轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料在石油鉆采設備薄壁件表面的應用*

劉金貴,黨曙昕,康學鋒

(蘭州蘭石石油裝備工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

石油鉆采設備由于其服役環(huán)境相對較為嚴苛，一般處于C4和C5(甚至CX)環(huán)境下作業(yè)，產(chǎn)品的防腐要求相對較高。一般設計要求的表面處理方式是噴砂或噴丸達到Sa2.5級，粗糙度40～75 μm;或手工及動力工具清理至St3級[1]。但是在石油鉆采設備中，存在大量的薄板件，例如：絞車的護罩、遮陽棚和擋風墻等，這些結(jié)構(gòu)所用的板材為薄板，噴砂易變形，手工及動力工具清理工作量又很大，一旦清理得不徹底，就會大大縮短防腐年限和影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

1 轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料介紹

轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料是一種處理鋼材表面銹層的材料，是將傳統(tǒng)的防腐工藝“鋼鐵銹面—表面處理—涂裝防護”，變?yōu)椤颁撹F銹面—轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹—涂裝防護”。轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料也是一種水基環(huán)保型涂料，主要成分是去離子水、改性丙烯酸酯聚合物和有機生物銹轉(zhuǎn)化劑等。當把轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料刷涂到銹蝕工件表面后，轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料可以快速地滲透到銹層中并與鐵銹產(chǎn)生絡合反應，將表面松散的鐵銹轉(zhuǎn)化成黑色或灰色鐵鹽絡合物，不能轉(zhuǎn)化的深層次銹層會被擠出水分變成干銹，然后被偶聯(lián)、螯合包裹起來，與乳液中的聚合物、活性籠狀結(jié)構(gòu)粒子等重新交聯(lián)，形成一層致密的膜層，達到轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹的效果，從而實現(xiàn)增加涂層與基材間附著力的目的。

2 試 驗

2.1 試驗設計

2.1.1 對比試驗

試驗主要是以表面處理為變量進行的涂層附著力試驗,主要目的是驗證轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料既能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴砂工序?qū)ぜ砻驿P蝕轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹，又能增加涂層附著力。試驗共有4塊試板，試板編號及噴涂的油漆如下：

試板1：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料(薄)+油漆配套；

試板2：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料(厚)+油漆配套；

試板3：試板表面手工除銹+油漆配套；

試板4：試板表面噴砂或噴丸達到Sa2.5級+油漆配套。

2.1.2 配套兼容性試驗

主要目的是驗證轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料與目前公司使用的品牌配套油漆間涂層兼容性及附著力的大小。試驗共有7塊試板，試板編號及噴涂油漆如下：

試板1：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套1；

試板2：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套2；

試板3：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套3；

試板4：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套4；

試板5：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套5；

試板6：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套6；

試板7：轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料+油漆配套7。

2.1.3 試驗要求

(1)對比試驗中所有的油漆配套固定且唯一；

(2)配套試驗所用的油漆配套是不同品牌的配套；

(3)為了盡可能減少變量，兩個試驗使用的試板是由同一塊鋼材下料，銹蝕情況相近。

2.1.4 試驗用到的相關(guān)標準及資料

GB/T 9271—2008《色漆和清漆 標準試板》；

GB 1727—1992《漆膜一般制備法》；

GB/T 13452.2—2008《色漆和清漆 漆膜厚度的測定》；

GB/T 9278—2008《涂料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的溫濕度》；

GB/T 5210—2006《色漆和清漆 拉開法附著力試驗》；

轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料產(chǎn)品說明書和各種油漆的產(chǎn)品說明書。

2.2 試板的制備

2.2.1 環(huán)境溫度

轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料的施工及油漆的噴涂都發(fā)生在車間噴烘一體室內(nèi),環(huán)境溫度15 ℃；試板表面溫度8 ℃；環(huán)境相對濕度45%；露點溫度3.2 ℃；所有壓縮空氣管路油水分離器工作正常。

2.2.2 試板的噴涂

試板尺寸：100 mm×150 mm，清洗試板的表面油污使用180號溶劑油，使用砂紙輕拉毛清理表面浮銹；轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料刷在試板表面兩天后開始噴涂油漆； 底漆、中間漆和面漆的干燥時間按照各自產(chǎn)品說明書和現(xiàn)場實際要求執(zhí)行。試板噴涂結(jié)束后，在室內(nèi)放置2周，室內(nèi)溫度15～20 ℃，相對濕度(50±5)%。

2.3 試驗過程及結(jié)果

2.3.1 試驗設備

干膜測厚儀和拉拔儀。

2.3.2 測量試板漆膜厚度

漆膜厚度均超過250 μm。使用150目砂紙輕拉毛試板表面漆膜(打磨掉試板表面飛濺的漆膜等雜質(zhì))，每塊試板粘三個拉拔頭。在24 h后，進行附著力試驗。

2.3.3 試驗中出現(xiàn)的問題

轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料施工在試板表面后，會在很大程度上延長底漆的干燥時間。

2.3.4 試驗結(jié)果統(tǒng)計

對比試驗結(jié)果見表1。配套試驗結(jié)果見表2。

表1 對比試驗結(jié)果統(tǒng)計

表2 配套試驗結(jié)果統(tǒng)計

由表1可得出：(1)相對于手工除銹，轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料在轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹上有一定的作用，涂刷了轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料的試板做油漆后涂層附著力平均值大于手工除銹后做油漆的試板，但是遠小于噴砂后做油漆的涂層附著力;(2)對于銹蝕不嚴重的工件，薄刷轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料附著力相對會更好。

由表2可得出：(1)轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料對不同品牌的油漆配套兼容性不同，可能會影響部分底漆中溶劑的揮發(fā);(2)根據(jù)相關(guān)防腐要求，涂層附著力大于5 MPa即為合格。除試板1和試板4附著力不合格外，與其他配套附著力均滿足工藝要求。

2.4 分析與討論

(1)相對于手工除銹，轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料在轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹上有一定的作用，抹涂了轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料的試板做油漆后涂層附著力大于手工除銹后做油漆的試板，但是遠小于噴砂后做油漆的涂層附著力。

(2)轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料在兼容性試驗中71%的附著力數(shù)值是滿足相關(guān)工藝要求，有29%的附著力數(shù)值低于5 MPa(試板1和試板4)；也就是說該類轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料與這兩個油漆配套的兼容性不佳。另外，在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料在很大程度上會影響涂層底漆的干燥時間，需要借助噴烘一體室加熱促進干燥。

雖然該轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料相對于手工打磨來說，具有一定的優(yōu)勢,但是想要完全替代傳統(tǒng)的噴砂工序，還需進一步優(yōu)化改進。

3 結(jié)束語

目前，公司生產(chǎn)的用于國內(nèi)內(nèi)陸地區(qū)鉆采設備的遮陽棚表面已采用轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料，后續(xù)會繼續(xù)跟蹤觀察和統(tǒng)計現(xiàn)場服役情況。從試驗結(jié)果來看，轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹材料的效果確實優(yōu)于手工打磨、清理，在實際應用中也減少了操作工手工打磨、清理的工作量，降低了生產(chǎn)過程中的人工成本，相對更環(huán)保。但是由于其實際使用性能無法在短期內(nèi)得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在海洋鉆采設備及出口鉆采設備中暫時不建議使用。