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【摘要】镍磷化学镀技术是近年来发展的新型镀层技术，能够进一步提高材料表面的耐磨性与防腐性。本文对镍磷化学度及其特性进行介绍，分析镍磷化学镀技术在换热器管束防腐中的应用，探究镍磷化学镀表层出现腐蚀的原因，并提出相应的解决措施，为进一步研究镍磷化学镀技术提供一些参考。
【关键词】镍磷化学镀技术 换热器管束 防腐 应用
腐蚀是目前材料受损的重要原因之一，每年因材料腐蚀造成的管道事故率高达30%，使社会蒙受巨大的经济损失。国外研究发现，化学镀技术能够提高器具表面的耐磨性与防腐性，在20世纪40年代提出后，就被各国进行研究应用并得到迅速发展，取得瞩目成果。镍磷化学镀技术是近年来发展的新型镀层技术，通过实践证明其耐磨性与防腐性相对以往的化学镀有进一步提高，能够适用于油气田设备防腐，具有很高的推广价值。本文对镍磷化学度及其特性进行介绍，分析镍磷化学镀技术在换热器管束防腐中的应用，探究镍磷化学镀表层出现腐蚀的原因，并提出相应的解决措施，为进一步研究镍磷化学镀技术提供一些参考。
1 镍磷化学镀技术及其特性
化学镀又称为自催化镀，其作用原理为在溶液中添加还原剂，利用金属的自催化使离子进行金属沉淀，无需电流参与。镍磷化学镀技术是在化学镀技术的基础上发展而来，在设备表面形成镀层，有效保护设备表面不受腐蚀介质侵蚀。该镀层构成成分为非晶体镍磷合金，具有良好的耐磨防腐性能。下面就镍磷化学镀的耐磨防腐性能进行详细分析。
（1）具有良好的耐磨性。材料在使用过程中无可避免会产生摩擦，因此材料必须具备有一定的耐磨性能。材料的耐磨性一般与自身硬度程正相关关系，即材料硬度越高，则表明耐磨性越好。镍磷镀层的硬度一般为50-55HRC，经过加热后可达到60-70HRC，硬度非常高，因此具有良好的耐磨性。
（2）具有良好的防腐性。由于镍磷镀层属于非晶体合金，不存在晶体结构中化学成分偏析、组织缺陷以及晶体结构间的相互腐蚀等不良特性，相对以往化学镀镀层防腐性高。镀层的防腐性与镀层孔隙率以及成分中磷含量息息相关。首先，镍磷化学镀通过浸染方式覆盖受镀材料表层，适用于任何形状，无需电流参与反应，不会产生边角现象，使镀层均匀一致，很大程度上降低了孔隙率，提高了防腐性能。其次，镍磷镀层根据磷含量分为三种，0.5-5%磷含量的镍磷镀层为晶体结构，具有耐磨防酸腐特点；6-9%磷含量的镍磷镀层为晶体与非晶体混合体，耐磨防腐性能高于镍磷镀层，在工业设备中得到广泛推广应用；晶体9-12%磷含量的镍磷镀层为非晶体，镀层无磁性，具有良好的防酸腐特点，适用于电子仪器以及计算机等设备的镀层、屏蔽层使用。可根据实际需要选择不同磷含量的镍磷镀层。
为进一步检测镍磷镀层的防腐性能，模拟不同的腐蚀环境进行测试得出：
（1）镍磷镀层能够抵抗氯离子干扰，在水中防腐性能良好。
（2）硫、氢气、高温环境中镍磷镀层能够承受较大的温度变化，加热处理后能够进一步增强鍍层防腐性能，因此能够有效抵硫、氢气、高温环境的腐蚀。
（3）镍磷镀层在环烷酸腐环境中受温度影响较大，仅能承受<180e的温度环境，当温度超出180e后镍磷镀层的防腐性能呈逐步下降趋势，甚至出现晶化现象。
2 镍磷化学镀技术在换热器管束中防腐应用分析
换热器管束的使用环境一般为环烷、水等具有较强腐蚀性的环境，镍磷化学镀技术能够进一步提高材料表面的耐磨性与防腐性，能够有效提高换热器管束耐磨防腐性，延长使用时间。某公司自2003年起先后对22台换热器换置镍磷镀层管束，经统计后得出，9台换热器镍磷镀层管束在低温水中连续使用60个月无损，管束表面完好；而在环烷酸腐蚀环境中使用的13台换热器镍磷镀层管束中，7台使用环境温度较低，连续使用23-27个月无损，6台使用环境温度较高，在连续使用15-21个月后，管束管头以及管板出现不同程度腐蚀迹象。
由以上应用实例分析得知，镍磷镀层防腐效果较为显著，但是由于管体与镍磷镀层电位存在差距，容易造成电化学腐蚀现象，且换热器管束的管头、管板等部位属于焊道、加工部位，容易产生边角现象，在镀层过程中造成孔隙率大，影响防腐效果。此外，镍磷镀层因各种因素造成的损伤会降低镀层防腐性，是镀层腐坏的主要原因之一。因此，在进行换热器管束镍磷化学镀镀层时，注意保持加管束加工部位的光滑，对突起部位进行打磨处理，焊道部位则注意避免产生边角现象；增加受镀材料表层的粗糙程度，缩短管体与镍磷镀层电位差距，降低镀层孔隙率；相应提高镍磷镀层厚度，特殊部位可通过刷镀以增加厚度，从而增强镀层防腐保护。在施工过程中，注意采取防护措施，避免镍磷镀层表面因施工作业遭到破坏，影响防腐性能。此外，镍磷镀层中磷含量也是较为重要的因素之一，采用含磷量较高的新型非晶体镍磷化学镀能够进一步提高镀层的防腐性能，延长换热器管束的使用寿命。
3 结束语
综上所述，镍磷化学镀镀层结合了以往化学镀镀层的优势，进一步提高了耐磨防腐性能，适用于多种类型的腐蚀环境，可广泛使用于化工行业设备防腐。镍磷化学镀技术在换热器管束中防腐应用能够降低管束腐蚀程度，延长管束使用寿命，取得良好效果，值得进行推广使用。此外，镍磷化学镀镀层在环烷环境中受温度影响大，在低温环境中防腐性能不受影响，然而防腐性能会随温度升高而降低，如何改善这一状况还有待深入研究。
参考文献
[1] 赵敏，康强利，马红杰，张郡.炼油厂常减压蒸馏装置腐蚀防护现状[J].腐蚀科学与防护技术，2012，07（05）：112-117
[2] 赵敏，康强利，张郡.炼化装置热交换器腐蚀与防护[J].石油化工设备，2011，11（06）：256-260
[3] 史文权，任世科，邵鹏程.基于冷换设备的Ni-P化学镀应用研究[J].化工机械. 2011，12（01）：441-446
[4] 陈名华，胡进，汪定江，姚焦燕. 化学镀梯度Ni-P-PTFE镀层修复磨损液压阀芯工艺[J].煤矿机械，2011，20（01）：632-636
[5] 任世科，骆重阳.LX3032钢在炼厂冷换设备上的应用[J].腐蚀与防护.2010，14（12）：774-779
【关键词】镍磷化学镀技术 换热器管束 防腐 应用
腐蚀是目前材料受损的重要原因之一，每年因材料腐蚀造成的管道事故率高达30%，使社会蒙受巨大的经济损失。国外研究发现，化学镀技术能够提高器具表面的耐磨性与防腐性，在20世纪40年代提出后，就被各国进行研究应用并得到迅速发展，取得瞩目成果。镍磷化学镀技术是近年来发展的新型镀层技术，通过实践证明其耐磨性与防腐性相对以往的化学镀有进一步提高，能够适用于油气田设备防腐，具有很高的推广价值。本文对镍磷化学度及其特性进行介绍，分析镍磷化学镀技术在换热器管束防腐中的应用，探究镍磷化学镀表层出现腐蚀的原因，并提出相应的解决措施，为进一步研究镍磷化学镀技术提供一些参考。
1 镍磷化学镀技术及其特性
化学镀又称为自催化镀，其作用原理为在溶液中添加还原剂，利用金属的自催化使离子进行金属沉淀，无需电流参与。镍磷化学镀技术是在化学镀技术的基础上发展而来，在设备表面形成镀层，有效保护设备表面不受腐蚀介质侵蚀。该镀层构成成分为非晶体镍磷合金，具有良好的耐磨防腐性能。下面就镍磷化学镀的耐磨防腐性能进行详细分析。
（1）具有良好的耐磨性。材料在使用过程中无可避免会产生摩擦，因此材料必须具备有一定的耐磨性能。材料的耐磨性一般与自身硬度程正相关关系，即材料硬度越高，则表明耐磨性越好。镍磷镀层的硬度一般为50-55HRC，经过加热后可达到60-70HRC，硬度非常高，因此具有良好的耐磨性。
（2）具有良好的防腐性。由于镍磷镀层属于非晶体合金，不存在晶体结构中化学成分偏析、组织缺陷以及晶体结构间的相互腐蚀等不良特性，相对以往化学镀镀层防腐性高。镀层的防腐性与镀层孔隙率以及成分中磷含量息息相关。首先，镍磷化学镀通过浸染方式覆盖受镀材料表层，适用于任何形状，无需电流参与反应，不会产生边角现象，使镀层均匀一致，很大程度上降低了孔隙率，提高了防腐性能。其次，镍磷镀层根据磷含量分为三种，0.5-5%磷含量的镍磷镀层为晶体结构，具有耐磨防酸腐特点；6-9%磷含量的镍磷镀层为晶体与非晶体混合体，耐磨防腐性能高于镍磷镀层，在工业设备中得到广泛推广应用；晶体9-12%磷含量的镍磷镀层为非晶体，镀层无磁性，具有良好的防酸腐特点，适用于电子仪器以及计算机等设备的镀层、屏蔽层使用。可根据实际需要选择不同磷含量的镍磷镀层。
为进一步检测镍磷镀层的防腐性能，模拟不同的腐蚀环境进行测试得出：
（1）镍磷镀层能够抵抗氯离子干扰，在水中防腐性能良好。
（2）硫、氢气、高温环境中镍磷镀层能够承受较大的温度变化，加热处理后能够进一步增强鍍层防腐性能，因此能够有效抵硫、氢气、高温环境的腐蚀。
（3）镍磷镀层在环烷酸腐环境中受温度影响较大，仅能承受<180e的温度环境，当温度超出180e后镍磷镀层的防腐性能呈逐步下降趋势，甚至出现晶化现象。
2 镍磷化学镀技术在换热器管束中防腐应用分析
换热器管束的使用环境一般为环烷、水等具有较强腐蚀性的环境，镍磷化学镀技术能够进一步提高材料表面的耐磨性与防腐性，能够有效提高换热器管束耐磨防腐性，延长使用时间。某公司自2003年起先后对22台换热器换置镍磷镀层管束，经统计后得出，9台换热器镍磷镀层管束在低温水中连续使用60个月无损，管束表面完好；而在环烷酸腐蚀环境中使用的13台换热器镍磷镀层管束中，7台使用环境温度较低，连续使用23-27个月无损，6台使用环境温度较高，在连续使用15-21个月后，管束管头以及管板出现不同程度腐蚀迹象。
由以上应用实例分析得知，镍磷镀层防腐效果较为显著，但是由于管体与镍磷镀层电位存在差距，容易造成电化学腐蚀现象，且换热器管束的管头、管板等部位属于焊道、加工部位，容易产生边角现象，在镀层过程中造成孔隙率大，影响防腐效果。此外，镍磷镀层因各种因素造成的损伤会降低镀层防腐性，是镀层腐坏的主要原因之一。因此，在进行换热器管束镍磷化学镀镀层时，注意保持加管束加工部位的光滑，对突起部位进行打磨处理，焊道部位则注意避免产生边角现象；增加受镀材料表层的粗糙程度，缩短管体与镍磷镀层电位差距，降低镀层孔隙率；相应提高镍磷镀层厚度，特殊部位可通过刷镀以增加厚度，从而增强镀层防腐保护。在施工过程中，注意采取防护措施，避免镍磷镀层表面因施工作业遭到破坏，影响防腐性能。此外，镍磷镀层中磷含量也是较为重要的因素之一，采用含磷量较高的新型非晶体镍磷化学镀能够进一步提高镀层的防腐性能，延长换热器管束的使用寿命。
3 结束语
综上所述，镍磷化学镀镀层结合了以往化学镀镀层的优势，进一步提高了耐磨防腐性能，适用于多种类型的腐蚀环境，可广泛使用于化工行业设备防腐。镍磷化学镀技术在换热器管束中防腐应用能够降低管束腐蚀程度，延长管束使用寿命，取得良好效果，值得进行推广使用。此外，镍磷化学镀镀层在环烷环境中受温度影响大，在低温环境中防腐性能不受影响，然而防腐性能会随温度升高而降低，如何改善这一状况还有待深入研究。
参考文献
[1] 赵敏，康强利，马红杰，张郡.炼油厂常减压蒸馏装置腐蚀防护现状[J].腐蚀科学与防护技术，2012，07（05）：112-117
[2] 赵敏，康强利，张郡.炼化装置热交换器腐蚀与防护[J].石油化工设备，2011，11（06）：256-260
[3] 史文权，任世科，邵鹏程.基于冷换设备的Ni-P化学镀应用研究[J].化工机械. 2011，12（01）：441-446
[4] 陈名华，胡进，汪定江，姚焦燕. 化学镀梯度Ni-P-PTFE镀层修复磨损液压阀芯工艺[J].煤矿机械，2011，20（01）：632-636
[5] 任世科，骆重阳.LX3032钢在炼厂冷换设备上的应用[J].腐蚀与防护.2010，14（12）：774-779