CN102974519B

CN102974519B - 一种用于海洋环境紧固件防腐工艺

Info

Publication number: CN102974519B
Application number: CN201210461640.3A
Authority: CN
Inventors: 徐红九; 黄建勋; 王明磊
Original assignee: Baoji Senterui Petroleum Machinery Science & Technology Co Ltd
Current assignee: BAOJI SENTERUI PETROLEUM MACHINERY SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: CN102974519A

Abstract

本发明目的是提供一种用于海洋环境紧固件防腐工艺。其是按照如下工艺流程实施：工件除油→除锈→磷化或电镀锌表面处理→喷涂→晾干→烘干→保温。本发明采用 “电镀锌+Xylan狮隆涂料”复合涂层，首次将该复合涂层应用于海洋环境紧固件的防腐。该复合涂层防腐工艺优点：Xylan 1424水性涂料具有干膜自润滑性能，摩擦系数在0.05-0.10之间，相对于发黑紧固件，减少扭矩高达70%，准确达到预估的扭矩系数，方便紧固件的联接。由于干膜自润滑性能和优异的防锈性能，可以在多年使用之后，轻松使用扳手拆除螺母，避免使用氧炔枪破坏性拆除。

Description

一种用于海洋环境紧固件防腐工艺

技术领域

本发明属于机械紧固件表面处理技术领域，特别是用于海洋环境紧固件防腐工艺。

背景技术

海洋平台是为了进行海洋资源勘探、钻井、采油等工业活动而建造的大型海上钢结构平台，长期处于盐雾、潮气和海水中，受到恶劣的海洋环境长期侵蚀，严重影响海洋平台及生产作业的安全。海洋平台安装用各种紧固件则是维护海洋平台正常运行的关键零件，在丰富的电解质作用下易发生剧烈的电化学腐蚀，腐蚀速度远高于陆地，经常产生腐蚀失效、咬死等问题，使得海洋平台的维修成本增高，增加爆炸的危险性。而且由于海洋平台不能像船舶那样定期进坞维修保养，因此如何保证紧固件防腐性能的问题成了海洋平台防腐技术中应首要解决的关键问题。

为实现海洋平台的长效防腐，解决恶劣环境带来的腐蚀问题，目前采取的主要方法有两个：（1）隔离腐蚀介质：是解决腐蚀最直接有效的途径，其中最常见的方式是涂料防腐，具有施工方便、成本相对低廉的优点。（2）阴极保护：是采用一种控制金属电化学腐蚀的办法，在阴极保护系统构成的原电池中，氧化反应主要集中发生在阳极上，从而抑制了作为阴极的被保护金属腐蚀。这两种办法已在海洋平台上应用了多年，较好的解决了钢结构主体的防腐问题，但对于海洋平台的紧固件、标准件涂层防腐存在以下些不足之处：

（1）厚度大影响配合

为实现设备表面的防腐，通常要求涂漆的厚度不小于300µm，这给一些机加工零部件的外形尺寸及安装配合会带来极大影响。以直径为100mm，公差要求为h7的普通传动轴为例，轴本身的公差要求为0～0.035mm，轴表面涂漆后会使轴的直径至少增大300µm×2，即0.6mm，远超出公差要求，会给设备的装配带来无法解决的问题。

（2）机械强度低

虽然现在的涂料大多采用各种树脂材料作为主要的成膜物质，具有了较高的机械强度，但相对于各种金属材料来说仍然有明显的差距，特别在一些开放式的传动设备上，如：外露的齿轮副、链轮、蜗杆等即使表面进行了涂漆，也会在正常运转后很快磨损殆尽，无法发挥正常的防腐效果。

（3）对标准件不适用

对于海洋平台上使用量巨大的各类紧固件、标准件来说，安装前涂漆会影响安装，安装后涂漆又不能进行良好的表面处理，影响涂料附着力，进而影响防腐效果，对于经常更换或有可能反复拆卸、安装的零部件，又会无可避免的带来涂漆损伤的问题。

美国华福生产的一种Xylan涂料（Xylan为其商标），是一种PTFE防腐涂层，对金属表面进行表面处理后，进行喷涂加工起到保护金属的效果，具有优异的防腐蚀性能：抗化学品腐蚀等性能。涂层覆盖的行业范围：紧固件、五金物件、石油石化设备件、螺丝、螺母、白锁螺母、木材螺丝、电子附件、海洋构件等。

虽然目前Xylan涂料涂覆螺栓已经在产业界得到广泛运用。但是在这种涂料直接涂覆的螺栓经过使用在海洋石油钻机上使用存在腐蚀较快的缺陷。

发明内容

本发明目的是提供一种用于海洋环境紧固件防腐工艺。

简单的说：一种用于海洋环境紧固件防腐工艺，其特征是按照如下工艺流程实施：工件除油 → 除锈 → 磷化或电镀锌表面处理→喷涂 → 晾干 → 烘干 → 保温。

具体地说，所述的一种用于海洋环境紧固件防腐工艺，其特征是按照如下工艺流程实施：

（1）．除油：采用中温浸渍脱脂，脱脂液PH = 10，脱脂后沥水；

（2）除锈：采用氧化铝喷砂，增强附着力，达到Sa21/2级；或采用酸洗浸渍工艺，之后经中和、清洗后沥水；

（3）．表面处理：采用高温锰系磷化液磷化或采用电镀锌涂层；

（4）．喷涂：空气喷涂Xylan涂料，喷涂所用Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入20-500克成膜剂、5-10公斤纯净水配制；

（5）. 晾干：晾至表面干燥；

（6）. 烘干：200-300℃的工件温度下，烘干60min；

（7）. 保温：保温10分钟左右;

（8）. 冷却；自然冷却至室温。

本发明采用 “电镀锌+Xylan狮隆涂料”复合涂层，首次将该复合涂层应用于海洋环境紧固件的防腐。该复合涂层防腐工艺优点：Xylan1424水性涂料具有干膜自润滑性能，摩擦系数在0.05-0.10之间，相对于发黑紧固件，减少扭矩高达70%，准确达到预估的扭矩系数，方便紧固件的联接。由于干膜自润滑性能和优异的防锈性能，可以在多年使用之后，轻松使用扳手拆除螺母，避免使用氧炔枪破坏性拆除。这样就使得在油田或者化工厂之类的危险区域，从事此类活动的安全系数大大提高。涂层相比镀锌，大幅提高防腐蚀能力，防锈和防化学腐蚀性能优异。Xylan1424加电镀锌，可以通过中性盐雾测试2500小时,而红锈面积小于15%。而普通的电镀锌的中性盐雾测试一般少于100小时。涂层不导电，所以可以隔绝不同材质部件之间由于电极电位差而形成的电化学腐蚀。持续工作可达工作温度+180°C，可在工作温度+200°C 间歇工作。该涂层具有优越的防盐雾腐蚀性能，卓越的抗酸雨性能，以及防化学腐蚀性能，采用水基涂料，挥发性有机化合物（VOC） <3.0 lb/gal。

附图说明

图1：盐雾试验1000 小时后外观效果对比。

图2：盐雾试验2500 小时后外观效果。

具体实施方式

一种用于海洋环境紧固件防腐工艺，其是按照如下工艺流程实施：

（2）. 除锈：采用氧化铝喷砂，增强附着力，达到Sa21/2级；或采用酸洗浸渍工艺，之后经中和、清洗后沥水；

（5）. 晾干：晾至表面干燥；

（6）. 烘干：200-300℃的工件温度下，烘干60min；

（7）. 保温：保温10分钟左右;

(8). 冷却；自然冷却至室温。

空气喷涂Xylan涂料，喷涂所用Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入20克丙烯酸树脂成膜剂、5公斤纯净水配制。或者

空气喷涂Xylan涂料，喷涂所用Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入100克丁二烯树脂成膜剂、6公斤纯净水配制。或者

空气喷涂Xylan涂料，喷涂所用Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入聚氨酯成膜剂300克、8公斤纯净水配制。或者

空气喷涂Xylan涂料，喷涂所用Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入500克硝酸纤维成膜剂，10公斤纯净水配制。

通过本发明处理的海洋石油紧固件经过海洋环境防腐涂层试验采用螺栓、螺母分别作耐盐雾对比实验，主要测试的指标有：产品外观、涂层厚度、附着力、固化检测等。

第一组螺栓、螺母采用电镀锌试件，第二组螺栓、螺母采用“电镀锌+Xylan狮隆涂料”涂层，经204℃烘干30分钟。涂层相关性能检测方式如下：

涂层表面：表面光洁，无杂质污染、针眼、橘皮等现象（按照TM120A）。

表面硬度：使用铅笔沿45度角，加一定力量，滑过涂料表面。从硬度比较低的铅笔开始，直至硬度高的铅笔刺破涂层，则认为涂料的硬度大于之前铅笔的硬度，而小于当前铅笔的硬度(TM 131A)。

固化测试：Xylan®1424，使用白布粘丁酮，来回擦拭50个回合，以不露底和少许颜色转移到白布上为合格。如发现大量涂料转移到白布上，甚至露底，则视为固化不充分。(TM 115A)

附着力测试：在涂层表面每格1毫米平行划11道，深至基材，再垂直划11道，形成一百个小格。使用3M胶带，沿对角线贴上，快速拔离，重复5次。观察涂层是否有剥离。如一格涂料剥离，或两三个小格剥离且总和面积大于一小格，则判为不合格。(TM 132C)

涂层厚度：固定螺栓，沿纵面剖开，用显微镜测量前处理层和涂料层的厚度。（TM 114A）

盐雾测试：盐雾箱保持35摄氏度恒温，由5%的NaCl盐水造雾，把样品由纱线捆绑吊在盐雾箱中，定期观察样品表面的起泡、白锈和红锈情况。一般认为白锈是镀锌层腐蚀，而红锈则是铁基材腐蚀。以红锈面积不超过15%终结试验。（ASTM B-117）

图1：盐雾试验1000 小时后外观效果对比。图中自左至右依次是涂覆Xylan涂料、镀铬、镀锌、热浸锌和没有表面处理的效果。

图2：盐雾试验2500 小时后外观效果。

表4：试验结果

由上表可以看到提交的试件盐雾性能符合美国华福公司的QAC测试标准。测试结果表明：耐盐雾试验2500小时后，白锈面积33%，红锈面积小于1%，远低于华福公司要求的红锈面积不大于15%。

结合试验结果及华福公司的研究数据，已采用“电镀锌+Xylan狮隆涂料”复合涂层开始批量试用该复合涂层进行紧固件航洋环境的防腐。

Claims

1.一种用于海洋环境紧固件防腐工艺，其特征是按照如下工艺流程实施：

工件除油→除锈→电镀锌表面处理→喷涂→晾干→烘干→保温;并且各工序控制条件为：

（1）.除油：采用中温浸渍脱脂，脱脂液pH=10，脱脂后沥水；

（3）.表面处理：采用电镀锌涂层；

（4）.喷涂：空气喷涂Xylan1424水性涂料，喷涂所用Xylan1424水性涂料按照每公斤1424水性Xylan涂料加入20-500克成膜剂、5-10公斤纯净水配制；

（5）.晾干：晾至表面干燥；

（6）.烘干：200-300℃的工件温度下，烘干60min；

（7）.保温：保温10分钟;

(8).冷却；自然冷却至室温。

步骤（4）所用成膜剂选自：丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂、硝酸纤维成膜剂中一种或者多种混合物。