CN104073757B - 增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料腐蚀领域，具体地，涉及一种增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，用于提高海洋结构钢的工程服役寿命。增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，包括以下步骤：1)、表面净化处理；2)、喷砂除锈；3)、电弧喷涂锌铝合金；4)、表面清理、喷涂检测；5)、封闭处理；6)、喷涂或刷涂密封涂层。本发明所制备的海洋结构钢耐腐蚀疲劳能力强，便于海洋工程中广泛应用。

Description

增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法

技术领域

本发明属于金属材料腐蚀领域，具体地，涉及一种增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，用于提高海洋结构钢的工程服役寿命。

背景技术

海洋工程中存在各种承受循环载荷的钢结构，如钻井隔水管、采油立管等，长期处于盐雾、海水中，受到恶劣海洋环境的长期侵蚀，极其容易发生腐蚀疲劳失效，严重影响生产作业安全。腐蚀性环境会降低钢结构的疲劳断裂韧性，加快裂纹的萌生与扩展，大幅降低服役寿命。由于维护成本高，如何提高结构钢的抗腐蚀疲劳能力成为首要解决的关键问题。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于提供一种增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，该方法能有效提高海洋钢结构的腐蚀疲劳寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，包括以下步骤：

1)、表面净化处理

2)、喷砂除锈

3)、电弧喷涂锌铝合金

4)、表面清理、喷涂检测

5)、封闭处理

6)、喷涂或刷涂密封涂层。

相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：所制备的海洋结构钢耐腐蚀疲劳能力强，便于海洋工程中广泛应用。

附图说明

图1为海洋结构钢制备方法流程示意图；

具体实施方式

如图1所示，增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，包括以下步骤：

1)、表面净化处理

选用X80结构钢，检查结构钢工件外观，对表面毛刺、飞边进行打磨，采用手工或动力工具进行除锈。

处理后，结构钢表面无可见的油脂和污垢，无附着的氧化皮、铁锈和油漆层，除锈结果应达到国家规范ISO8501-1Sa2.5级的要求，结构钢表面应显示均匀的金属光泽。表面粗糙度达到50～80μm。

2)、喷砂除锈

为保证金属表面的粗糙度和洁净度，喷砂磨料采用铜矿砂或刚玉砂，有棱角，砂粒粒度为0.5～1.5mm之间，保持清洁干燥；喷砂距离保持在100～200mm内，角度保持在70～80度之间。

施工采用密闭喷砂，并有通风设施；喷砂时利用压缩空气，借助射吸式或压力式喷砂装置喷砂磨料，对基体表面实施清洁和粗化处理，直至基体表面呈灰白色金属外观和均匀的粗化面；压缩空气必须经过性能良好的油水分离器、缓冲罐以后才能进入喷枪，压缩空气必须保持清洁干燥，压力保持0.5MPa。

除锈后清洁度达到Sa3级，喷砂操作从看不出表面粗糙度变化时起，再继续喷到原喷砂时间的25％，保证粗化处理后表面粗糙度达到Rz50～100μm。

3)、电弧喷涂锌铝合金

电弧喷涂以电弧为热源，将丝状锌铝合金(锌85％，铝15％)加热至熔融状态，用压缩气体将锌铝合金吹成雾状，形成颗粒流均匀喷涂在基体表面。喷涂所用锌、铝合金丝表面应光滑、无氧化、无油脂，不允许有较为严重的表面缺陷，线材盘绕不允许出现折弯和严重扭弯。电弧喷涂用锌、铝丝化学成分应满足规范GB/T3190-1996《变形铝及铝合金成分》中1060Al的质量要求。

喷涂准备工作就绪后，接通电源，拨动送丝开关且将进退丝开关置于进丝位置，要求两边走丝速度一致。电弧电压控制在25～35V，调节工作电流为150∽200A，压缩空气压力控制在0.6MPa左右，供气量3m3/min,喷涂时，喷枪应尽量同工作面垂直，在无法垂直喷镀的情况下，其夹角不得小于45。采用分层喷镀法，每层合金膜的厚度应均匀，为50μm，前一层与后一层垂直或45度交叉喷涂。相邻喷镀区域要搭接1/3宽度，其分层喷镀的时间间隔不得超过2h，构件喷涂应该是先转角、在顶部、后平面的顺序进行，应防止构件表面喷镀层局部过后的现象。喷涂的移动速度为80～100mm/s,铝丝走丝速度为1～2m/min。喷涂完毕后表面合金厚度达到120～240μm。停止喷涂时应先关闭进丝开关，最后关闭压缩空气。

4)、表面清理、喷涂检测

喷涂施工后，应由专业检查人员进行外观、溶化程度及厚度进行检查。外观用目测检查，涂层表面应无杂质、翘皮、鼓泡、裂纹、熔滴及脱皮现象为合格；如有熔滴，及时清理并修补厚度。用磁性测厚仪进行检查，测得的任何一点厚度值，均在A+20μm～A-30μm之间(A为设计喷涂厚度)。

5)、封闭处理

将喷涂完毕的结构钢工件暴露在喷涂车间24小时，喷涂层与空气充分氧化反应，使喷涂层的空隙自然封闭。

封闭处理能有效降低喷涂层的固有空隙，增加防护效果。

6)、喷涂或刷涂密封涂层

密封涂层包括封闭底漆与面漆，封闭底漆采用环氧云铁封闭底漆，面漆采用氯化橡胶。

采用高压无气喷涂设备进行喷涂，喷涂前保证电弧喷涂层表面无污物及水汽，喷涂压力保持在0.5～0.6MPa，喷涂距离不能小于200mm，底漆喷涂厚度为30μm，面漆喷涂厚度为80μm。

封闭底漆喷涂完毕后再进行面漆喷涂，喷涂之前要保证前道漆完全干燥，并除去封闭漆表面的油污及杂物。

涂料层不允许有剥落、咬底、漏涂、分层现象。涂料应均匀、平整、丰满有光泽，允许有不影响防护性能的轻微桔皮、流挂、起皱和少量颗粒杂质。封闭涂层与金属涂层结合牢靠，划格法达1级。喷涂中要注意保护周围邻近的表面，防止落尘的污染，尤其要保护好已涂过漆的表面。

Claims (1)

1.一种增强海洋结构钢耐腐蚀疲劳性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、表面净化处理

2)、喷砂除锈

3)、电弧喷涂锌铝合金

4)、表面清理、喷涂检测

5)、封闭处理

6)、喷涂或刷涂密封涂层；

表面净化处理，具体如下：选用X80结构钢，检查结构钢工件外观，对表面毛刺、飞边进行打磨，采用手工或动力工具进行除锈；

处理后，结构钢表面无可见的油脂和污垢，无附着的氧化皮、铁锈和油漆层，除锈结果应达到国家规范ISO8501-1Sa2.5级的要求，结构钢表面应显示均匀的金属光泽；表面粗糙度达到50～80μm；

喷砂除锈，具体如下：喷砂磨料采用铜矿砂或刚玉砂，有棱角，砂粒粒度为0.5～1.5mm之间，保持清洁干燥；喷砂距离保持在100～200mm内，角度保持在70～80度之间；施工采用密闭喷砂，并有通风设施；喷砂时利用压缩空气，借助射吸式或压力式喷砂装置喷砂磨料，对基体表面实施清洁和粗化处理，直至基体表面呈灰白色金属外观和均匀的粗化面；压缩空气必须经过性能良好的油水分离器、缓冲罐以后才能进入喷枪，压缩空气必须保持清洁干燥，压力保持0.5MPa；除锈后清洁度达到Sa3级，喷砂操作从看不出表面粗糙度变化时起，再继续喷到原喷砂时间的25％，保证粗化处理后表面粗糙度达到Rz50～100μm；

电弧喷涂锌铝合金，具体如下：电弧喷涂以电弧为热源，将丝状锌铝合金加热至熔融状态，用压缩气体将锌铝合金吹成雾状，形成颗粒流均匀喷涂在基体表面；喷涂所用锌、铝合金丝表面应光滑、无氧化、无油脂，不允许有较为严重的表面缺陷，线材盘绕不允许出现折弯和严重扭弯；电弧喷涂用锌、铝丝化学成分应满足规范GB/T3190-1996《变形铝及铝合金成分》中1060Al的质量要求；喷涂准备工作就绪后，接通电源，拨动送丝开关且将进退丝开关置于进丝位置，要求两边走丝速度一致；电弧电压控制在25～35V，调节工作电流为150～200A，压缩空气压力控制在0.6MPa左右，供气量3m³/min,喷涂时，喷枪应尽量同工作面垂直，在无法垂直喷镀的情况下，其夹角不得小于45；采用分层喷镀法，每层合金膜的厚度应均匀，为50μm，前一层与后一层垂直或45度交叉喷涂；相邻喷镀区域要搭接1/3宽度，其分层喷镀的时间间隔不得超过2h，构件喷涂应该是先转角、在顶部、后平面的顺序进行，应防止构件表面喷镀层局部过后的现象；喷涂的移动速度为80～100mm/s,铝丝走丝速度为1～2m/min；喷涂完毕后表面合金厚度达到120～240μm；停止喷涂时应先关闭进丝开关，最后关闭压缩空气；

表面清理、喷涂检测，具体如下：喷涂施工后，应由专业检查人员进行外观、溶化程度及厚度进行检查；外观用目测检查，涂层表面应无杂质、翘皮、鼓泡、裂纹、熔滴及脱皮现象为合格；如有熔滴，及时清理并修补厚度；用磁性测厚仪进行检查，测得的任何一点厚度值，均在A+20μm～A-30μm之间，A为设计喷涂厚度；

封闭处理，具体如下：将喷涂完毕的结构钢工件暴露在喷涂车间24小时，喷涂层与空气充分氧化反应，使喷涂层的空隙自然封闭；封闭处理能有效降低喷涂层的固有空隙，增加防护效果；

喷涂或刷涂密封涂层，具体如下：密封涂层包括封闭底漆与面漆，封闭底漆采用环氧云铁封闭底漆，面漆采用氯化橡胶；采用高压无气喷涂设备进行喷涂，喷涂前保证电弧喷涂层表面无污物及水汽，喷涂压力保持在0.5～0.6MPa，喷涂距离不能小于200mm，底漆喷涂厚度为30μm，面漆喷涂厚度为80μm；封闭底漆喷涂完毕后再进行面漆喷涂，喷涂之前要保证前道漆完全干燥，并除去封闭漆表面的油污及杂物；涂料层不允许有剥落、咬底、漏涂、分层现象；涂料应均匀、平整、丰满有光泽，允许有不影响防护性能的轻微桔皮、流挂、起皱和少量颗粒杂质；封闭涂层与金属涂层结合牢靠，划格法达1级；喷涂中要注意保护周围邻近的表面，防止落尘的污染，保护好已涂过漆的表面。