海水泵過濾器腐蝕原因分析及修補措施探討

譚 寧

（中海石油（中國）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)備簡介

Y13-1平臺海水提升系統(tǒng)由三臺海水泵、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：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（不計入雜質(zhì)總和）；鋁 Al：8.5～11.0；鐵Fe：2.0～4.0；錳 Mn：≤ 1.0（不計入雜質(zhì)總和）；硅 Si：≤0.20（雜質(zhì)），（注：雜質(zhì)總和≤1.0）。

力學(xué)性能：抗拉強度σb（MPa）：≥490；屈服強度σ（MPa）：≥180；伸 長 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，膜強度降低。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過膜強度時，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，膜變得厚而疏松，逐漸脫落，Cl-離子對銅合金點蝕的主要影響是對表面膜的局部破壞。由于銅表面膜在整個合金表面上不可能一致，表面膜對Cl-離子離子吸附也不完全相同，Cl-離子不會同時遷移到金屬膜表面，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 方案制定及修補效果分析

材料的適用性原則是:①除非長期運行中是經(jīng)濟的，或考慮到人身安全、設(shè)備可靠及其它原因，一般不選用比確實需要材料貴的材料。采用完全耐蝕的材料，應(yīng)充分估計預(yù)期使用壽命內(nèi)，平衡一次性投資與經(jīng)常性維修費用。②要注意金屬耐蝕性能與環(huán)境搭配關(guān)系。③當(dāng)腐蝕可估計時，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，不會使結(jié)構(gòu)或管線的厚度減至低于產(chǎn)品的機械穩(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，在選擇修補材料時需注意與過濾器本身不產(chǎn)生電偶腐蝕，通過比對后選擇了貝爾佐納修補劑進(jìn)行涂層修補處理，為檢驗維修效果選擇A泵海水過濾器進(jìn)行實驗性維修，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A泵海水過濾器的殼體進(jìn)行了修補，主要施工過程為：首先對殼體上腐蝕部位進(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劑進(jìn)行涂層修補處理。施工前對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)行涂層修補處理。修補完成后，在12月28日晚對A泵海水過濾器進(jìn)行充壓，壓力50PSI，30日下午運轉(zhuǎn)海水泵A泵，壓力50PSI，從2010年12月28號晚到2011年11月11日持續(xù)觀察修補部位，目前沒有發(fā)現(xiàn)滲漏情況。

我們總結(jié)成功經(jīng)驗，在2011年11月11日到16日對B和C串海水泵過濾器進(jìn)行第一次修補，施工前對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)行涂層修補處理。11月13日海水泵過濾器B修補工作完成，在11月14日對海水泵過濾器 B充壓，壓力50PSI，同日運轉(zhuǎn)海水泵B泵，壓力50PSI。從11月14號到11月16日維修海水泵過濾器 C，11月17日對海水泵過濾器B進(jìn)行充壓，壓力50PSI。經(jīng)過一段時間連續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)B泵海水過濾器有4處滲漏點，C泵海水過濾器有7處滲漏點。2012年4月2號到8號對B和C串的海水泵過濾器進(jìn)行了第二次修補，4月6號，兩臺海水泵過濾器修補結(jié)束，并沖壓試驗，經(jīng)過觀察，未發(fā)現(xiàn)泄漏點。

結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場1年的運行，該設(shè)備運行良好，未發(fā)現(xiàn)滲漏。海水具有強腐蝕性，海上平臺系統(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)方法對表面發(fā)生的局部腐蝕過程進(jìn)行探測，各種侵蝕性離子在某些活性點上對鋁青銅表面膜的破壞是一個不均勻過程，所以在現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)中，我們應(yīng)加強解決問題的能力，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].機電設(shè)備，2011（03）.