[發(fā)明專利]增強海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法

有效

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• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104073757A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃小光;曹宇光;王黎明;徐國強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/08;C23C4/18
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料腐蝕領(lǐng)域，具體地，涉及一種增強海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，用于提高海洋結(jié)構(gòu)鋼的工程服役壽命。

背景技術(shù)

海洋工程中存在各種承受循環(huán)載荷的鋼結(jié)構(gòu)，如鉆井隔水管、采油立管等，長期處于鹽霧、海水中，受到惡劣海洋環(huán)境的長期侵蝕，極其容易發(fā)生腐蝕疲勞失效，嚴重影響生產(chǎn)作業(yè)安全。腐蝕性環(huán)境會降低鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂韌性，加快裂紋的萌生與擴展，大幅降低服役壽命。由于維護成本高，如何提高結(jié)構(gòu)鋼的抗腐蝕疲勞能力成為首要解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種增強海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，該方法能有效提高海洋鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

增強海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，包括以下步驟：

1)、表面凈化處理

2)、噴砂除銹

3)、電弧噴涂鋅鋁合金

4)、表面清理、噴涂檢測

5)、封閉處理

6)、噴涂或刷涂密封涂層。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果：所制備的海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞能力強，便于海洋工程中廣泛應(yīng)用。

附圖說明

圖1為海洋結(jié)構(gòu)鋼制備方法流程示意圖；

具體實施方式

如圖1所示，增強海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，包括以下步驟：

1)、表面凈化處理

選用X80結(jié)構(gòu)鋼，檢查結(jié)構(gòu)鋼工件外觀，對表面毛刺、飛邊進行打磨，采用手工或動力工具進行除銹。

處理后，結(jié)構(gòu)鋼表面無可見的油脂和污垢，無附著的氧化皮、鐵銹和油漆層，除銹結(jié)果應(yīng)達到國家規(guī)范ISO8501-1Sa2.5級的要求，結(jié)構(gòu)鋼表面應(yīng)顯示均勻的金屬光澤。表面粗糙度達到50～80μm。

2)、噴砂除銹

為保證金屬表面的粗糙度和潔凈度，噴砂磨料采用銅礦砂或剛玉砂，有棱角，砂粒粒度為0.5～1.5mm之間，保持清潔干燥；噴砂距離保持在100～200mm內(nèi)，角度保持在70～80度之間。

施工采用密閉噴砂，并有通風(fēng)設(shè)施；噴砂時利用壓縮空氣，借助射吸式或壓力式噴砂裝置噴砂磨料，對基體表面實施清潔和粗化處理，直至基體表面呈灰白色金屬外觀和均勻的粗化面；壓縮空氣必須經(jīng)過性能良好的油水分離器、緩沖罐以后才能進入噴槍，壓縮空氣必須保持清潔干燥，壓力保持0.5MPa。

除銹后清潔度達到Sa3級，噴砂操作從看不出表面粗糙度變化時起，再繼續(xù)噴到原噴砂時間的25％，保證粗化處理后表面粗糙度達到Rz50～100μm。

3)、電弧噴涂鋅鋁合金

電弧噴涂以電弧為熱源，將絲狀鋅鋁合金(鋅85％，鋁15％)加熱至熔融狀態(tài)，用壓縮氣體將鋅鋁合金吹成霧狀，形成顆粒流均勻噴涂在基體表面。噴涂所用鋅、鋁合金絲表面應(yīng)光滑、無氧化、無油脂，不允許有較為嚴重的表面缺陷，線材盤繞不允許出現(xiàn)折彎和嚴重扭彎。電弧噴涂用鋅、鋁絲化學(xué)成分應(yīng)滿足規(guī)范GB/T3190-1996《變形鋁及鋁合金成分》中1060Al的質(zhì)量要求。

噴涂準(zhǔn)備工作就緒后，接通電源，撥動送絲開關(guān)且將進退絲開關(guān)置于進絲位置，要求兩邊走絲速度一致。電弧電壓控制在25～35V，調(diào)節(jié)工作電流為150∽200A，壓縮空氣壓力控制在0.6MPa左右，供氣量3m3/min,噴涂時，噴槍應(yīng)盡量同工作面垂直，在無法垂直噴鍍的情況下，其夾角不得小于45。采用分層噴鍍法，每層合金膜的厚度應(yīng)均勻，為50μm，前一層與后一層垂直或45度交叉噴涂。相鄰噴鍍區(qū)域要搭接1/3寬度，其分層噴鍍的時間間隔不得超過2h，構(gòu)件噴涂應(yīng)該是先轉(zhuǎn)角、在頂部、后平面的順序進行，應(yīng)防止構(gòu)件表面噴鍍層局部過后的現(xiàn)象。噴涂的移動速度為80～100mm/s,鋁絲走絲速度為1～2m/min。噴涂完畢后表面合金厚度達到120～240μm。停止噴涂時應(yīng)先關(guān)閉進絲開關(guān)，最后關(guān)閉壓縮空氣。

4)、表面清理、噴涂檢測

噴涂施工后，應(yīng)由專業(yè)檢查人員進行外觀、溶化程度及厚度進行檢查。外觀用目測檢查，涂層表面應(yīng)無雜質(zhì)、翹皮、鼓泡、裂紋、熔滴及脫皮現(xiàn)象為合格；如有熔滴，及時清理并修補厚度。用磁性測厚儀進行檢查，測得的任何一點厚度值，均在A+20μm～A-30μm之間(A為設(shè)計噴涂厚度)。

5)、封閉處理

將噴涂完畢的結(jié)構(gòu)鋼工件暴露在噴涂車間24小時，噴涂層與空氣充分氧化反應(yīng)，使噴涂層的空隙自然封閉。

封閉處理能有效降低噴涂層的固有空隙，增加防護效果。