骆明宏
南京消防器材股份有限公司江苏省南京市211112
摘要：简述消防工程中几种常用金属材料的选择和防腐技术，重点论述了碳钢材质在高压且有弱酸性环境下的电化学腐蚀反应，这种电化学腐蚀反应在近些来的逐渐为该行业所认识，也进行了严格的技术控制，减少了该类腐蚀对设备材料的危害；对不同金属材质在同一设备中使用应注意渗碳腐蚀和电位差腐蚀。
关键词：腐蚀；电化学腐蚀反应；电位差；盐雾浓度
Keywords:Corrosion,Electrochemicalcorrosionreaction,Potentialdifference,Saltfogconcentration
消防产品或消防工程中常用金属材料有：碳钢、不锈钢、铸铁，使用的碳钢材质种类又是屈指可数的，如有钢瓶使用的30CrMo、钢管使用的20#、辅助（如支吊架）使用的Q235A/B等等金属材料。
1、金属材料的选择
不锈钢在消防行业内，使用范围相对较小，主要使用在高盐雾腐蚀环境，如沿海地区和地下盐雾浓度较高地区，以及一些系统对水质污染极为敏感的细水雾灭火系统中使用。
对于不锈钢目前市面上叫法也较为复杂，主要有三种命名：中国、美国、日本；对于几种常见材料分别为：
因而通常说不锈钢304/304L/316/316L其实就是对日标SUS304/SUS304L/SUS316/SUS316L的一个简单叫法而已；对照中国GB来说，其牌号叫法当属于更加的严谨。
对于沿海地区如果选择不锈钢的话，通常选择耐海水不锈钢SUS316L；又或是选择球墨铸铁QT400，这样的材质对耐海水方面是具有较好耐腐蚀性的。
2、金属材料防腐处理
2.1、普通碳钢通常使用的防腐办法有：电镀、热镀锌、发蓝、发黑、镀铬、镀镍锌合金、钝化、喷塑、油漆，所有的这些处理之前，都需要对金属表面进行去油和去锈处理；这些办法都属于物理法处理。还有一种办法就是阴极保护法，该办法用于比较隐蔽的或是难以用物理法的埋地消防钢管防腐处理时使用。
2.2、电化学腐蚀反应与技术预防：电化学反应通常是在管道或是容器内所发生的，不易被人们通过常规目测所能发现得了的，是需要X光探伤或是超声波检测法方可发现腐蚀点或面，而其产生化学反应的原因也是极其复杂的。
国内已有企业在这个方面做出了研究，进行了大量的消防灭火剂IG541（IG541是一种混合气体IG541灭火剂由52%氮、40%氩、8%二氧化碳三种气体组成,是一种无色、无味、无毒、不导电的气体）钢瓶解剖试验，采集分析数据，最终对钢瓶爆裂的原因得出了科学的分析结果，确认为“电化学应力腐蚀”所致。简单一点讲，是钢瓶中灭火剂的水分含量超标，在特定的压力条件下，形成冷凝水滴，吸附在钢瓶内表面，并与灭火剂中的二氧化碳气体发生化学反应，生成碳酸，形成腐蚀源，碳酸再与钢瓶发生反应，不断侵蚀着钢瓶的局部壁厚，当这种腐蚀积累到一定程度，加之碳酸与铁反应置换出氢气也会加重应力腐蚀开裂，导致瓶体承受不住瓶内灭火剂压力时，瞬间就会造成钢瓶的爆裂。就技术本身而言，存在一定的偶然性和必然性，属于腐蚀导致容器强度下降，但从消防和压力容器管理层面而言，这种腐蚀反应是一个缓慢的过程，所有爆裂的钢瓶，其使用周期均超过了规定的检测周期，即超过了《国家气瓶安全监察规程》规定的定期检测维护期限,这就说明事故的发生与系统的维护管理、国家法规的正确理解与贯彻实施又有着必然的因果关系。当前国内对液化气、锅炉、汽车等大量行业均强制有效地实行年检制度，而对于消防这个领域，由于人们的意识淡薄、操作难度大、成本消耗大等因素，一直没有得很好的贯彻实施。
结合分析原因来看，电化学腐蚀的发生有一定的必然性，事实上，不仅是消防行业，其他如天然气等行业近年来也相继发生类似的、以前闻所未闻的气瓶、管道爆裂、爆炸事故,实际上，在气体灭火系统钢瓶腐蚀的问题上，目前在国内，乃至世界上，属于一个未认知或未完全认知的领域，这里涉及到消防产品使用的特殊性、消防法规的操作性等多方面因素。
输送或储存高压气体的管道和容器在防止电化学反应的最主要办法就是降低气体中的含水率，要求含水率控制在30ppm范围内；再其次就是在有条件的情况下，减少气体中的酸性气体的含量，减少其酸性液体在金属管道内壁的产生，减少电化学反应的生存条件。
对于埋地的管道外壁产生电化学反应主要是因为土壤中存在酸性，且存在电位差，这就加快了管道表面的腐蚀速度，该种情况下，主要是采用表面防腐的办法隔离土壤和酸性物质，减少电位差，减少腐蚀。
2.3、碳钢与不锈钢的混合使用时的技术处理：碳钢与不锈钢在安装在一起的时候，会产生渗碳（也就是一种电位差腐蚀）的反应，加剧两种不同材质都会发生腐蚀。
再比如铜合金和碳钢材料设备安装在一起的时候，也会发生渗铜现象，导致铁合金材料或设备腐蚀加剧。铁和铜有良好的导电性，由于铁比铜活泼，铁做负极失电子，铜做阳极得电子，从而形成原电池，加快了铁的腐蚀。而铁和塑料在一起时，由于塑料不导电，所以相当于只有铁，腐蚀就相对较慢。
对于以上两种不同性质的金属材料在一起的，我们将如何进行处理呢。隔离处理属于最佳处理办法之一了，采用非金属材料进行隔离，比如不锈钢管道采用碳钢材料作为支吊架时，应在不锈钢管道与碳钢支吊架之间使用非金属材料（常用四氟板，或木制管托垫板）进行隔离，以防止渗碳的发生，减少碳钢材料的腐蚀。
同样在碳钢或是铝合金与铜合金材质在一起使用时不能采用隔离法有效隔离时，这不同种材质组成的设备是不能完全暴露在高湿度、高盐雾腐蚀的环境中，否则也会加剧这些材质的腐蚀速度。如下图：
照片中的情形是某沿海城市的室内盐雾浓度和湿度都非常高的情况下导致的金属材料电位差腐蚀，目前采取的有效技术手段是降低室内的湿度，同时在降低湿度时，也降低了盐雾浓度。实际收集数据是：24h内通过除湿机除湿收集的含盐水为2L左右，分析原因是经过该设备间的回风管严重漏风，将大量的高盐高湿的空气带了进来；经过修补风管和除湿同步实施后，设备也进行维修和更换，此种腐蚀就完全消失了。
小结：金属材料在消防工程的选用及极其相应的防腐方案是非常重要的，腐蚀严重的会导致设备无法正常开启和使用，延误灭火时机，加剧火灾损失，是非常危险的。所以在设计上要注重设备材料的选择，在环境上要注重空气湿度和盐雾浓度的控制，在维护保养上要按照国家相关规范进行定期的抽查和检测，对于已经失效的设备和材料应进行维修或是更换，以满足设备和材料的原始设计要求。
参考文献
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[6]《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007中国建设部
作者简介
骆明宏，男，高级工程师，一级注册消防工程师，南京消防器材股份有限公司工程设计院总经理，从事消防产品及消防工程设计工作20余年，涉及到消防行业主要有地铁、通信、化工、电力、船舶等等。