海水泵過濾器腐蝕原因分析及修補(bǔ)措施探討

譚 寧

（中海石油（中國(guó)）有限公司崖城作業(yè)公司，廣東 深圳 518067）

1 海水冷卻水系統(tǒng)的功能和設(shè)備簡(jiǎn)介

Y13-1平臺(tái)海水提升系統(tǒng)由三臺(tái)海水泵、海水過濾器、海水/冷卻水換熱器及必要的管匯組成。其中海水過濾器為Havward strain-o-matic self-cleaning 過濾器，材料為SB148，C95400鑄造鋁青銅。

C95400的成分及特性如下：

ZCuAl10Fe3材料名稱：鑄造銅合金（10-3鋁青銅，砂型）

牌號(hào)：ZCuAl10Fe3

標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1176-1987

特性及適用范圍：ZCuAl10Fe3鑄造銅合金具有高的力學(xué)性能，耐磨性和耐蝕性能好，可以焊接，不易釬焊，大型鑄件自700℃空冷可以防止變脆。ZCuAl10Fe3鑄造銅合金用于要求強(qiáng)度高、耐磨、耐蝕的重要鑄件，如軸套、螺母、蝸輪以及250℃以下工作的管配件。

化學(xué)成份：銅 Cu ：其余；錫 Sn ：≤0.3（雜質(zhì)）；鋅 Zn：≤0.4（雜質(zhì)）；鉛 Pb：≤0.2（雜質(zhì)）；鎳 Ni：≤3.0（不計(jì)入雜質(zhì)總和）；鋁 Al：8.5～11.0；鐵Fe：2.0～4.0；錳 Mn：≤ 1.0（不計(jì)入雜質(zhì)總和）；硅 Si：≤0.20（雜質(zhì)），（注：雜質(zhì)總和≤1.0）。

力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb（MPa）：≥490；屈服強(qiáng)度σ（MPa）：≥180；伸 長(zhǎng) 率 δ5 （ %）： ≥13； 硬 度：≥980HB（參考值）。

熱處理規(guī)范：加熱溫度1200～1250℃；澆注溫度1100～1180℃。

鑄造方法：砂型鑄造。

2 海水過濾器存在的腐蝕問題原因分析

銅及銅合金在含氯離子介質(zhì)中，表面形成氧化膜，其耐蝕性取決于表面膜層隨著浸泡時(shí)間增加，形成的腐蝕產(chǎn)物膜呈拋物線規(guī)律增厚。一方面由于膜與基體比容不同，使膜內(nèi)應(yīng)力逐漸增加；另一方面由于海水滲入，膜強(qiáng)度降低。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過膜強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致膜開裂以釋放內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)外層膜中海水成分逐漸增多時(shí)，膜變得厚而疏松，逐漸脫落，Cl-離子對(duì)銅合金點(diǎn)蝕的主要影響是對(duì)表面膜的局部破壞。由于銅表面膜在整個(gè)合金表面上不可能一致，表面膜對(duì)Cl-離子離子吸附也不完全相同，Cl-離子不會(huì)同時(shí)遷移到金屬膜表面，銅與先到達(dá)某些位置的Cl-離子先發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致局部腐蝕點(diǎn)的產(chǎn)生。而致密完好的保護(hù)膜是該合金具備優(yōu)良耐蝕性能的必要條件，而保護(hù)膜脫落，暴露出合金基體，致使合金耐蝕性能下降。如果暴露出的合金表面是平整光潔的，該合金在海水中應(yīng)能重新形成保護(hù)膜，如果發(fā)生沿晶腐蝕，則腐蝕可能繼續(xù)沿晶界發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)腐蝕情況通過噴砂后得出，腐蝕為沿晶腐蝕，該種腐蝕影響大，要盡快處理。

3 方案制定及修補(bǔ)效果分析

材料的適用性原則是:①除非長(zhǎng)期運(yùn)行中是經(jīng)濟(jì)的，或考慮到人身安全、設(shè)備可靠及其它原因，一般不選用比確實(shí)需要材料貴的材料。采用完全耐蝕的材料，應(yīng)充分估計(jì)預(yù)期使用壽命內(nèi)，平衡一次性投資與經(jīng)常性維修費(fèi)用。②要注意金屬耐蝕性能與環(huán)境搭配關(guān)系。③當(dāng)腐蝕可估計(jì)時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)或管線的壁厚增加，超過由其他因素所要求的壁厚。該余量應(yīng)能夠確保材料經(jīng)受各種類型的腐蝕，不會(huì)使結(jié)構(gòu)或管線的厚度減至低于產(chǎn)品的機(jī)械穩(wěn)定性所需的厚度。

材料的相容性指不同材料相互影響的問題。在海水冷卻系統(tǒng)中，最需要考慮的是不同設(shè)備間的電偶腐蝕的問題。而我們現(xiàn)場(chǎng)采用的是玻璃鋼管線，不存在設(shè)備之間的電偶腐蝕，在選擇修補(bǔ)材料時(shí)需注意與過濾器本身不產(chǎn)生電偶腐蝕，通過比對(duì)后選擇了貝爾佐納修補(bǔ)劑進(jìn)行涂層修補(bǔ)處理，為檢驗(yàn)維修效果選擇A泵海水過濾器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性維修，2010年12月24日開始，到12月26日結(jié)束共三天。貝爾佐納代理商佛山淶邦公司對(duì)A泵海水過濾器的殼體進(jìn)行了修補(bǔ)，主要施工過程為：首先對(duì)殼體上腐蝕部位進(jìn)行兩次噴砂處理，使粗糙度達(dá)0.9以上，然后用貝爾佐納修補(bǔ)劑進(jìn)行涂層修補(bǔ)處理。施工前對(duì)A泵海水過濾器的殼體進(jìn)行外觀檢查發(fā)現(xiàn)腐蝕漏點(diǎn)部位和疑似腐蝕部位共 9處，進(jìn)行噴砂處理后發(fā)現(xiàn)腐蝕漏洞部位共6處，所有疑似部位均進(jìn)行噴砂處理，最后一并進(jìn)行涂層修補(bǔ)處理。修補(bǔ)完成后，在12月28日晚對(duì)A泵海水過濾器進(jìn)行充壓，壓力50PSI，30日下午運(yùn)轉(zhuǎn)海水泵A泵，壓力50PSI，從2010年12月28號(hào)晚到2011年11月11日持續(xù)觀察修補(bǔ)部位，目前沒有發(fā)現(xiàn)滲漏情況。

我們總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，在2011年11月11日到16日對(duì)B和C串海水泵過濾器進(jìn)行第一次修補(bǔ)，施工前對(duì)B泵和C泵海水過濾器的殼體進(jìn)行外觀檢查，找到腐蝕漏點(diǎn)部位和疑似腐蝕部位，進(jìn)行噴砂處理后發(fā)現(xiàn)腐蝕漏洞部位B泵7處，C泵11處，C泵海水過濾器腐蝕最嚴(yán)重，一并進(jìn)行涂層修補(bǔ)處理。11月13日海水泵過濾器B修補(bǔ)工作完成，在11月14日對(duì)海水泵過濾器 B充壓，壓力50PSI，同日運(yùn)轉(zhuǎn)海水泵B泵，壓力50PSI。從11月14號(hào)到11月16日維修海水泵過濾器 C，11月17日對(duì)海水泵過濾器B進(jìn)行充壓，壓力50PSI。經(jīng)過一段時(shí)間連續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)B泵海水過濾器有4處滲漏點(diǎn)，C泵海水過濾器有7處滲漏點(diǎn)。2012年4月2號(hào)到8號(hào)對(duì)B和C串的海水泵過濾器進(jìn)行了第二次修補(bǔ)，4月6號(hào)，兩臺(tái)海水泵過濾器修補(bǔ)結(jié)束，并沖壓試驗(yàn)，經(jīng)過觀察，未發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)1年的運(yùn)行，該設(shè)備運(yùn)行良好，未發(fā)現(xiàn)滲漏。海水具有強(qiáng)腐蝕性，海上平臺(tái)系統(tǒng)不可能避免腐蝕問題。鋁青銅的腐蝕特征不是均勻腐蝕，而是局部腐蝕。由于電極表面不均勻，在早期很難用常規(guī)方法對(duì)表面發(fā)生的局部腐蝕過程進(jìn)行探測(cè)，各種侵蝕性離子在某些活性點(diǎn)上對(duì)鋁青銅表面膜的破壞是一個(gè)不均勻過程，所以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)中，我們應(yīng)加強(qiáng)解決問題的能力，及早發(fā)現(xiàn)問題，合理選材，在保證安全生產(chǎn)的前提下，節(jié)約維修成本。本次維修對(duì)于鋁青銅及相關(guān)材料的維修具有借鑒意義。

[1]反滲透海水淡化用海水泵的研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].機(jī)電設(shè)備，2011（03）.