法兰腐蚀问题及解决方法

法兰连接的完整性对于输送流体管道系统至关重要。无论是输送化学介质（如碳氢化合物）的管道系统，还是供水管线，法兰连接泄漏都会造成严重的环境及经济影响，甚至可能带来巨大的安全隐患。如果法兰没有采取保护措施，暴露在腐蚀性环境或受污染的工业大气中，腐蚀速率会很快。

另外，由于法兰连接的几何形状复杂，极易出现两个法兰面之间的间隙腐蚀以及不同金属间的电偶腐蚀问题，都会严重损害管线系统的完整性。本文介绍的就是解决法兰腐蚀的几种实用方法。

为了满足苛刻的生产需要，减少因泄漏而造成的突发性停机，有效的监控及检测是必不可少的。通常技术人员更关心法兰面之间出现的泄漏问题，而忽略了对紧固件与管道外部的保护，在恶劣的外部环境中可能会造成极为严重的后果。外部保护不足会加速并扩大法兰与紧固件的受损，使整个密封系统加速恶化，可能会迅速破坏系统的结构完整性，造成密封失效。

由于法兰连接密封面的目测检查只能在整个系统停机时才可以进行，检查程序应该尽量简单，因而应首先消除外部的腐蚀。如果无法停机，则只能利用超声波技术进行检测，在外部腐蚀无法控制的情况下，该过程将更复杂且无法得到精准的测试结果。因此，为了监控整个系统并提供有效可行的质量控制与检修程序，法兰与紧固件的外部腐蚀防护至关重要。

现有解决方案

理想的解决方案应该兼顾优秀的防腐保护性能与简便的施工程序，而且应适合各种尺寸与形状的法兰，并可在检修时很方便地操作螺栓。目前市场上常用的解决方案包括：

► 维护油漆解决方案

维护油漆是可以直接粘结在基材上的硬膜，一般为环氧或聚氨酯类的涂料。法兰存在很多棱角与边缘，由于边缘变薄效应，常规油漆系统很难有效地覆盖边缘。加厚涂层虽然会解决边缘保护的问题，但同时会封死紧固件导致后续维修时无法拆卸。另外，操作螺栓时会破坏涂层，在维修之后必须重新涂装。

► 机械解决方案

主要通过保护罩和夹具密封法兰以及法兰面的间隙，通常为不锈钢或塑料材质配有橡胶密封条。这种保护方式灵活性较差，需要存储与各种尺寸的法兰完全匹配的外罩或夹具。

► 胶带或半固态防腐带解决方案

卷状包装的胶带（如矿脂胶带、蜡质或弹性聚合物的包扎带）通过缠裹在基材表面进行保护。由于半固态聚合物的防水性较好，这种保护方式可以提供可靠的防腐保护。

但是，如果法兰外形复杂，这种材料不仅耗时而且施工困难。在需要拆装螺栓的时候，材料相对柔软、切割方便，但在拆装后很难重新密封并恢复原有的保护，一般需要重新施工。

► 热熔性塑料解决方案

热熔性塑料实质上是一种高温加热的蜡状可熔性聚合物，通过专业热熔设备喷涂到基材表面上。这种保护方式的优势在于可再熔并且可以重复利用，节约成本。但此方式还需要动火作业、专业设备以及施工服务，虽然可以重新利用，但是在检修时不易打开和密封。

► 聚合物密封袋解决方案

密封袋可以将法兰完全包裹起来，其成分是由低渗透性聚合物、缓蚀剂蒸汽和干燥剂组成。它安装便捷，但是袋子的两端仅用胶带密封，而不是采用持久有效的机械粘结。袋子内部存在大面积的蒸汽空间，容易聚集大量的水分，缓蚀剂也会在一段时间内被消耗掉。

上述方案虽然能起到一定的防腐保护作用，但在施工、检维修方面仍存在一些缺陷，需探索研发有效的解决方案，为法兰提供长期、全面的保护。

新型可剥离密封膜系统

针对法兰腐蚀问题，有公司运用聚合物的化学作用，研发了既坚韧又具有足够弹性的新型可剥离密封膜系统，它可以被用力向后剥离但不会被撕裂，具有橡胶的弹性，且完全不含异氰酸酯和有毒金属催化剂。

该系统是为法兰、紧固件以及相关的管道提供保护而专门设计的，可以粘结在手工处理的基材上，无需动火作业，可是使施工安全简便。

该系统采用缓蚀剂作为底胶，提供整体的腐蚀保护，同时涂层自身具有很强的粘结性，可以排除系统内的全部水分。

► 系统耐腐蚀性能

该系统耐腐蚀性能通过盐雾测试，通过将样本持续放置在盐雾环境中来评估涂层的抗腐蚀性。盐雾箱将质量分数为5%的氯化钠溶液转化为35℃的高温盐雾。测试样本为组装的法兰连接，一侧为裸钢，一侧涂有该密封膜系统。

将样本在盐雾环境中持续暴露1000h，密封膜系统下面未发现任何腐蚀迹象。与之相比，法兰另一侧的裸钢部分出现严重腐蚀。

► 系统粘附性能

为了确保端口能够持久地密封并排除湿气，该系统需要具备极佳的粘附力，尤其要与人工处理的表面能紧密粘附在一起。根据ASTM D429及ISO8510-1，在经过手工表面处理的3种不同基材上进行粘附力测试，见表1所列。

结果表明密封膜在3种基材上均出现胶凝内聚力失效而并非粘附力失效，即在基材上的粘附力大于聚合物材料本身的胶凝内聚力，证明密封膜具有优越的粘附性能。

► 系统脱膜性能与弹性

该系统的另一特点是施工人员可以很方便地操作紧固件。当需要维修的时候!只需用刀片插入法兰面空隙间的密封膜，顺着法兰的圆周划开。然后将密封膜分成两半，也可以将其与塑料帽一同向后拨开，露出法兰与螺栓。在维修完成后，可以再将密封膜折回到原有的位置。

为了满足可剥离的特性，密封系统必须既坚固又具有弹性。拉伸强度、延伸强度及撕裂强度的测试根据ASTM D412和ASTM D624严格进行。

在管道上涂层终结的两端以及法兰面圆周处使用增强带，可以在检测时的剥离及密封过程中增加聚合物材料在关键受力区域的强度，使该系统具有更优越的弹性及强度，实验结果见表2所列。

需要重新密封的时候，法兰圆周必须进行清洁处理，清除所有的灰尘、油脂以及表面的污染物。然后使用密封膜刷涂在切开的保护系统圆周上，进行简单快捷的修复保护。

针对法兰防腐问题，虽然市场上已有不同的解决方案，但大多数方案无法同时具备极佳的防腐保护、简便的安装、适合各种法兰尺寸与形状、检修方便等性能。可剥离密封系统经过精密的研发后，为法兰提供全面保护，避免了法兰泄漏的潜在风险。