钻井平台高压管线的电弧喷涂防护研究.pdf

第25卷第6期
中国海洋平台
Vol 25 No 6
2010年12月
CHINA OFFSHORE PLATFORM
Dec.,2010
文章编号:1001-4500(2010)06-038-04
钻井平台高压管线的电弧喷涂防护硏究
李宏伟',赵卫民2,刘存2
(1.上海外高桥造船有公司,上海200137;2.中国石油大学(华东),东营257061)
摘要:为了提高深海钻井平台高压管线在海洋大气虾境中的耐蚀性,以纯铝丝为喷涂材料,采用电弧喷
浍的方法在钢基体上制各金属涂层,随后进行有机封孔处理,利用电化学且抗谱测试结合盐雾腐蚀试验评价涂
层的耐蚀性能,并与三种海洋专用有机防护涂层进行对比。结果发现,铝涂层的界画反应阻力虽然小于有机涂
层包覆钢,但可有效阻止介质向钢基体的滲遗。铝涂层因具有阴极保护作用,在有机涂居因涂覆质量或老化等
原因局部失效后,仍能使钢基体得到究全保护。
关键词:铝;电弧實涂;涂层;电化学阻抗语;盐雾腐蚀
中图分类号:TG174,4文献标识码:A
Study on arc Spray Protective Coatings for
High-pressure Pipeline of Drilling Platform
LI Hong-wei, ZHAO Wei-min, LIU Cun
(1. Shanghai Waigaoqiao Shipbuiding Co, LTD, Shanghai 200137, China
2. China University of Petroleum, Dongying 257061, China)
Abstract: In order to improve the corrosion resistance of high-pressure pipeline in deep-
sea drilling, the paper analyses a kind of protective coating that aluminum wire, spraying ma
terials, were sprayed to a steel substrate by arc spray technique. And it is compared with
three kinds of marine-specific organic protective coatings by EIS. The results show that the a
luminum coating can effectively prevent the corrosive medium from penetrating into the inter
face between the coating and steel substrate, even when the surface organic coating failed.
Key words: aluminum; arc spray; coating; EIS
0前言
半潜式钻井平台高压管线系统长年遭受着海浪、台风、盐雾、湿热等侵蚀,因此需要研究长效可靠的防
腐方法以及防腐材料。针对处于海洋大气区防腐的钢结构,常规的防护措施是有机涂层防护,许多世界知
名的涂料公司都开发了专用海洋防腐涂料。不过,有机涂层都或多或少存在一定的微孔,在日光、湿热等环
境下会出现老化问题,有必要研究锌、铝及其合金等不老化金属涂层在海洋大气环境下的适用性。鉴于金
属涂层腐蚀过程中存在“腐蚀使其失重”而“介质沿孔隙渗人使其增重”的矛盾,单纯米用常规的盐雾腐蚀实
验方法难以准确定量评价涂层的耐蚀性。本文采用电化学阻抗谱(EIS)测试和盐雾腐蚀相结合的方法,评
价封孔铝涂层的界面反应特征和耐蚀性能,并与几种有机海洋涂料进行对比,借以研究电弧喷涂金属涂层
在钴井平台高压管线上的适用性,这对于提高钻井平台的安全性和降低其维护成本具有重要的现实意义。
收稿日期:2010-09-08
作者简介:李宏伟(1954-),男,高级工程师。
万方数据
第6期
李宏伟等钻井平台高压管线的电弧喷涂防护研究
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1实验材料和方法
11涂层制备
基体材料选用尺寸规格为100mmX65mm×3mm的钢板,根据GB9271和GB/T11373~2进行表面
预处理。
喷涂铝涂层采用直径2mm的纯铝丝(纯度不低于99.7%),按GB/T9793?要求,利用国产CMD一
AS-1620型半自动电弧喷涂设备,喷涂工艺参数为:电压32V,电流150A,喷涂距离150mm。铝喷涂层
厚度为150gm,随后采用有机涂料进行封孔
选用专用海洋防腐涂料制备有机涂层,对比评价封孔铝涂层的耐蚀性能,研究封孔铝涂层取代纯有机
涂层的可能性。为了反映实验规律的普遍性,制备了三种有机涂层,分别命名为1、2、3号。按照GB1765
进行手涂,底漆和面漆厚度分别为50pm和150pm。
1.2腐蚀试验
采用电化学阻抗谱研究涂层的腐蚀行为。EIS谱测量采用 Perkin- Elmer公司生产的M283恒电位/恒
电流仪与M1025频率响应仪,配合 Power Suite、 Simp win Version3.10软件进行数据采集和图谱分析。腐
蚀电池应用K0235平板电池,被测试样做工作电极,暴露面积为1cm2,辅助电极为铂电极,参比电极用饱和
甘汞电极(SCE)。腐蚀介质为3.5%NaCl水溶液,用恒温水浴控制在30士1℃。EIS测定在开路自腐蚀电
位下进行,激励电压信号振幅取10mV,测试的頻率范100kHz~5mHz
盐雾试验是评价材料抗海洋大气环境腐蚀最经典、使用最普遍的试验方法,它是将试样暴露在含有
定浓度的食盐水雾的气氛中,对试样的耐蚀性进行测定的方法。根据GB/T17719,将涂层试样置于YWX
075盐雾箱中,在35士2℃下用50土10g/L中性NaC?水溶液(pH6.5~7.2)喷雾腐蚀,定期检查试样的
起泡、锈蚀及其蔓延程度,利用精度为士0.1mg的电子天平测量腐蚀前后试样的质量变化。
实验结果和分析
2.1涂层耐蚀性的电化学阻抗谱研究
电化学阻抗谱是研究电极界面电化学特性、揭示腐蚀机理的有效手殷。图1(a)和图1(b)分别为封孔铝
涂层在3.5%NaI水溶液中电位稳定后的 Nyquist图和Bode图,综合观察发现封孔铝涂层腐蚀体系存在两
个反应界面,高频界面反映宏观腐蚀行为,低频界面反映局部腐蚀行为。分析涂层结构和腐蚀过程,可以认
为出现的两个反应界面,一个是“有机涂层/介质”界面(高频),一个是介质通过有机涂层微孔渗入铝涂层产
生的“铝涂层/介质”界面(低频》。没有出现第三个反应界面,说明介质没有渗透到达钢基体引发钢基体腐
蚀。对比分析1号有机涂层包覆钢在3.5%NaCI水溶液中的电化学阻抗谱,结果如图2(a)和图2(b)所示,
可以看出有机涂层腐蚀体系也存在两个反应界面。由于有机涂层向内就是钢基体,因此高频区反映的是
“有机涂层/介质”界面,而低频区反映“钢基体/介质”界面。这种情况是可以理解的,因为尽管有机涂层通
常被认为是一种隔绝层,但水溶液总能通过涂层的溶涨和有机溶剂因挥发而在涂层表面留下的微孔向涂层
内渗水,当介质渗透到达钢基体表面时就会引发钢基体的腐蚀。很明显,封孔铝涂层可有效阻止腐蚀介质
向钢基体的渗透,并通过自身腐蚀保护内部的钢基体;而有机涂层则只能起到机械隔离的作用,一旦介质渗
人则腐蚀的