓系統(tǒng)酸腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕、濕腐蝕。而且隨著季節(jié)不同、環(huán)境溫度變化和空氣濕度變化其腐蝕率會(huì)發(fā)生變化，其主要影響是，對(duì)金屬件的破壞和對(duì)儀器儀表精準(zhǔn)度的影響等。液壓設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。本項(xiàng)目液壓系統(tǒng)主要包括自動(dòng)補(bǔ)排油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、超壓保護(hù)及排氣系統(tǒng)、控制儀表系統(tǒng)及液壓油箱。

1.1 自動(dòng)補(bǔ)排油系統(tǒng)

1.1.1 功用

自動(dòng)補(bǔ)排油系統(tǒng)的功能是控制隔膜室中的油量及橡膠隔膜的運(yùn)動(dòng)位置，其原理如圖2所示。

1.1.2 結(jié)構(gòu)概述

自動(dòng)補(bǔ)排油系統(tǒng)主要由二位三通電磁閥、兩位兩通閥組、蓄能器、氣源調(diào)節(jié)裝置、截止閥、單向閥、儀表及管件等組成。

1.2 沖洗系統(tǒng)

1.2.1 功用

沖洗系統(tǒng)用來給隔膜泵液力端油缸進(jìn)行冷卻和潤滑，進(jìn)而起到延長活塞密封圈使用壽命的作用，其原理如圖3所示。

1.2.2 結(jié)構(gòu)概述

沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)為環(huán)路結(jié)構(gòu)，保證油液供應(yīng)均勻性，從而達(dá)到充分的冷卻效果。沖洗系統(tǒng)主要由吸油過濾器、油泵電機(jī)組、檢測儀表和管件等構(gòu)成。

1.3超壓保護(hù)系統(tǒng)

1.3.1功用

當(dāng)隔膜泵液力端超壓后，液力端液壓油經(jīng)超壓保護(hù)系統(tǒng)卸荷，從而保護(hù)液力端零部件不受損壞，其原理如圖4所示。

1.3.2結(jié)構(gòu)概述

超壓保護(hù)系統(tǒng)采用雙單向閥串聯(lián)結(jié)構(gòu)與液力端相聯(lián)接結(jié)構(gòu)。主要零部件有：單向閥、蓄能器、壓力表、排油管、回油管等。

1.4腐蝕分析

對(duì)于以上液壓分系統(tǒng)在酸性氣體工況環(huán)境下，可能發(fā)生的腐蝕分析如下：

1.4.1點(diǎn)蝕

點(diǎn)蝕是一種腐蝕后出現(xiàn)微小蝕孔的局部腐蝕形式，嚴(yán)重的點(diǎn)蝕會(huì)造成零件穿孔或突發(fā)性失效。例如液壓管路發(fā)生點(diǎn)蝕后將會(huì)引起管路泄露，降低液壓系統(tǒng)效率，焊接處發(fā)生點(diǎn)蝕將會(huì)引發(fā)開焊，破壞零部件強(qiáng)度等不良后果。點(diǎn)蝕與零部件表面缺陷有關(guān)，如，晶間結(jié)構(gòu)不均勻、位錯(cuò)表面露頭、表面夾雜物或表面刻痕等。

1.4.2縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是發(fā)生在金屬與金屬或金屬與非金屬結(jié)合縫隙內(nèi)的一種局部腐蝕，通常在縫隙中有溶液存在。縫隙腐蝕常發(fā)生在鉚釘、螺栓連接、法蘭、墊圈、密封等處。如圖5所示實(shí)例，發(fā)生縫隙腐蝕的縫隙寬度沒有明確的尺寸界限，通常為幾微米寬。在寬的溝槽或縫隙內(nèi)由于介質(zhì)流動(dòng)性好，較少發(fā)生縫隙腐蝕。減少縫隙腐蝕的方法如下：

（1）在結(jié)構(gòu)上避免出現(xiàn)縫隙，或使縫隙盡可能敞開。

（2）油箱要便于清除沉雜物。

（3）在縫隙腐蝕敏感區(qū)域覆蓋一層抗縫隙腐蝕性能好的合金。

（4）在陰極表面的周圍涂上油漆。

（5）采用抑制劑。

（6）避免或減少采用金屬/非金屬的連接。

1.4.3晶間腐蝕

發(fā)生在晶界上的局部腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。晶間腐蝕由于會(huì)使晶間處晶粒間的結(jié)合力降低，造成材料強(qiáng)度下降，但表面尚保持完整、均勻甚至光滑，因此潛在的危害較大。隔膜泵液壓系統(tǒng)中在焊接處，如果后期處理不完全，C元素對(duì)不銹鋼的敏化有重要影響。

1.4.4應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕（SCC）通常的結(jié)果是造成材料斷裂。在腐蝕過程中，當(dāng)材料受應(yīng)力作用時(shí)，發(fā)生的腐蝕過程，造成應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料在無腐蝕介質(zhì)存在時(shí)正常的斷裂應(yīng)力，其根源在于材料內(nèi)微裂紋的擴(kuò)展。應(yīng)力腐蝕開裂失效與材料所處的環(huán)境有關(guān)。液壓系統(tǒng)不銹鋼管路焊接處如果夾雜有碳化物，碳元素對(duì)不銹鋼的敏化有重要影響。

1.4.5 腐蝕疲勞

腐蝕疲勞是指在腐蝕與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下引起材料疲勞強(qiáng)度下降的現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)中的軸承和彈簧是典型的受循環(huán)應(yīng)力作用的部件。處于酸性環(huán)境中，受高壓力往復(fù)作用的兩位兩通閥如圖6所示，從而導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展直至斷裂。

1.4.6 磨蝕

磨蝕發(fā)生在有相對(duì)流動(dòng)的場合中，是金屬腐蝕與流體機(jī)械協(xié)同作用的一種過程。磨蝕程度受流速、流態(tài)、表面鈍化膜的強(qiáng)度和氣體中的固體顆粒成分、大小、硬度等影響，在酸性環(huán)境中腐蝕性氣體處于液壓系統(tǒng)外部，所以在液壓零部件外部會(huì)發(fā)生不同程度的磨蝕。

1.4.7 氣蝕

金屬表面因受到氣泡破裂所帶來的高壓反復(fù)沖擊，產(chǎn)生金屬碎片，這些活化的金屬暴露在酸性氣體中，又重新受到酸性氣體的腐蝕，如圖7所示，被初始腐蝕的零件周圍其他零部件隨著腐蝕擴(kuò)散重新受到酸性氣體的腐蝕。。

綜上，無論發(fā)生哪種類型的腐蝕都會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)造成不同程度的腐蝕，腐蝕的后果如下：endprint

（1）液壓系統(tǒng)流量、壓力發(fā)生變化，無法保證原始設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)果準(zhǔn)確性。

（2）液壓系統(tǒng)效率降低。

（3）零部件失效。

（4）儀表參數(shù)顯示不準(zhǔn)確。

（5）傳感器控制參數(shù)偏離設(shè)定值，引發(fā)系統(tǒng)設(shè)備誤動(dòng)作。

（6）整套設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性不能保證。

2 解決措施

對(duì)于酸腐蝕的應(yīng)對(duì)措施可通過兩方面來考慮，一方面通過用戶車間凈化處理，另一方面對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。

2.1 工廠凈化處理

玻璃鋼酸霧凈化塔對(duì)于腐蝕性氣體的治理，目前多采用液體吸收法治理，酸霧凈化塔，廣泛應(yīng)用于各種化工、電工電子、冶金、工業(yè)生產(chǎn)等多種領(lǐng)域的氣體凈化工藝。

2.2 液壓系統(tǒng)防腐設(shè)計(jì)

無論液壓元器件還是儀器儀表，防腐設(shè)計(jì)主要從材料方面入手解決。另外，對(duì)腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選用像不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件。

2.2.1 防腐材料

常用的防腐材料有不銹鋼、哈氏合金、蒙乃爾合金、鈦、鉭等，這是最簡單、最直觀的處理方法。

2.2.2 液壓元器件及儀表防腐

提高液壓元器件及儀表抗腐蝕性能的方法有以下幾種方法：

（1）隔離：采用隔離介質(zhì)，避免液壓元件或儀表直接接觸腐蝕環(huán)境，在隔膜泵液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中該方法成本較高，一般不推薦采用。

（2）采用防護(hù)層：如噴涂、電鍍、襯里、氧化、磷化和鈍化處理、表面合金化等。防護(hù)層涂鍍可對(duì)整套液壓系統(tǒng)外表面做優(yōu)化處理，達(dá)到防腐目的，減緩液壓元器件及儀表失效，進(jìn)而增加液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在儀表防腐中，合理選用耐蝕儀表防腐材料是提高儀表防腐能力根本性的途徑，一般來說，儀表中使用的耐蝕金屬材料有兩類，一類是通用材料，即并非為儀表專用，而是在機(jī)械制造中通用的材料，如耐蝕鑄鐵、耐蝕鑄鋼、不銹鋼和耐熱鋼、耐蝕結(jié)構(gòu)鋼、耐蝕有色金屬和合金等；另一類是儀表專用合金材料，這類材料一般都具有某些特殊性能，如彈性、磁性、電阻、膨脹性能等，它們統(tǒng)稱儀表材料，而兼有耐蝕性能的儀表材料稱為耐蝕儀表材料。

對(duì)于無法采用上述防腐方法或采用上述方法仍不足以滿足防腐要求時(shí)，則必須使用抗蝕儀表材料，提高儀表材質(zhì)本身的防腐能力。這也是提高儀表防腐能力根本性的途徑。

結(jié)語

（1）酸性氣體工況環(huán)境下隔膜泵液壓系統(tǒng)可能發(fā)生的腐蝕有：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、磨蝕（沖蝕）、氣蝕等。

（2）主要解決措施以液壓系統(tǒng)防腐設(shè)計(jì)為主，設(shè)計(jì)初始，對(duì)于各零部件的材料選用、材料性能及關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析和掌握；生產(chǎn)制造過程中對(duì)零部件裝配面、密封面、焊接口等接口處進(jìn)行完全清理，防止腐蝕發(fā)生；后期表面處理應(yīng)選擇合適的、相容的防腐材料；儀表選用密封可靠、表面處理細(xì)致、有防腐產(chǎn)品業(yè)績的生產(chǎn)廠家。

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