在高鹽環(huán)境下進(jìn)行帶壓開(kāi)孔作業(yè)時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)高鹽環(huán)境有所了解,并做好相關(guān)的防護(hù)措施和保養(yǎng)工作,保障帶壓開(kāi)孔機(jī)在良好的狀態(tài)下進(jìn)行管道帶壓開(kāi)孔作業(yè)。
帶壓開(kāi)孔作業(yè)中的所謂高鹽環(huán)境,是指在海洋、化工廠房等的工作環(huán)境中具有較多鹽類分子的環(huán)境,如Cl-、So42-、Na+、Ca2+等對(duì)鋼及其它金屬物質(zhì)容易產(chǎn)生氧化反應(yīng)或容易形成原電池而發(fā)生氧化。因此,分析環(huán)境的離子含量才能有效地對(duì)帶壓開(kāi)孔機(jī)實(shí)施不同的保養(yǎng)和防護(hù)措施。
高溫高鹽環(huán)境下不僅對(duì)帶壓開(kāi)孔機(jī)各個(gè)金屬部件有腐蝕作用,橡膠密封圈、導(dǎo)管等非金屬件也促成其老化加快,嚴(yán)重降低了帶壓開(kāi)孔液壓系統(tǒng)的性能,導(dǎo)致大范圍滲漏。非金屬物的防護(hù)及保養(yǎng)放在以后的文章中進(jìn)行闡述,本文主要是針對(duì)帶壓開(kāi)孔系統(tǒng)中金屬部件的腐蝕原因來(lái)進(jìn)行分析:
1.帶壓開(kāi)孔機(jī)部件腐蝕原理
1.1帶壓開(kāi)孔機(jī)的鋼鐵部件在含鹽環(huán)境中的腐蝕,實(shí)際上是電化學(xué)腐蝕當(dāng)中一個(gè)比較典型的例子。帶壓開(kāi)孔的鋼鐵部件在潮濕的空氣中表面會(huì)形成一薄層水膜,水膜又溶解了來(lái)自大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體。這樣,油漆保護(hù)層變軟而發(fā)生脫落,裸露的鋼材料上的水膜中含有一定量的氫離子,結(jié)果在帶壓開(kāi)孔機(jī)表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好松成了原電池。由于帶壓開(kāi)孔機(jī)的鋼鐵部件在腐蝕過(guò)程中不斷有氫氣放出,所以叫析氫腐蝕,這是在酸性環(huán)境中引起的腐蝕。
1.2在鉆井平臺(tái)或船舶上的一般情況下,如果部件表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧氣,此時(shí)就會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕。
以上這兩種電化學(xué)腐蝕過(guò)程的情況下,如果當(dāng)中存在鹽,就形成了電解質(zhì)溶液,會(huì)使電子在溶液當(dāng)中的移動(dòng)速度加快,起到了導(dǎo)電的作用,從而加快了帶壓開(kāi)孔機(jī)鋼鐵部件的腐蝕速度。
2.海水腐蝕
海水是含鹽濃度極高的天然電解質(zhì)溶液,帶壓開(kāi)孔機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)部件在海水中的腐蝕情況,除一般電化學(xué)腐蝕外,還有其特殊性質(zhì)。下面做簡(jiǎn)要介紹:
2.1氯離子是具有極強(qiáng)腐蝕活性的離子,足以使帶壓開(kāi)孔機(jī)部件中碳鋼、鑄鐵,合金鋼等材料的表面鈍化并失去其強(qiáng)度作用。甚至對(duì)高鎳鉻不銹鋼的表面也會(huì)形成鈍化狀態(tài),造成嚴(yán)重腐蝕破壞。
2.2帶壓開(kāi)孔機(jī)如長(zhǎng)時(shí)間處于海水中,其金屬結(jié)構(gòu)部件表面由于海生生物的生長(zhǎng),能嚴(yán)重破壞帶壓開(kāi)孔機(jī)表面的保護(hù)層(如油漆),使保護(hù)層脫落,并對(duì)部件造成腐蝕破壞。同時(shí)海生生物的代謝產(chǎn)物(含有硫化物)使其金屬部件的腐蝕環(huán)境進(jìn)一步惡化,導(dǎo)致了腐蝕作用的加劇。
3.帶壓開(kāi)孔機(jī)在高溫高鹽環(huán)境下的局部腐蝕
帶壓開(kāi)孔機(jī)部件所使用的材料及設(shè)備是一個(gè)協(xié)作運(yùn)作的系統(tǒng),如果某一區(qū)域的局部破壞將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行故障,甚至造成系統(tǒng)的報(bào)廢。特別是在海輪、海上鉆井平臺(tái)上使用帶壓開(kāi)孔機(jī)械時(shí),由于局部破壞會(huì)造成不堪設(shè)想的后果。因此,帶壓開(kāi)孔機(jī)的局部腐蝕是最危險(xiǎn)的一類腐蝕,工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照先鋒管道設(shè)備維護(hù)規(guī)程中規(guī)定,在設(shè)備使用前和使用后對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和防護(hù),要引起密切關(guān)注。常見(jiàn)的局部腐蝕有以下幾種:
3.1電偶腐蝕。帶壓開(kāi)孔機(jī)部件組成中,如果存在異種金屬聯(lián)接,則需要拆解存放。因?yàn)楫惙N金屬在同一電解質(zhì)中接觸,由于金屬各自的電勢(shì)不等構(gòu)成腐蝕電池,使電勢(shì)較低的金屬首先被腐蝕破壞的過(guò)程,稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。例如,帶壓開(kāi)孔機(jī)變速箱表面如果以鍍錫保護(hù),表層的錫被擦傷后造成Sn-Fe原電池的破壞,其右(Fe2+Fe3+)較低,鐵為陽(yáng)極,受到損壞,以致穿孔,使整個(gè)設(shè)備損壞。
因此,在這種條件下表面一旦損壞必須立即采取措施(修補(bǔ)涂層)以防造成嚴(yán)重后果。
3.2小孔腐蝕。在帶壓開(kāi)孔機(jī)部件的金屬表面局部區(qū)域,出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔,其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕很輕微,這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕,簡(jiǎn)稱孔蝕或點(diǎn)蝕。
在空氣中能發(fā)生鈍化的金屬(合金),如不銹鋼,鋁和鋁合金等在含氯離子的介質(zhì)中,經(jīng)常發(fā)生孔蝕。碳鋼在含氯離子的水中也會(huì)出現(xiàn)孔蝕的情況。
因此,在高溫高鹽環(huán)境下使用的帶壓開(kāi)孔機(jī)部件嚴(yán)禁使用鑄造方式制造。因其本身就存在氣孔和夾渣,會(huì)造成金屬部件加速老化,如果存在使用劣質(zhì)鋼水澆鑄,會(huì)給帶壓開(kāi)孔作業(yè)帶來(lái)不敢想象的事故。
3.3縫隙腐蝕。帶壓開(kāi)孔機(jī)金屬部件在介質(zhì)中,由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙,使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯留狀態(tài),引起縫內(nèi)金屬的腐蝕,稱為縫隙腐蝕。
開(kāi)始時(shí),吸氧腐蝕在縫隙內(nèi)外均進(jìn)行,因滯留的原因,縫內(nèi)消耗的氧難以得到補(bǔ)充,縫內(nèi)外松成了宏觀氧濃差電池,縫內(nèi)缺氧為陽(yáng)極,縫外富氧為陰極,隨著蝕坑的深化,擴(kuò)展,腐蝕會(huì)加速進(jìn)行。
3.4選擇性腐蝕。帶壓開(kāi)孔機(jī)部件在生產(chǎn)時(shí)使用的合金,在腐蝕過(guò)程中,腐蝕介質(zhì)不是按合金的比例侵蝕,而是發(fā)生了其中某成分(一般為電勢(shì)較低的成分)的選擇性溶解,使合金的組織和性能惡化,這種腐蝕稱為選擇性腐蝕,如帶壓開(kāi)孔滑動(dòng)軸承的銅套,主要成是黃銅,就會(huì)發(fā)生(30%Zn和70%Cu組成)的脫鋅腐蝕等,造成銅套脫落,并使密封失效。
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