工程項(xiàng)目鋼制螺栓腐蝕成因分析及預(yù)防措施

黃引萍，俞曉艷，王 琦

1中國石油天然氣管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

2中國石油天然氣管道局工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心，河北 廊坊

1.引言

項(xiàng)目材料需要經(jīng)過長途海運(yùn)(或建設(shè)地靠近海邊)的國際工程項(xiàng)目，閥門、管件和螺栓的腐蝕問題比較常見。即使材料出廠時的防腐狀態(tài)符合規(guī)范要求，但在運(yùn)輸、施工過程中不進(jìn)行針對性的處理，其耐久性也往往難以保證。筆者對鋼制螺栓的腐蝕成因加以分析，并提出防護(hù)措施與建議。

2.腐蝕成因分析

2.1.設(shè)計環(huán)節(jié)

2.1.1.生產(chǎn)原材料

生產(chǎn)螺栓、螺母的初級鋼材都是經(jīng)過軋制或者鍛造工藝形成的，一般為鐵素體、珠光體或奧氏體組織，生產(chǎn)原料中硫磷等成分的含量對產(chǎn)品的防腐蝕性能會產(chǎn)生一定影響。除了硫磷等特殊成分外，對材料中其他成分的限定主要為了區(qū)分螺栓和螺母的不同使用環(huán)境。螺栓、螺母類材質(zhì)的化學(xué)成分不是影響其防腐蝕性能的主要因素，其防腐蝕性能主要是依靠外涂層而不是材料本身[1]。

2.1.2.螺栓表面防腐工藝

螺栓常見的表面防腐工藝有光亮處理、發(fā)藍(lán)處理、電鍍工藝、熱浸鍍工藝、電鍍+特殊防腐層工藝等，特殊的處理工藝有達(dá)克羅工藝、特氟龍工藝、合金共滲、不銹鋼處理等。筆者對幾種表面防腐工藝從外觀、均勻性、氫脆性、環(huán)保等方面進(jìn)行了比對分析(表1)。

Table 1.The surface corrosion protective technology for bolts and their performance contrast表1.螺栓表面防腐處理工藝及其性能對比

2.2.生產(chǎn)環(huán)節(jié)

經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理的螺栓和螺母，如不借助復(fù)雜的試驗(yàn)儀器，其處理工藝是否合理、處理時間是否足夠、氧化結(jié)果是否合格等都難以判定，即使外觀判斷防腐處理不錯的螺栓和螺母，其真實(shí)的防腐效果也需要安裝使用后才能識別，確定其質(zhì)量情況。

在工程項(xiàng)目的實(shí)際操作中，一般不單獨(dú)采購，通常要求閥門、法蘭或設(shè)備廠家提供配套的螺栓、螺母。建議工程中對使用螺栓和螺母的防腐工藝、鍍層厚度等進(jìn)行明確要求，閥門或設(shè)備廠家也應(yīng)從有質(zhì)量保證的緊固件工廠采購配套螺栓、螺母。

2.3.包裝、運(yùn)輸環(huán)節(jié)

在實(shí)際操作中，螺栓和螺母一般與閥門、法蘭等設(shè)備一起用木箱包裝，然后放置于集裝箱內(nèi)，或者單獨(dú)分裝后用隔水薄膜作為外包裝，捆扎牢固再放置于包裝箱內(nèi)，使螺栓和螺母與腐蝕環(huán)境處于隔絕狀態(tài)。

2.4.入場檢驗(yàn)與倉儲環(huán)節(jié)

螺栓螺母與設(shè)備等物資運(yùn)抵現(xiàn)場后需要開箱檢驗(yàn)，檢驗(yàn)完成后應(yīng)盡可能地恢復(fù)原包裝狀態(tài)，并根據(jù)施工現(xiàn)場的氣候特點(diǎn)等對容易腐蝕的物資制定切實(shí)可行的保護(hù)方案[2]。應(yīng)按照不同要求，經(jīng)常檢查銹蝕情況，并采取相應(yīng)的防腐措施，做到“三不”：不銹、不潮、不腐。

2.5.現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)

設(shè)備或構(gòu)件的螺栓和螺母安裝后應(yīng)立即進(jìn)行再防腐處理。在普通自然條件下可采用在端部涂抹防蝕油脂的措施。特別是在海邊或者空氣濕度較大的環(huán)境下，如安裝后未及時進(jìn)行跟進(jìn)防腐處理，則螺栓和螺母會很容易發(fā)生腐蝕。

3.防護(hù)措施

3.1.黏彈體防腐方案

對法蘭、螺栓、螺母一起進(jìn)行防腐的處理方法見圖1，其優(yōu)點(diǎn)是法蘭與螺栓整體處理，避免了螺栓及螺母腐蝕；缺點(diǎn)是由于有黏彈體包裹，一旦法蘭連接處發(fā)生泄露，不易及時發(fā)現(xiàn)，在維修拆卸螺栓時，其表面的黏彈體不易清除干凈。

Figure 1.The application of viscoelastic body in overall sealing of flanges,bolts and nuts圖1.利用黏彈體對法蘭及螺栓螺母進(jìn)行整體密封防腐

3.2.塑性保護(hù)帽防腐方案

某跨國管道項(xiàng)目站場的法蘭、螺栓、螺母采用塑性螺栓帽進(jìn)行密封(見圖2)。該方法美觀實(shí)用，但能否確保塑料保護(hù)帽與法蘭接觸面完全密封，使螺栓和螺母與腐蝕介質(zhì)相隔絕，還有待考究。

Figure 2.The application of plastic cap in sealing the nuts圖2.利用塑性保護(hù)帽對螺母進(jìn)行密封

3.3.有機(jī)熱塑性涂層(TM198涂料)防腐方案

常規(guī)涂層在噴刷前需要對設(shè)備表面進(jìn)行噴砂處理，有機(jī)熱塑性涂層準(zhǔn)備工作簡單，只需技術(shù)人員將螺母表面的浮銹、水分和油污、法蘭縫的銹渣清理干凈后即可噴涂(見圖3)。有機(jī)熱塑性涂層(TM198涂料)系統(tǒng)具有防腐密封效果好，易于拆除，涂層作業(yè)快速，在惡劣環(huán)境中耐用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。防腐作業(yè)更加省時，作業(yè)成本也會降低。

Figure 3.The corrosion of organic and thermal –plastic coating圖3.有機(jī)熱塑性涂層防腐

4.結(jié)語

螺栓與螺母是工程項(xiàng)目上的小部件，但大都祼露在表面，如果出現(xiàn)腐蝕等問題，輕則影響美觀，重則影響整體構(gòu)件的強(qiáng)度。因此，在項(xiàng)目設(shè)計階段就需要針對不同大氣環(huán)境和使用條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)上合理適用的原則制定相應(yīng)的防腐方案，并逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化做法。在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、倉儲和施工等環(huán)節(jié)也應(yīng)采取必要措施，避免螺栓與螺母等金屬構(gòu)件腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。