Since 1993 股票代码:837430 厚积薄发 持续创新
良时海绵磨料喷砂机设备 ACM型高效压送式喷砂机 KPBM型高效压送式喷砂机 环保吸送箱式喷砂机系列 多用途滚筒吸送箱式喷砂机 多工位吸送箱式喷砂机 定制专用型吸送箱式喷砂机 液体湿式箱式喷砂机 环保压送箱式喷砂机系列 多工位压送箱式喷砂机 定制专用型压送箱式喷砂机 锯片喷砂机 环保型边喷边吸喷砂机
环保压送箱式自动喷砂机 环保吸送箱式自动喷砂机 高科技行业专用自动喷砂机
喷丸室体与弹丸发生器 喷丸机器人/多轴机械臂 弹丸磨料回收及分选系统 数控喷丸机CNC电控系统 喷丸机丸料及压力控制系统 航空飞机工业数控喷丸机 汽车工业数控强化喷丸机 机车工业数控强力喷丸机 电力能源工业数控喷丸机 WPC精密喷丸表面处理
吊钩悬挂输送式抛丸机 型钢/钢管通过式抛丸机 钢板抛丸预处理线 履带式/转台式抛丸机
全自动机械回收式喷砂房 自动气力输送回收式喷砂房 集装箱自动喷砂房示范工程 喷砂房磨料回收筛选分离 喷砂房涂装房柔性升降大门 喷砂房工件输送/工作台车 喷砂房自动化电气控制系统 喷砂房滤筒除尘器设备 喷砂房布袋除尘器设备 文丘里湿式除尘器
热水器内胆喷砂生产线 钢管内壁自动喷砂生产线 显示器基板自动喷砂生产线 钛钼铝薄板自动喷砂生产线
LGPQ型高压无气喷涂机 LQPT型高压无气喷涂机 涂胶机与打胶机系列 高粘度双组份喷涂机 空气喷涂机系列 静电喷涂机/喷粉室 中小型干式喷漆室 湿式水帘喷漆室 自动涂装机/自动喷涂机
喷砂喷抛丸机器人 喷锌喷铝热喷涂机器人 喷粉涂装机器人 喷漆涂装机器人
电弧融射喷涂机/喷锌机 空冷微通道铝扁管喷锌线 自动热喷涂机/自动喷锌机
前处理系统设备 喷漆烘干生产线 喷粉烘干生产线 喷漆房烘干房系统 喷漆烘干两用房 喷砂房喷漆房系统 特氟龙涂装喷砂喷粉房/烘炉 风电设备喷砂房喷锌/喷漆房 船舶分段喷砂涂装房车间 VOC有机废气处理设备 燃油/燃气/电加热热风炉
工业搪瓷预处理技术及设备 热水器内胆涂搪技术及设备 换热元件搪瓷生产线
大型高效电/气遥控喷砂机 真空吸砂机/真空吸尘器 管道内壁喷砂器喷涂器 除湿机/暖风机/热风炉 后冷却器/移动式除尘器
压缩气源常见问题与总结
上海良时冷喷涂系统技术介绍
飞机零部件喷丸强化设备飞机零部件精细喷砂机飞机机翼数控喷丸成形设备飞机零部件机器人喷涂系统
船舶钢板抛丸预处理线船舶分段二次喷砂涂装房大型组合式喷吸砂机组焊缝清理喷砂机/吸砂机高效电/气遥控压送喷砂机吸砂机/除湿机/暖风机系列
变速箱齿轮数控强力喷丸机汽车A/B柱抛丸涂油生产线汽车铝轮毂自动喷砂机活塞/减震器自动涂装机轮毂模具烘干清洗喷涂设备汽车零部件抛丸清理生产线发动机曲轴/连杆喷丸机活塞件半自动喷砂机喷丸机刹车片粗化/车灯喷砂机
机车轮对清洗房/机车转向架喷砂房/喷漆烘干房齿轮/轮轴数控强力喷丸机压气机叶轮数控强力喷丸机机车车体喷砂房/喷烘房
桥梁钢结构喷砂涂装房焊缝清理边喷边吸喷砂机桥箱内壁清理喷砂机钢结构抛丸清理生产线
薄板钢板抛丸生产流水线冷藏箱机器人喷砂喷锌线集装箱喷砂喷漆涂装流水线液体集装罐喷砂房喷漆房承压设备及模块系统集成电梯导轨抛丸涂油生产线
工程机械环保喷砂房喷漆房
风电塔筒钢板抛丸预处理线风电塔筒喷砂房喷漆房风电轴承喷砂/喷锌/喷漆房太阳能发电硅片自动喷砂机核电部件喷丸小室超临界发电钢管内壁喷丸机风电增速机喷漆烘干生产线火电空冷微通道铝扁管喷锌风电变速箱齿轮强力喷丸机发电反应釜/缓冲罐/储罐
薄板钢板喷抛丸生产线重防腐喷砂/喷锌/喷涂设备管道内壁喷砂喷涂生产线焊缝清理边喷边吸喷砂机石化装备催化机真空抽料机采油注水管喷砂清理生产线石油化工承压设备系统集成
大型铸件喷砂喷涂生产线大铸件喷砂房喷漆房烘干房泵阀喷漆烘干生产流水线铸件内腔流道喷砂清理设备刀具喷砂/丸清理钝化设备
铝/钛合金板自动喷砂设备电气元件环保箱式喷砂机塑胶件自动喷涂生产线
植入人体钛合金数控喷丸机注射针粗化自动喷砂机医疗器械精控箱式喷砂机
印刷机械喷漆烘干一体房
水箱喷砂房特氟龙喷涂房电机部件再制造喷砂清理机
aibluebox智慧盒—人工智能盒
可持续发展与ESG上海良时节能减排项目良时风能项目介绍良时储能项目介绍良时永磁项目介绍良时循环水节能项目介绍良时钢材深加工轻量化构件 技术和市场前景良时智慧气源站项目介绍
您所在的位置:首页 > 新闻动态 > 行业新闻
0 引言
金属防腐蚀措施有很多种,但在金属表面涂覆有机涂层是目前最有效、最经济和应用最普遍的防护措施。涂层对金属的保护原理主要包括对金属基材的机械保护(一定程度上抵御或干扰外界破坏力)和阻绝金属服役环境中的腐蚀介质到达金属表面。石油钻采设备服役环境恶劣,其涂层要经历日晒、雨淋、风沙冲击、冷热交替、霜露等因素的不断侵蚀,相较于其他工程机械和钢构,涂层失效发生频繁,原因也更加复杂。涂层失效将导致金属防腐蚀涂层防腐能力大大减低,并引起基材腐蚀,影响石油钻采设备的使用寿命。对石油钻采设备涂层失效原因进行分析和总结,提出合理的处理方法,对恢复石油钻采设备涂层防腐能力,延长设备使用寿命有重要的意义。
1 涂层失效类型及原因
石油钻采设备主要的服役环境有三大类,即沙漠干旱环境、陆地大气环境和海洋潮湿环境。经过多年统计,石油钻采设备备在服役期间主要发生的涂层失效类型有粉化、侵蚀、开裂、剥落、起泡、涂层机械破损(磕伤、划伤)等六类,涂层失效形式所占比如表1中所示。
有行业专家系统论述了涂层失效分析的方法和工作程序。目前,对涂料失效原因的分析方法有很多种,张蕾等对涂层失效研究方法做了较为全面的阐述。根据多年现场大量案例统计分析,结合学界对涂层失效的论述,对石油钻采设备主要涂层失效类型进行归纳,并对其失效原因进行分析。
1.1涂层粉化
涂层粉化发生的严重程度与服役环境及年限有很大的关系,已粉化涂层与未粉化状态相比,有一定程度的变色或褪色,粉化的严重程度与涂料成分中成膜物质(主要为树脂)和颜料的浓度有很大关系,用手或其他工具进行擦拭会有一层易碎的粉层。学术界普遍认为涂层的老化和涂层下金属发生腐蚀是导致涂层失效的主要原因,其中老化是导致涂层粉化发生的重要因素。紫外线对涂层的老化起决定性作用,这主要是紫外线附带能量与一般化学键能量接近,长期紫外线照射容易导致分子链断裂。粉化在环氧类涂料中表现的尤为明显,沙漠和西部干热地区使用的石油钻采设备发生粉化的频率和严重程度要高于其他地区。
1.2涂层侵蚀
涂层侵蚀主要表现为涂层的非机械磨损,严重时可导致金属底材的裸露,使得腐蚀介质接触基材,发生腐蚀。沙漠环境中服役的钻采设备侵蚀现象发生的尤为明显。李慧艳等研究表明,西部干热沙漠气候风沙流冲蚀磨损严重,风沙流速与涂层冲蚀失重重量近似呈指数关系。沙漠地区服役的石油钻采设备在风沙天气,尤其是大沙尘暴天气中,涂层被砂土和浮尘不断冲击,导致涂层严重磨损。
1.3涂层开裂
涂层开裂是潮湿、较大昼夜温差或海洋环境下涂层失效的主要形式,表现为涂层外观发生不连续的变化,根据裂纹的长度、延展性及密集程度,可以分为细裂、小裂、深裂和龟裂。细裂和小裂主要表现为涂层表面出现细微的浅裂纹,但通常未穿透整个涂层,小裂相较于细裂,裂纹相对更深更宽一点。深裂表现为涂层出现深度裂纹,甚至贯穿整个涂层。昼夜温度的变化导致涂层张力的交替性变化,是导致涂层的开裂原因之一,涂层的老化也会导致涂层变薄、脆化,乃至开裂。风沙冲击会诱发和导致开裂的发生,这是由于风沙冲击易导致涂层表面细裂和小裂,再加上温度交替变化,反复改变涂层与基体的膨胀系数,在反复的“热胀冷缩”过程中,使涂层细裂和小裂不断扩展至穿透涂层。
1.4涂层剥落
涂层剥落分为层间剥离和层内剥离,通常层内剥离发生的情况相对较少,主要的涂层剥落表现为层间剥落,层间剥落根据分离层位,又包括了底层剥离和层与层剥离。涂层剥落的原因相对比较复杂。底层剥离的原因主要有两方面,涂装前处理较差和涂层的阴极剥离,涂装前处理粗糙度较差,污染物清理不彻底等都会导致后期的底层剥离现象发生。有些情况下,条件所限采用手提动力工具除锈,除锈后未达到St3级,然后涂覆底漆,易造成底漆附着力不足,诱发底层剥离的发生,尤其是环氧富锌涂料。在涂层下金属发生电化学腐蚀,阴极反应或阴极产生物会影响涂层与基体金属的结合力,致使涂层从基体金属分离,产生阴极剥离现象,也会导致底层剥离的发生。王跃波等认为,由于水扩散受到浓度梯度、渗透压和温度梯度的作用,不断渗透入涂层底部,当涂层的湿附着力小于水压造成侧向压力,则水相会向侧向发展而引起涂层脱落。层与层剥离主要原因是涂层各道间不配套和前道涂层表面清理不彻底进行覆涂,导致层间附着力差。
一服役6年的石油钻采设备漆膜局部发生涂层剥离现象,对已剥离涂层进行清理,发现涂层底部发生锈蚀导致漆膜从底材发生脱落。发生剥离区域周围涂层附着良好,这说明涂层配套和涂装前处理方法合理。对涂层剥落区域进行详细检查,发现腐蚀起源于个别点位。分析原因确认为底材局部清理不彻底,残留盐类等诱发底部腐蚀导致涂层剥离。
1.5涂层起泡
涂层起泡主要发生于海洋、沼泽及浅滩地区服役的石油钻采设备。主要表现为漆膜因受底部水汽或锈蚀物顶起,漆膜呈泡状凸起,严重时漆膜顶破,表现为点状锈蚀。气泡的发生主要与设备底材残留水溶性盐、金属底材与环境温度存在温度梯度或底材存在未完全清理的锈蚀物等。底材残留水溶性盐或锈蚀物,盐分和锈蚀物会吸收水汽并使漆膜内外产生浓度差,促使水汽不断渗透进入漆膜内部,在高湿度情况下(海洋等潮湿环境,相对湿度≥30%),涂层吸水和脱水过程都符合Fick第二扩散定律,使涂层底部水汽压不断升高,导致涂层被顶起,从而产生起泡现象。通常情况下,底材处理完好的涂层,有盐分和锈蚀物造成的起泡失效现象相对较少。设备底材与使用环境存在温度差,发生里冷外热是导致起泡发生的主要原因。这是由于温度较高一侧分子动能较大于另一侧分子动能,在涂层隔绝性能较差时,将导致水汽不断渗透入涂层内部,发生涂层起泡,甚至顶破漆膜导致腐蚀。涂层起泡的情况会伴随涂层的逐渐老化而更容易产生,这是因为伴随涂层的老化,涂层的孔隙率不断增大,涂层电阻不断减小,促使水汽等腐蚀介质进入涂层底部,导致起泡发生。徐永祥等研究表明,除油和表面可溶性盐的彻底与否是导致起泡发生的关键,除油不彻底时,起泡发生严重,除油不彻底时,起泡现象轻微。
1.6涂层机械破损
石油钻采设备大多数零部件重量很大,几吨甚至几十吨,且很多情况下需要在野外施工,由于起吊和施工条件所限,不可避免的会造成漆膜的机械性外力损伤。从制造过程中的转运、部件装配、产品成套总装试验、发运现场、现场组装及投入使用,都会不同程度不同范围的造成设备涂层的机械破损,严重的使金属基材裸露,导致腐蚀发生。一般来讲,石油钻采设备的使用环境较为恶劣,腐蚀性强,如果不能及时进行处理,将导致设备腐蚀的不断加剧,最终导致设备使用寿命缩减。对高压和关键承重部位发生锈蚀,甚至会诱发安全事故。涂层机械性损伤发生的原因主要有三个方面:一是未采用合理的起吊工具、例如钢丝绳与设备直接接触起吊。二是设备未设计起吊吊耳或起吊位置不合理。三是在装配或使用时人为磕碰或物体撞击破损。
涂层机械破损是石油钻采设备,大型钢构等最普遍也最易发生的失效形式。笔者在工作中接触到的案例中很大比例都是人为或机械运行,运输过程中发生损伤。如:产品搬运过程中涂层发生划伤后暴露底材,且未及时发现和处理,局部范围涂层防腐能力失效:产品涂层底漆基本完好,中间漆及面漆完全破损,破损区域边缘为断层式破裂,且划痕明显,判断为工具或其他产品刮伤。
2 各涂层失效类型处理方法
涂层失效的及时发现和处理,对预防和阻止因涂层防护作用失效引发的腐蚀有非常重要的意义。针对石油钻采设备常发生的六种失效形式,笔者结合工作实践经验与行业内专家的研究,在表2中详细列举了六类失效情况的处理方法。不同的涂层失效形式,同一类失效形式发生的严重程度不同,都要合理采取修复措施,以达到回恢复涂层防护能力的目的。
3 结语
涂层失效是一个比较复杂的问题,石油钻采设备服役环境恶劣,沙漠、陆地常规大气环境、海洋等各类环境因各自特点会引发不同的失效情况,涂层自身原因和外力损伤也会导致涂层的失效。根据笔者自身工作中实践经验,结合行业专家对涂层失效的研究,对粉化(褪色)、侵蚀、开裂、剥落、起泡、涂层机械破损六大类石油钻采设备涂层失效原因进行了详细的分析。总体来讲,涂层失效原因有5个方面:1)紫外线为主导导致的涂层老化;2)多风条件下风沙浮尘的不断冲击磨损;3)涂层体系搭配不当;4)环境介质渗透、侵蚀及诱发涂层底部腐蚀;5)人为或其他外力损伤。根据失效发生的原因和实际情况提出了预防和补救措施,工作中要以实际发生的失效类型和严重程度合理选择处理方法。对于轻微失效或小范围失效,可以通过手工或动力工具除锈,清理彻底后选择对表面处理要求较低的涂料进行修补。严重或大面积失效,必须采用喷砂、丸处理或扫砂处理,进行彻底清理后按设计涂层体系重涂。涂层机械破损是石油钻采设备最容易也最频繁发生的失效形式,但一直未得到重视。涂层的机械破损,一方面要重视对涂层破损的防护,规避外力导致的涂层破坏,另一方面要有专人定期对设备涂层状态进行检查,一旦发生涂层机械破损,要及时进行补救措施,完善已破损涂层。
随着研究工具和方法的不断进步,对涂层失效的研究也会更加深入,相信对涂层失效的预防和处理也会更加全面和合理,为防腐事业的发展起到推动作用。
沪公网安备 31012002002175号
打开微信,点击右上角的"+",选择"扫一扫"功能, 对准下方二维码即可。