PDF《表面超疏水性处理在锅炉安全阀防腐蚀 、防垢 技术中的应用》

表面超疏水性处理在锅炉安全阀防腐蚀、 防垢 技术中的应用 余爱枝,李茂东,林金梅,张术宽 ( 广州市特种承压设备检测研究院, 广州5

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0 ) 摘要: 介绍了表面超疏水特性的原理, 及其对锅炉安全阀表面防腐蚀、 防垢的作用.

介绍了几种可以对锅炉安全 阀表面进行超疏水性处理技术.并指出了当前超疏水表面制备技术存在的问题和发展方向. 关键词: 表面超疏水;

安全阀;

防腐;

除垢 中图分类号: T G

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4 ;

T G

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8 文献标识码: B 文章编号:

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8 X(

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0 4 镒 胬颡憷 镒 状楠嶙 状楠樽 蚶 YUA i z h i , L IM a o d o n g , L I NJ i n m e i , Z HA N GS h u k u a n ( G u a n g z h o uS p e c i a l P r e s s u r eE q u i p m e n t I n s p e c t i o na n dR e s e a r c h I n s t i t u t e , G u a n g z h o u5

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0 , C h i n a ) :Thisp a p e ri n t r o d u c e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es u p e r h y d r o p h o b i cs u r f a c ea n di t sr o l ei ns u r f a c ea n t i c o r r o s i o na n da n t i s c a l i n g .S e v e r a lt e c h n i q u e s w h i c hc o u l d m o d i f yt h eb o i l e rs a f e t yv a l v es u r f a c ea sas u p e r h y d r o p h o b i cs u r f a c ea r ei l l u s t r a t e d .T h ep r o b l e m sa n dp r o s p e c t so ft h es u p e r h y d r o p h o b i cs u r f a c ep r e p a r a t i o n t e c h n i q u e s a r e a l s od i s c u s s e d . :superhydrophobicsurface;

safetyv a l v e ;

a n t i r u s t ;

a n t i s c a l i n g

0 引言锅炉安全阀泄漏是锅炉安全阀的主要故障之 一, 究其原因, 绝大部分是由于阀瓣的锈蚀、 结焦等 造成了阀瓣密封性能的下降.造成阀瓣锈蚀、 结焦 的原因主要有: (

1 ) 积存在阀瓣与阀座密封面间的水 垢污渣、 腐蚀性介质及残留物在密封面间产生的凹 坑沟痕, 造成阀瓣和密封座间密封不严;

(

2 ) 蒸汽锅 炉的安全阀在使用中一旦起跳, 回落时阀芯和阀座 间就会留有一层水渍, 时间一长便会腐蚀阀瓣和阀 座表面;

(

3 ) 未起跳的安全阀经过长期使用, 一般密 封面都会残留一些杂质, 生成污锈和产生腐蚀, 从而 使安全阀的密封性能下降.解决安全阀结焦、 锈蚀 的做法都是在阀瓣失效后对阀瓣进行除锈、 研磨来 提高恢复阀瓣的密封性能, 这种方法防治安全阀事 故比较被动, 不能从本质上解决问题, 而且涉及要拆 卸安全阀, 耗时耗力, 人为干预较大. 收稿日期:

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2 3 通讯作者: 余爱枝, 助理工程师, 硕士,

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3 y u a i z h i @

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3 . c o m 安全阀的腐蚀, 绝大部分均属于电化学腐蚀, 其 表面覆盖水膜或导电介质后, 形成原电池造成.如 能在安全阀, 尤其是与介质接触的表面覆盖功能性 表层, 阻止水膜或导电介质的覆盖, 势必将大大减轻 安全阀的腐蚀.同时, 由于表面能小, 杂质不容易粘 附在安全阀表面, 可以起到良好的防垢效果, 降低安 全阀的泄漏风险. 物体表面与介质的润湿性与许多物理化学过 程, 如吸附、 润滑、 粘合、 分散、 腐蚀和摩擦等密切相 关.研究和开发具有特殊表面浸润性的材料, 实现 安全阀表面与介质的超疏水性, 对防止安全阀的腐 蚀和结垢等有着重要的意义.表面超疏水性, 是指 物体表面与水接触角大于1

2 0 ° 的情况.超疏水层 独特的表面特性,在日常生活和众多工业领域有着 广泛的应用前景,所以其研究备受关注[

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5 ] . 若在安全阀表面( 与介质接触表面) 覆盖具有耐 腐蚀、 耐磨、 超疏水性质的表层, 将增强阀瓣的抗腐 蚀性和抗磨性, 大大增加阀瓣的使用寿命.本文就 表面超疏水处理技术, 如何构筑超疏水性表面, 以及 该技术在提高安全阀耐腐蚀、 表面疏水性方面的应 ・

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5 ・ 第3 3卷第6期2012年6月 腐蚀与防护 C O R R O S I O N &P R O T E C T I O N V o l .

3 3 N o .

6 J u n e

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1 2 用前景进行综述.

1 超疏水性基本原理及其抗腐蚀原理 液体对固体的润湿是常见的界面现象, 浸润性 是固体表面的一个重要特性.一般来讲, 液体对固 体的浸润性用接触角来表示: 接触角超过9

0 ° 的表 面称为疏水表面;

接触角超过1

2 0 ° 的表面称为超疏 水表面.影响固体表面浸润性的因素主要有: 表面 自由能和表面微观结构.当固体的表面自由能不小 于液体的表面张力时, 此液体可以在此固体表面上 铺展, 即固体的表面自由能越小, 越不易被一些液体 润湿.根据杨氏方程: c o s θ= ( γ S V -γ S L) / γ L V 式中: γ S V为固体表面在饱和蒸气下的表面张力;

γ S L 为液体在它自身饱和蒸汽压下的表面张力;

γ L V为固 液间的界面张力;

θ 为气、 固、 液三相平衡时的接 触角. 当θ >

9 0 ° 时表现为疏水性质, θ