中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东湛江 524057
摘要:随着科学技术的迅速发展，海上油气田的开发力度也进一步加大，在海上油气田开发的过程中，涉及很多方面的技术，其中海上油气田紧固件的防腐设计及应用等相关方面的内容受到越来越多人的关注。所以本文着重针对海洋环境紧固件的防腐措施，详细介绍了达克罗涂层、特氟龙聚四氟乙烯涂层、热浸镀锌、粉末渗锌等紧固件涂装方法，同时以目前海上油气田紧固件的涂层应用现状作为基础，有针对性的提出全新的改善途径，希望通过本文的介绍，能够为实际的生产提供有价值的参考和借鉴。
关键词:海上油气田；紧固件；防腐设计；应用现状
引言
海上油气田生产平台环境十分恶劣，特别容易受到腐蚀，必须要采取切实有效的措施，针对腐蚀问题进行有效的控制，以在根本上延长其使用寿命，最大程度上降低安全风险和相关的投资费用。海上油气田生产平台的腐蚀区域一般包括4 个部分，分别是:大气区、潮汐飞溅区、全浸区、海泥区。其中大气区、潮汐飞溅区多以涂层进行防护，全浸区和海泥区多采用阴极保护进行防腐蚀。海上油气生产平台大气区紧固件应用广泛，主要是螺栓、螺母、螺钉等。紧固件的连接失效作为导致安全事故的重要原因之一，所以紧固件的防腐蚀措施也得到了高度关注。
1防腐措施
对于紧固件的腐蚀问题进行有效防范的措施主要包括三个方面，分别是：选择耐蚀材料、阴极保护和表面涂装。因为综合性能和经济性等相关方面的原因，低合金钢紧固件在海上油气田项目中实现了最为广泛的应用，而腐蚀性能比较良好的铜基合金、镍基合金、钛基合金等相关材料，因为自身的力学性能有时不稳定，不能满足相应的要求，特别是价格相对来说比较昂贵，在海上油气田生产平台中比较少用。当前在海上油气田平台处于高盐度、高湿度的海洋腐蚀环境中，紧固件主要应用低合金钢和表面涂装的方法进行相应的保护，处在潮汐飞溅区环境中的紧固件，主要采取低合金钢、有机涂层和阴极保护的方法进行保护。本文有针对性的详细介绍紧固件表面涂装方法。
2涂装方法
从紧固件的表面处理种类来看，主要包括达克罗涂层、特氟龙聚四氟乙烯涂层、热浸镀锌涂层、粉末渗锌等，尤其是锌基涂层因为自身的良好性能，在具体的实践中得到了最为广泛的应用。
2.1达克罗涂层
达克罗涂层主要指的是一种主要成分为锌粉、铝粉、铬酸和去离子水等相关成分为主的防腐涂料，在国内也被称之为锌铬涂层。通常情况下，这种涂层的厚度只有4~8μm，但是它的防腐蚀效果却比传统的方法要有很大程度的提升，尤其是达克罗涂层的涂装工艺并不会出现氯脆现象。达克罗能够耐受300℃以上的高温腐蚀。然而该涂层的弊端和不足之处，具体表现为:(1)达克罗涂层里面有对环境和人体都比较有害的铬离子，特别是六价铬离子有着十分明显的致癌作用。(2)达克罗的烧结温度相比而言更高一些，所费时间更长，消耗的能源量比较大。(3)达克罗的表面硬度不高、耐磨性不够优良，特别是该涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触或连接，因为会产生很严重的接触性腐蚀，对于制品表面的质量和防腐性能都造成很大的影响。
2.2特氟龙(Te flon)聚四氟乙烯涂层
特氟龙(Teflom)聚四氟乙烯涂层也被称之为不粘涂层，它是一种使用氟取代聚乙媚中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料有着十分典型的抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，基本上不溶于所有的溶剂，可以在根本上保护零部件避免受到任何种类的化学腐蚀。与此同时，聚四氟乙烯有着十分典型的耐高温的特性，通常情况下240~260 ℃范围内都可以连续性的应用，有着十分典型的热稳定性，同时也可以在冷冻温度下开展工作而不脆化，它的摩擦系数特别低，能够起到很大程度的润滑作用。螺栓应用特氟龙，一般都采用涂装方式，缺点涂层附着力差，施工过程中容易将涂层破坏，从而失去防腐效果。
2.3热浸镀锌涂层
热镀锌是使熔融金属与铁基体发生反应而出现的一种合金层，能够把基体和镀层两者有机融合，它是一种更有效的全新的金属防腐蚀方式，目前已经被广泛应用在各个领域的金属结构设施上面。其镀层厚度在15~10μm，并且不易控制。而且热镀锌加工过程中污染严重，有锌废料和锌蒸汽等。另外由于镀层厚，在紧固件中容易引发内外螺纹难以旋合问题。为了解决该问题必须，必须降低强度。同时因热镀锌加工的温度原因，所以只能应用在10.9级以上的紧固件。
2.4粉末渗锌
粉末渗锌主要指的是有效利用加热状态下金属离子的渗透扩散作用，在基体金属保持不变的情况下，有针对性的把金属锌渗入到钢结构表面，这样能够形成不同比例的合金保护层，也简称之为渗层。厚度10~100μm，并且误差可以控制在10%。粉末渗锌表面合金化的根本宗旨是为了有效提升和改善钢构件表面的抗腐蚀、抗表面氧化和耐磨能力等。其加工过程中无污染。
渗锌普通的锌铁合金硬度通常为250~420 H，是当前所有锌涂层中最硬的。渗锌涂层为铁-锌合金组织，渗锌层与铁的电位差低于锌和铁的电位差。因为作为阳极保护层。其耐腐蚀特别强，比热浸镀锌耐腐蚀性高10%~30%。渗锌处理的温度在350~450℃，此温度下吸入钢基体的氢原子扩散溢出。所以没有相应的氢脆危害，加工难度比较低，对于高强度紧固件的力学性能不造成任何程度的影响。
3应用现状
海上油气田生产平台所处的高腐蚀环境中的紧固件，防腐蚀效果并不是很理想，紧固件防腐蚀措施所采取的主要是表面涂装的方法进行保护，表面涂装主要是热浸镀锌或PIFE防腐涂层。紧固件会在投产之后的很短时间内就产生明显的腐蚀问题，现场也尝试将法兰面之间加注黄油并用黄油布包裹，螺栓使用螺栓帽、不长拆卸的法兰螺栓涂装油漆等多种形式。只能短时间缓解腐蚀速度。同时设备的维修和保养造成特别大作业时间和人工成本，特别是给具体的工作造成极大的安全隐患。
4改变现状的全新途径
为了在最大程度上有效解决海上油气田紧固件涂层保护效果不完善的问题，需要切实有效的根据具体情况探寻出适用于海洋大气环境的紧固件防腐蚀技术。针对这样的情况，现场对特氟龙、热浸镀锌、粉末渗锌的螺栓置于海上现场1年后进行试验。如图1所示。特氟龙受到外力的作用，涂层受到破坏处严重锈蚀；热浸镀锌螺栓有严重锈蚀现象，腐蚀面积超过了50%；粉末渗锌的螺栓表面无明显变化。同时对于粉末渗锌螺栓力学性能测试。螺栓经过渗锌工艺和相关技术处理之后，其力学的性能能够与相应的标准规范以及技术要求相符合。试验结果粉末渗锌的螺栓更值得在实践中应用。
图1 某海上油气生产平台现场试验结果
5结语
综上所述，有针对性的海上油气田生产平台紧固件的防腐设计及应用现状进行深入细致的分析。可以很明显的看出，渗锌技术为海上油气田紧固件的防腐蚀处理提供了全新的途径和方法。当前这种技术已经被纳入到国家相关方面所制定的紧固件防腐蚀处理方法全录中，并编入到相关的设计标准。粉末渗锌作为钢铁防腐领域内一种十分有效的表面防护方法，在未来的工程应用中会呈现出越来越理想的效果和重要作用。同时也可以推广到海上油气生产平台的管线等其他领域。
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海上油气田紧固件的防腐设计及应用现状［J］涂料技术与文摘，2013，03（5）：58-60
论文作者:王振强
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/19
标签：涂层论文; 紧固件论文; 油气田论文; 海上论文; 螺栓论文; 表面论文; 粉末论文; 《防护工程》2019年第1期论文;