由于化学镀Ni-P技术从高等院校研究转换为厂家生产,从小工件生产较快地演变为换热器大工件的施镀、工艺与质量管理难免出问题,如预处理与施镀控制等,若稍有松懈,就会带来麻烦。随着Ni-P镀层换热器应用逐渐增多,相应的由于镀层质量而带来的失效事故也时有发生,有时镀层换热器使用寿命甚至远低于碳钢。追究原因主要是镀层有微孔与孔隙,这就失去了屏障作用。虽然有时镀层的孔隙在使用过程中因形成不溶性腐蚀产物被堵塞,使基体不致于腐蚀,但钢基体镀层在酸性环境,如含HCl、H2SO4等介质中不可能形成不溶性产物,尤其在温度较高的腐蚀环境中,由于Cl-、S2-等侵蚀性离子通过镀层孔隙渗透到钢基体,使电位较正的Ni-P与较负的Fe之间形成电位差,产生严重电偶腐蚀,使小孔扩展为孔腔,最后使管壁泄漏。理论上Ni-P化学镀层上可达到无孔隙,但实际工程中很难得到无孔隙镀层。某根管子某部位镀层针孔而造成的泄漏将造成整台换热器的事故停车。
为减少Ni-P镀层的缺陷,提高耐腐蚀性与设备使用寿命,可采用如下对策:(1)严格控制化镀工艺,消除不必要的镀层缺陷。如加强镀液分析,保持镀液中主盐与还原剂含量相对稳定,PH处于最佳范围。镀液最好应有自动管理系统。镀液老化应予以报废。加强镀液过滤,采用1～5μm滤孔的过滤机或过滤袋,以除去外来或化镀过程中产生的各种杂质。尤其是镀液组份稳定剂中铅、镉或硫会使镀层的耐蚀性降低,故应控制与改进。增加空气搅拌也能减少镀层缺陷与粗糙。(2)增加镀层厚度,国外用于防腐目的的镀层厚度推荐为75μm(3mils)[8],如化工用换热器Ni-P镀层厚即是75μm[1]。而国内一般厂家施镀厚度多为40～60μm,有的镀层还不到此数,如<25μm,易造成早期失效。但追求较高厚度,会使成本增加。(3)正确进行预处理,如在常规碱洗除油前增加一道烘烤工序。除锈不宜用喷砂,应采用高效的酸洗工艺。活化液应经常更新等措施,以减少孔隙率与提高结合力。(4)选择合适的络合剂,镀液中络合剂种类与镀层孔隙率有关。试验证实,使用磷酸、乳酸,镀层的耐蚀性较好。(5)采用Ni-W-P,Ni-Sn-P三元化学镀,其镀层孔隙率较少,即耐蚀性优于Ni-P镀层。如在Ni-P镀底层上再镀以Ni-W-P或Ni-Sn-P,比单一Ni-P镀层耐蚀性有提高。(6)Ni-P镀后进行钝化处理,一般采用铬酸或重铬酸盐溶液处理,实际上耐蚀性提高有一定限度。(7)Ni-P镀后进行有机涂料封孔处理,但需解决镀层与涂层的结合问题。(8)确保镀层中P含量>10%,镀层的钝化程度和抗蚀性能一般与镀层内P含量有关,含P量>10%的Ni镀层,其抗蚀性比含P量低的镀层要好。如含P量从10.5%降至4.5%,耐蚀性降为原来的1/3。(9)Ni-P镀层耐蚀性还与设备使用温度有关,应避免在较高温度下使用。200℃以下对镀层结构无影响,因而耐蚀性几乎不变。在260℃以上镀层结构开始发生变化,镀层内形成Ni3P颗粒,若在400℃以上镀层开始结晶,失去非晶态,而且折出的Ni3P,使镍镀层中P含量下降,导致耐蚀性大大降低(虽提高了硬度与耐磨性),形成的Ni3P还会使镀层收缩和形成微裂纹,使基体直接受到介质侵蚀。一般建议在380℃以下使用。6镀层+涂层联合防腐换热器的开发
根据实际需要,可以针对性地选用耐高温、而腐蚀、防结垢结焦的有机涂料,如含氟涂料,这样组成的复合涂镀技术将有令人满意的使用效果。镀层+涂层联合防腐蚀技术工艺流程:碱性除油→水洗→酸洗除锈→水洗→活化→水洗→化学镀Ni-P→水洗→活化→钝化→水洗→烘干→涂底漆→烘干涂面漆→烘干→质量检验7小结
当前石化企业换热器防腐问题越来越突出,化学镀Ni-P技术应运而生,已成为解决这一问题的重要手段。但由于一些化镀厂家工艺与质量控制不严,造成了一些镀层设备失效事例。造成这种失效的主要原因是镀层存在微孔。为解决镀层孔隙较高的弊病,开发了各种封孔技术,尤其是在Ni-P镀层基础上,通过化学转化处理,形成中间层,再涂敷有机涂料,形成三层复合涂镀防腐技术,有望能以相对较低的成本,顺利解决温度较高,含Cl-、H2S等腐蚀性较强的工艺介质的换热器防腐防垢防焦的难题,可代替不锈钢,并完全可排除不锈钢的应力腐蚀破裂的危险。当然这应当根据实际工况条件(介质与温度),针对性地对换热器芯子外壳,管程或整体选用Ni-P镀层,有机涂层或Ni-P镀层+有机涂层,建议根据国内外的成功经验进行设计与选用,并应加强产品的质量检测。
