增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料腐蝕領(lǐng)域，具體地，涉及一種增強(qiáng)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。增強(qiáng)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(cè)；5)、封閉處理；6)、噴涂或刷涂密封涂層。本發(fā)明所制備的海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞能力強(qiáng)，便于海洋工程中廣泛應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料腐蝕領(lǐng)域，具體地，涉及一種增強(qiáng)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)】
[0002]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(zhǎng)期處于鹽霧、海水中，受到惡劣海洋環(huán)境的長(zhǎng)期侵蝕，極其容易發(fā)生腐蝕疲勞失效，嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)安全。腐蝕性環(huán)境會(huì)降低鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂韌性，加快裂紋的萌生與擴(kuò)展，大幅降低服役壽命。由于維護(hù)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(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種增強(qiáng)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。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，包括以下步驟:
[0006]I)、表面凈化處理
[0007]2)、噴砂除銹
[0008]3)、電弧噴涂鋅鋁合金
[0009]4)、表面清理、噴涂檢測(cè)
[0010]5)、封閉處理
[0011]6)、噴涂或刷涂密封涂層。
[0012]相對(duì)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(qiáng)，便于海洋工程中廣泛應(yīng)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為海洋結(jié)構(gòu)鋼制備方法流程示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，包括以下步驟:
[0015]I)、表面凈化處理
[0016]選用X80結(jié)構(gòu)鋼，檢查結(jié)構(gòu)鋼工件外觀，對(duì)表面毛刺、飛邊進(jìn)行打磨，采用手工或動(dòng)力工具進(jìn)行除銹。
[0017]處理后，結(jié)構(gòu)鋼表面無(wú)可見(jiàn)的油脂和污垢，無(wú)附著的氧化皮、鐵銹和油漆層，除銹結(jié)果應(yīng)達(dá)到國(guó)家規(guī)范IS08501-lSa2.5級(jí)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(dá)到50~80 μ m。
[0018]2)、噴砂除銹
[0019]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。
[0020]施工采用密閉噴砂，并有通風(fēng)設(shè)施；噴砂時(shí)利用壓縮空氣，借助射吸式或壓力式噴砂裝置噴砂磨料，對(duì)基體表面實(shí)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(guò)性能良好的油水分離器、緩沖罐以后才能進(jìn)入噴槍?zhuān)瑝嚎s空氣必須保持清潔干燥,壓力保持0.5MPa。
[0021]除銹后清潔度達(dá)到Sa3級(jí)，噴砂操作從看不出表面粗糙度變化時(shí)起，再繼續(xù)噴到原噴砂時(shí)間的25%，保證粗化處理后表面粗糙度達(dá)到Rz50~100 μ m。
[0022]3)、電弧噴涂鋅鋁合金
[0023]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(wú)氧化、無(wú)油脂，不允許有較為嚴(yán)重的表面缺陷，線(xiàn)材盤(pán)繞不允許出現(xiàn)折彎和嚴(yán)重扭彎。電弧噴涂用鋅、鋁絲化學(xué)成分應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范GB/T3190-1996《變形鋁及鋁合金成分》中1060A1的質(zhì)量要求。
[0024]噴涂準(zhǔn)備工作就緒后，接通電源，撥動(dòng)送絲開(kāi)關(guān)且將進(jìn)退絲開(kāi)關(guān)置于進(jìn)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(shí)，噴槍?xiě)?yīng)盡量同工作面垂直，在無(wú)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50 μ m,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(shí)間間隔不得超過(guò)2h，構(gòu)件噴涂應(yīng)該是先轉(zhuǎn)角、在頂部、后平面的順序進(jìn)行，應(yīng)防止構(gòu)件表面噴鍍層局部過(guò)后的現(xiàn)象。噴涂的移動(dòng)速度為80~100mm/s，招絲走絲速度為I~2m/min。噴涂完畢后表面合金厚度達(dá)到120~240 μ m。停止噴涂時(shí)應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)絲開(kāi)關(guān)，最后關(guān)閉壓縮空氣。
[0025]4)、表面清理、噴涂檢測(cè)
[0026]噴涂施工后，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)檢查人員進(jìn)行外觀、溶化程度及厚度進(jìn)行檢查。外觀用目測(cè)檢查，涂層表面應(yīng)無(wú)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(shí)清理并修補(bǔ)厚度。用磁性測(cè)厚儀進(jìn)行檢查，測(cè)得的任何一點(diǎn)厚度值，均在Α+20 μ m~Α-30 μ m之間(A為設(shè)計(jì)噴涂厚度)。
[0027]5)、封閉處理
[0028]將噴涂完畢的結(jié)構(gòu)鋼工件暴露在噴涂車(chē)間24小時(shí)，噴涂層與空氣充分氧化反應(yīng)，使噴涂層的空隙自然封閉。
[0029]封閉處理能有效降低噴涂層的固有空隙，增加防護(hù)效果。
[0030]6)、噴涂或刷涂密封涂層
[0031]密封涂層包括封閉底漆與面漆，封閉底漆采用環(huán)氧云鐵封閉底漆，面漆采用氯化橡膠。
[0032] 采用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂，噴涂前保證電弧噴涂層表面無(wú)污物及水汽，噴涂壓力保持在0.5~0.6MPa，噴涂距離不能小于200mm，底漆噴涂厚度為30 μ m,面漆噴涂厚度為80 μ m。
[0033]封閉底漆噴涂完畢后再進(jìn)行面漆噴涂，噴涂之前要保證前道漆完全干燥，并除去封閉漆表面的油污及雜物。
[0034]涂料層不允許有剝落、咬底、漏涂、分層現(xiàn)象。涂料應(yīng)均勻、平整、豐滿(mǎn)有光澤，允許有不影響防護(hù)性能的輕微桔皮、流掛、起皺和少量顆粒雜質(zhì)。封閉涂層與金屬涂層結(jié)合牢靠，劃格法達(dá)I級(jí)。噴涂中要注意保護(hù)周?chē)徑谋砻妫乐孤鋲m的污染，尤其要保護(hù)好已涂過(guò)漆的表面。
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，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(cè) 5)、封閉處理 6)、嗔涂或刷涂S封涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，表面凈化處理，具體如下: 選用X80結(jié)構(gòu)鋼，檢查結(jié)構(gòu)鋼工件外觀，對(duì)表面毛刺、飛邊進(jìn)行打磨，采用手工或動(dòng)力工具進(jìn)行除銹； 處理后，結(jié)構(gòu)鋼表面無(wú)可見(jiàn)的油脂和污垢，無(wú)附著的氧化皮、鐵銹和油漆層，除銹結(jié)果應(yīng)達(dá)到國(guó)家規(guī)范IS08501-lSa2.5級(jí)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(dá)到50~80 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，噴砂除銹，具體如下: 噴砂磨料采用銅礦砂或剛玉砂，有棱角，砂粒粒度為0.5~1.5_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(shí)利用壓縮空氣，借助射吸式或壓力式噴砂裝置噴砂磨料，對(duì)基體表面實(shí)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(guò)性能良好的油水分離器、緩沖罐以后才能進(jìn)入噴槍?zhuān)瑝嚎s空氣必須保持清潔干燥，壓力保持0.5MPa ； 除銹后清潔度達(dá)到Sa3級(jí)，噴砂操作從看不出表面粗糙度變化時(shí)起，再繼續(xù)噴到原噴砂時(shí)間的25%，保證粗化處理后表面粗糙度達(dá)到Rz50~100 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，電弧噴涂鋅鋁合金，具體如下: 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(wú)氧化、無(wú)油脂，不允許有較為嚴(yán)重的表面缺陷，線(xiàn)材盤(pán)繞不允許出現(xiàn)折彎和嚴(yán)重扭彎；電弧噴涂用鋅、鋁絲化學(xué)成分應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范GB/T3190-1996《變形鋁及鋁合金成分》中1060A1的質(zhì)量要求； 噴涂準(zhǔn)備工作就緒后，接通電源，撥動(dòng)送絲開(kāi)關(guān)且將進(jìn)退絲開(kāi)關(guān)置于進(jìn)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(shí)，噴槍?xiě)?yīng)盡量同工作面垂直，在無(wú)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50 μ m,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(shí)間間隔不得超過(guò)2h，構(gòu)件噴涂應(yīng)該是先轉(zhuǎn)角、在頂部、后平面的順序進(jìn)行，應(yīng)防止構(gòu)件表面噴鍍層局部過(guò)后的現(xiàn)象；噴涂的移動(dòng)速度為80~100mm/S，鋁絲走絲速度為I~2m/min。噴涂完畢后表面合金厚度達(dá)到120~240μπι ;停止噴涂時(shí)應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)絲開(kāi)關(guān)，最后關(guān)閉壓縮空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，表面清理、噴涂檢測(cè)，具體如下: 噴涂施工后，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)檢查人員進(jìn)行外觀、溶化程度及厚度進(jìn)行檢查；外觀用目測(cè)檢查，涂層表面應(yīng)無(wú)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(shí)清理并修補(bǔ)厚度；用磁性測(cè)厚儀進(jìn)行檢查，測(cè)得的任何一點(diǎn)厚度值，均在Α+20 μ m~Α-30 μ m之間(A為設(shè)計(jì)噴涂厚度)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕疲勞性能的方法，其特征在于，封閉處理，具體如下: 將噴涂完畢的結(jié)構(gòu)鋼工件暴露在噴涂車(chē)間24小時(shí)，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(hù)效果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的增強(qiáng)海洋結(jié)構(gòu)鋼耐腐 蝕疲勞性能的方法，其特征在于，噴涂或刷涂密封涂層，具體如下: 密封涂層包括封閉底漆與面漆，封閉底漆采用環(huán)氧云鐵封閉底漆，面漆采用氯化橡膠； 采用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂，噴涂前保證電弧噴涂層表面無(wú)污物及水汽，噴涂壓力保持在0.5~0.6MPa，噴涂距離不能小于200mm，底漆噴涂厚度為30 μ m,面漆噴涂厚度為80 μ m ； 封閉底漆噴涂完畢后再進(jìn)行面漆噴涂，噴涂之前要保證前道漆完全干燥，并除去封閉漆表面的油污及雜物； 涂料層不允許有剝落、咬底、漏涂、分層現(xiàn)象。涂料應(yīng)均勻、平整、豐滿(mǎn)有光澤，允許有不影響防護(hù)性能的輕微桔皮、流掛、起皺和少量顆粒雜質(zhì)；封閉涂層與金屬涂層結(jié)合牢靠，劃格法達(dá)I級(jí)。噴涂中要注意保護(hù)周?chē)徑谋砻妫乐孤鋲m的污染，保護(hù)好已涂過(guò)漆的表面。
【文檔編號(hào)】C23C4/18GK104073757SQ201410339429
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】黃小光, 曹宇光, 王黎明, 徐國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)