在工业领域,钢铁生锈是一个很常见的问题。当接触水,并且有氧(例如空气里的氧),钢铁就会氧化并腐蚀,生成铁锈。有水分、接触空气——这样的条件随处可见,因此钢铁生锈很常见。生锈会导致设备损坏、加速折旧。另外,脱落的锈渣如果在设备内部循环,会使设备磨损或者压伤、刮伤,引起设备故障。因此,在工业领域必须注意防锈。

 

1.钢铁生锈的原因和条件:

    要做好防锈工作,首先就要知道钢铁为什么会生锈,只有了解了生锈的原因和生锈的条件,才能从源头上切断钢铁锈蚀。铁生锈(rust)其实就是铁腐蚀(corrosion),只不过其它金属发生类似的氧化过程都统称为“腐蚀”,而钢铁腐蚀又被专门叫做“生锈”。

 

    铁生锈的必要条件是氧气和水同时存在,也就是说同时接触水和空气/氧气,铁就会生锈。在微观层面上其实是一个电化腐蚀的过程。有些条件会加速腐蚀过程,因此使铁生锈的速度加快,如温度升高、金属盐的存在、接触酸性物质,都会使电化腐蚀加速,加快钢铁生锈。钢铁生锈的电化学方程式比较复杂,简单地理解就是:

+氧气+水——>含水氧化铁

    由于接触空气和水的条件在现实中很常见,因此以上过程是钢铁生锈的主要途径,除此之外,还有一些情况也会导致铁腐蚀(生锈),例如酸。无机酸的酸性较强,在工业领域中都会引起我们的注意,例如盐酸、硫酸。但是有机酸容易被我们忽视,例如润滑油变质过程中形成的有机酸。有机酸的酸性较弱,但是也会造成许多金属(包括钢铁)腐蚀。

 

比如乙酸,它对铁、镁、锌等金属都有轻微腐蚀性,生成氢气和醋酸盐。化学反应方程式如下:

Fe + 2 CH3COOH → (CH3COO)2 Fe + H2

简单来说就是: +乙酸——>醋酸铁+氢气

 

2.防锈的方法:

    设备防锈的方法主要是使用防锈剂,把金属和水分、空气隔绝开来。防锈剂的种类很多,性能特点和用途也有所不同。总的来说,防锈剂可以分为三类:液态/液相防锈剂(Liquid-phase corrosion inhibitor,包括防锈油、防锈液)、气相防锈剂(Vapor-phase corrosion inhibitor:在气体、蒸汽状态下使用的防锈剂、气相缓蚀剂)、防锈涂层(Surface coatings:附着在金属表面的固体防锈层、或者其它防锈漆、防锈涂料)。液态防锈剂和防锈涂层的区别是:液态防锈剂(防锈油脂、防锈液)是可以清洗掉的,例如防锈油。防锈涂层一般是硬性的一层材料,附着在金属表面,不会被清洗掉,例如防锈漆、防腐涂层等。

 

3.防锈剂、防腐蚀剂的作用:

    从上文中钢铁生锈的条件来看,要防锈,最好的方法就是避免钢铁与水、空气接触,如果钢铁容易接触到酸性物质,那么还要避免与酸接触。这就是防锈剂、防腐蚀剂(rust and corrosion inhibitors)的作用机理:把金属和水分、空气、酸隔绝开来。

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    油是常见的防锈剂,在金属表面涂抹油(例如防锈油)或者脂(黄油,也就是润滑脂),有助于隔绝水分和空气,防止金属生锈。除了防锈油、防锈涂层等常见的防锈方法外,润滑油和润滑脂也是常见的防锈方法。

 

    润滑油、润滑脂除了有润滑作用,还有防锈作用。工业设备有许多钢铁部件,如果不做好防锈工作,锈渣脱落在机器内部循环,会引起设备内部磨损和故障。因为锈渣很硬,夹在运转的部件之间,会引起磨粒磨损。

 

    由于设备生锈具有诸多危害,因此,选择润滑油时,应注意润滑油要有良好的防锈性。润滑油和润滑脂的成分里含有油(基础油),还有一些添加剂,其中就包括防锈/防腐蚀添加剂,基础油本身具有防锈作用,防锈剂进一步加强了润滑油的防锈作用。在润滑油和润滑脂里,基础油和防锈添加剂共同起到防锈作用。

 

    防锈剂/防腐蚀剂通常是一些极性很高的分子,很容易被金属吸附(如图)。它们被吸附到金属表面后,形成一层保护膜,把金属覆盖住,隔绝空气和水分、酸,防止金属生锈、腐蚀。要保证润滑油具有良好的防锈性,首先要选择质量合格的油品,优质润滑油都会考虑良好的防锈性。其次是正确使用油品——保持油品清洁并及时更换新油。润滑油如果受到污染(进入水分、杂质等,或者混入不同的润滑油及其它油液),性能会受到影响,防锈性也可能受到影响。另外,润滑油如果变质,基础油和添加剂的性能都会劣化,包括防锈性。因此要注意及时更换润滑油。

 

4.润滑油的防锈性检测:

    在使用中,润滑油的防锈性能很难进行量化,主要靠主观的使用感觉来判断。但可以通过实验室检测,对润滑油的防锈性进行评估。润滑油防锈性的检测标准是ASTM D665在检测中,使用一块铁,对铁块进行表面抛光或者喷砂处理后,随即涂上待测油品,放置于海水里24小时,观察铁块是否有生锈迹象。此实验适用于所有的润滑油防锈性检测,不单单是汽轮机油。

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发布时间:[ 2016/2/16 ]      浏览量:[ 312 ]



文章关键词:设备防锈   润滑油   防锈性

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