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海水泵过滤器腐蚀原因分析及修补措施探讨

                              海水泵过滤器腐蚀原因分析及修补措施探讨
                                                          谭 宁
             (中海石油(中国)有限公司崖城作业公司,广东 深圳 518067)
    摘 要:Y13-1 平台3 台海水泵过滤器发生了严重的腐蚀情况,过滤器壳体均不同程度出现了锈蚀穿孔的问题。本文首先介绍了海水冷却水系统的功能和设备。然后详细的分析了海水过滤器存在的腐蚀问题原因,并对修补方案的制定及修补效果进行分析。
    关键词:海水;腐蚀;过滤器;修补
    中图分类号:TH137 文献标识码:A
    1· 海水冷却水系统的功能和设备简介
    Y13-1 平台海水提升系统由三台海水泵、海水过滤器、海水/ 冷却水换热器及必要的管汇组成。其中海水过滤器为Havward strain-o-matic self-cleaning 过滤器,材料为SB148,C95400 铸造铝青铜。C95400 的成分及特性如下:
    ZCuAl10Fe3 材料名称:铸造铜合金(10-3 铝青铜,砂型)
    牌号:ZCuAl10Fe3
    标准:GB/T 1176-1987
    特性及适用范围:ZCuAl10Fe3 铸造铜合金具有高的力学性能,耐磨性和耐蚀性能好, 可以焊接, 不易钎焊,大型铸件自700℃空冷可以防止变脆。ZCuAl10Fe3 铸造铜合金用于要求强度高、耐磨、耐蚀的重要铸件,如轴套、螺母、蜗轮以及250℃以下工作的管配件。
    化学成份:铜 Cu :其余;锡 Sn :≤ 0.3(杂质);锌 Zn:≤ 0.4(杂质);铅 Pb:≤ 0.2(杂质);镍 Ni:≤ 3.0(不计入杂质总和);铝 Al:8.5~11.0; 铁Fe:2.0~4.0; 锰 Mn:≤ 1.0(不计入杂质总和);硅 Si:≤ 0.20(杂质),(注:杂质总和≤ 1.0)。
    力学性能:抗拉强度σb(MPa):≥ 490;屈服强度σ(MPa):≥ 180;伸长率δ5 ( %): ≥ 13; 硬度:≥ 980HB(参考值)。
    热处理规范: 加热温度1200~1250℃;浇注温度1100~1180℃。铸造方法:砂型铸造。
    2· 海水过滤器存在的腐蚀问题原因分析
    铜及铜合金在含氯离子介质中,表面形成氧化膜,其耐蚀性取决于表面膜层随着浸泡时间增加,形成的腐蚀产物膜呈抛物线规律增厚。一方面由于膜与基体比容不同,使膜内应力逐渐增加;另一方面由于海水渗入,膜强度降低。当内应力超过膜强度时,导致膜开裂以释放内应力。当外层膜中海水成分逐渐增多时,膜变得厚而疏松,逐渐脱落,Cl- 离子对铜合金点蚀的主要影响是对表面膜的局部破坏。由于铜表面膜在整个合金表面上不可能一致,表面膜对Cl- 离子离子吸附也不完全相同,Cl- 离子不会同时迁移到金属膜表面,铜与先到达某些位置的Cl- 离子先发生反应,从而导致局部腐蚀点的产生。而致密完好的保护膜是该合金具备优良耐蚀性能的必要条件,而保护膜脱落,暴露出合金基体,致使合金耐蚀性能下降。如果暴露出的合金表面是平整光洁的,该合金在海水中应能重新形成保护膜,如果发生沿晶腐蚀,则腐蚀可能继续沿晶界发展。现场腐蚀情况通过喷砂后得出,腐蚀为沿晶腐蚀,该种腐蚀影响大,要尽快处理。
    3·方案制定及修补效果分析
    材料的适用性原则是: ①除非长期运行中是经济的,或考虑到人身安全、设备可靠及其它原因,一般不选用比确实需要材料贵的材料。采用完全耐蚀的材料,应充分估计预期使用寿命内,平衡一次性投资与经常性维修费用。②要注意金属耐蚀性能与环境搭配关系。③当腐蚀可估计时,应使结构或管线的壁厚增加,超过由其他因素所要求的壁厚。该余量应能够确保材料经受各种类型的腐蚀,不会使结构或管线的厚度减至低于产品的机械稳定性所需的厚度。
    材料的相容性指不同材料相互影响的问题。在海水冷却系统中,最需要考虑的是不同设备间的电偶腐蚀的问题。而我们现场采用的是玻璃钢管线,不存在设备之间的电偶腐蚀,在选择修补材料时需注意与过滤器本身不产生电偶腐蚀,通过比对后选择了贝尔佐纳修补剂进行涂层修补处理,为检验维修效果选择A 泵海水过滤器进行实验性维修,2010 年12 月24 日开始,到12 月26 日结束共三天。贝尔佐纳代理商佛山涞邦公司对A 泵海水过滤器的壳体进行了修补,主要施工过程为:首先对壳体上腐蚀部位进行两次喷砂处理,使粗糙度达0.9 以上,然后用贝尔佐纳修补剂进行涂层修补处理。施工前对A 泵海水过滤器的壳体进行外观检查发现腐蚀漏点部位和疑似腐蚀部位共 9 处,进行喷砂处理后发现腐蚀漏洞部位共6 处,所有疑似部位均进行喷砂处理,最后一并进行涂层修补处理。修补完成后,在12 月28日晚对A 泵海水过滤器进行充压,压力50PSI,30 日下午运转海水泵A 泵,压力50PSI, 从2010 年12 月28 号晚到2011年11 月11 日持续观察修补部位,目前没有发现渗漏情况。
    我们总结成功经验,在2011 年11月11 日到16 日对B 和C 串海水泵过滤器进行第一次修补,施工前对B 泵和C泵海水过滤器的壳体进行外观检查,找到腐蚀漏点部位和疑似腐蚀部位,进行喷砂处理后发现腐蚀漏洞部位B 泵7 处,C 泵11 处,C 泵海水过滤器腐蚀最严重,一并进行涂层修补处理。11 月13 日海水泵过滤器B 修补工作完成,在11 月14日对海水泵过滤器 B 充压,压力50PSI,同日运转海水泵B 泵 ,压力50PSI。从11 月14 号到11 月16 日维修海水泵过滤器 C,11 月17 日对海水泵过滤器B 进行充压,压力50PSI。经过一段时间连续观察,发现B 泵海水过滤器有4 处渗漏点,C 泵海水过滤器有7 处渗漏点。2012 年4 月2 号到8 号对B 和C 串的海水泵过滤器进行了第二次修补,4 月6 号,两台海水泵过滤器修补结束,并冲压试验,经过观察,未发现泄漏点。
    结语
    经过现场1 年的运行,该设备运行良好,未发现渗漏。海水具有强腐蚀性,海上平台系统不可能避免腐蚀问题。铝青铜的腐蚀特征不是均匀腐蚀,而是局部腐蚀。由于电极表面不均匀,在早期很难用常规方法对表面发生的局部腐蚀过程进行探测,各种侵蚀性离子在某些活性点上对铝青铜表面膜的破坏是一个不均匀过程,所以在现场设备维护中,我们应加强解决问题的能力,及早发现问题,合理选材,在保证安全生产的前提下,节约维修成本。本次维修对于铝青铜及相关材料的维修具有借鉴意义。
参考文献
[1]反渗透海水淡化用海水泵的研究与发展现状[J]. 机电设备,2011(03).

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