石油工業(yè)熱噴涂技術(shù)分析論文

1、dont try too hard in your life. making mistakes is as common and necessary as breathing, as long as you are not paranoid and make mistakes again and again.（頁眉可刪）石油工業(yè)熱噴涂技術(shù)分析論文 摘要：_簡(jiǎn)要介紹了熱噴涂技術(shù)在石油工業(yè)的應(yīng)用情況，熱噴涂技術(shù)可以增強(qiáng)部件的耐蝕性和耐磨性，有效延長(zhǎng)設(shè)備和部件的使用壽命，在石油工業(yè)中將會(huì)有一個(gè)良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：熱噴涂；修復(fù)；防護(hù)；石油工業(yè)我國(guó)對(duì)于石油以及相關(guān)化工產(chǎn)品的需求量很大。石油工業(yè)中很多

2、設(shè)備和備件長(zhǎng)期在水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸和尿素等腐蝕環(huán)境下進(jìn)行服役，承受化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損的雙重作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)表明，因化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損造成的損失可占到石油工業(yè)產(chǎn)值的5%，年累計(jì)損失可超過十億元，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近些年隨著熱噴涂材料研發(fā)的深入和熱噴涂設(shè)備的不斷推陳出新，熱噴涂技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展十分迅速。熱噴涂涂層因具有耐腐蝕、耐磨、抗高溫氧化、隔熱和封嚴(yán)等優(yōu)良性能，在航空航天、鋼鐵冶金、機(jī)械制造、紡織、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。熱噴涂技術(shù)同時(shí)兼具成本低，操作簡(jiǎn)單，施工方便，不造成工件變形等諸多優(yōu)點(diǎn)，逐漸被石油工業(yè)重視；被視為延長(zhǎng)石油工業(yè)設(shè)備和部件的使用壽命、提高機(jī)械性能的一種重要

3、手段1-8。1熱噴涂修復(fù)石油工業(yè)中的一些設(shè)備和部件，如柱塞、煙氣輪葉輪軸、轉(zhuǎn)子軸等工作一段時(shí)間后，由于長(zhǎng)期受到高溫、高壓、腐蝕及固體顆粒沖擊等，這些腐蝕介質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)形成一系列化合物，使得設(shè)備和部件表面出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕和工作層剝落，影響這些設(shè)備和部件的正常運(yùn)行，如果更換新的設(shè)備和部件，一方面往往需要較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)間，會(huì)對(duì)企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行造成影響；另一方面會(huì)使得設(shè)備和備件的使用壽命縮短，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。為避免這種情況，石油工業(yè)企業(yè)針對(duì)設(shè)備和部件的服役環(huán)境，制定若干套解決方案，其中有些企業(yè)選擇了熱噴涂修復(fù)，取得了良好的效果。1.1柱塞柱塞長(zhǎng)期在高溫、高壓的惡劣條件下運(yùn)行，介質(zhì)中含有較多顆

4、粒，持續(xù)運(yùn)行15至20天后就可能發(fā)生失效，不能繼續(xù)運(yùn)行。柱塞表面可能出現(xiàn)磨粒磨損和粘著磨損，可采用電弧噴涂cs-t5(粉芯由cr、ni、si、mn等組成)涂層進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后柱塞表面沒有明顯的磨損和腐蝕，使用周期可以延長(zhǎng)至45至50天，大幅節(jié)約了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，國(guó)內(nèi)某廠曾用電弧噴涂修復(fù)一個(gè)12噸重的柱塞，噴涂后采用封孔處理，使用性能接近新柱塞9。柱塞長(zhǎng)期服役表面可能出現(xiàn)劃痕，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)某企業(yè)采用電弧噴涂進(jìn)行修復(fù)，使用的熱噴涂材料為3cr13，本涂層特有的微孔可以具備很好的儲(chǔ)油功能，能夠充分潤(rùn)滑主缸柱塞工作面。延長(zhǎng)了柱塞的使用壽命10。1.2軸類壓縮機(jī)葉輪軸長(zhǎng)

5、期服役于煙氣中，表面可能出現(xiàn)多孔及疏松的腐蝕層。據(jù)報(bào)道，有些企業(yè)對(duì)葉輪軸進(jìn)行噴焊修復(fù)，采用的熱噴涂材料為ni-cr-b-si系合金粉，對(duì)葉輪軸進(jìn)行機(jī)械加工處理，葉輪軸可與其他設(shè)備配合良好11-13。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸服役一段周期后表面會(huì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕，可對(duì)轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行經(jīng)氧乙炔火焰噴涂處理，熱噴涂過程中未出現(xiàn)熱變形或應(yīng)力集中，轉(zhuǎn)子軸經(jīng)熱噴涂處理后可正常使用11。2熱噴涂防護(hù)許多文獻(xiàn)表明，石油工業(yè)從業(yè)者已經(jīng)意識(shí)到熱噴涂技術(shù)對(duì)于設(shè)備和部件的重要性，不僅依靠熱噴涂修復(fù)來延長(zhǎng)設(shè)備和部件的生命周期，更是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段引入熱噴涂技術(shù)對(duì)設(shè)備和部件進(jìn)行防護(hù)。2.1輸油管道輸油管道的服役環(huán)境復(fù)雜，長(zhǎng)期經(jīng)受大氣腐蝕、海水

6、、濕氣腐蝕等作用，服役一段時(shí)間后，表面會(huì)出現(xiàn)明顯的腐蝕斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)可能導(dǎo)致管道破裂，使得管道出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，輸油管道難以進(jìn)行后續(xù)修復(fù)。為了延長(zhǎng)輸油管道的使用時(shí)間，據(jù)報(bào)道14，有些企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)采用電弧噴涂對(duì)輸油管道進(jìn)行修復(fù)，采用的熱噴涂材料為鋁粉末和鋅粉末。鋁涂層能在管道表面形成致密的氧化膜，而鋅涂層以“犧牲陽極”的方式對(duì)管道進(jìn)行防護(hù)11。2.2硬密封球閥硬密封球閥可應(yīng)用在工藝條件要求苛刻、介質(zhì)比較特殊的工業(yè)裝置上。服役環(huán)境包括水、蒸汽、油品和各種酸。球閥的主要失效形式是沖蝕磨損，目前球閥生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)對(duì)球閥進(jìn)行熱噴涂防護(hù)，熱噴涂材料包含wc-co系類粉末，wc-cocr粉末和nicr-cr3c2

7、粉末。經(jīng)熱噴涂處理后，涂層與球閥基體的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)70mpa,涂層孔隙率低于2%,涂層的hv硬度可高于1200,熱噴涂處理可以顯著改善硬密封球閥的密封性，有效提高了球閥的使用壽命15-16。2.3接箍有桿泵是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的機(jī)械抽油方式。據(jù)報(bào)道，有桿泵70%的受損發(fā)生在接箍處。如因接箍受損而更換有桿泵，材料費(fèi)用將會(huì)達(dá)到數(shù)億元?？刹捎酶袘?yīng)重熔的方式對(duì)接箍進(jìn)行預(yù)處理，采用的熱噴涂材料主要是鎳基自熔性合金粉末，包括ni60粉末系列，ni55粉末等材料。重熔后接箍的耐磨、耐蝕性均得到提高，使用周期大幅增加17。2.4高壓閘閥高壓閘閥廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)，閘板和閥座是閘閥的重要組成部件，由于不斷承受外界的

8、沖蝕與磨損，閘板和閥座表面使用一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)損傷，進(jìn)而影響閘閥的正常運(yùn)行。據(jù)報(bào)道，當(dāng)高壓工況低于100mpa時(shí)，企業(yè)可選擇氧乙炔火焰噴涂對(duì)閘板和閥座進(jìn)行加工表面防護(hù)，熱噴涂材料為鎳基自熔性合金粉末；當(dāng)高壓工況高于100mpa時(shí)，可采用超音速噴涂進(jìn)行表面防護(hù)，熱噴涂材料為wc-cocr粉末，該涂層即使承受150mpa時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)剝落現(xiàn)象18。2.5抽油桿抽油桿在石油工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在油管中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)與油管摩擦可產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。偏磨不僅降低抽油機(jī)的壽命、而且可能磨穿油管，有必要對(duì)抽油桿進(jìn)行減磨處理。可以采用氧乙炔火焰噴涂處理，熱噴涂材料為合金和石墨的混合粉末。由于石墨的自潤(rùn)滑特性，抽油桿

9、服役時(shí)，耐磨涂層僅受到輕微的磨削擦痕，有效的保護(hù)了抽油桿，延長(zhǎng)了抽油桿的使用壽命19。2.6鉆頭鉆頭是重要的井下工具，石油工業(yè)中應(yīng)用較廣的鉆頭是pdc鉆頭，pdc鉆頭分為胎體pdc鉆頭和鋼體pdc鉆頭，由于國(guó)產(chǎn)鋼體pdc鉆頭表面強(qiáng)化質(zhì)量和耐沖蝕性能較差，影響了市場(chǎng)推廣。基于這種局面，一些廠家對(duì)鋼體pdc鉆頭超音速噴涂防護(hù)處理，采用的熱噴涂材料為wc-co系類，涂層的抗沖蝕能力較基材提高了7倍，且涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度高，能夠有效的延長(zhǎng)鋼體pdc鉆頭的壽命，對(duì)于拓展pdc鋼體鉆頭的市場(chǎng)占有率有著積極意義20。2.7漿料泵葉輪漿料泵運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，服役時(shí)會(huì)受到酸堿介質(zhì)和固體顆粒的交替作用，葉輪的服役周期

10、很短，最短的壽命僅為十幾天。長(zhǎng)期作用后，葉輪表面受損，會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的魚鱗紋?？刹捎醚跻胰不鹧鎳娡炕蛘叩入x子噴涂處理來提高葉輪的抗耐磨和耐蝕性，采用的熱噴涂材料為高鉻鑄鐵。葉輪經(jīng)熱噴涂處理后，壽命可提高2至4倍21。3結(jié)語過去幾十年，熱噴涂技術(shù)廣泛地應(yīng)用到石油工業(yè)。熱噴涂技術(shù)可以增強(qiáng)設(shè)備和備件的耐磨和耐蝕能力，延長(zhǎng)設(shè)備和備件的使用周期，為企業(yè)節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本?？梢灶A(yù)見，隨著熱噴涂技術(shù)的不斷進(jìn)步，熱噴涂技術(shù)在石油工業(yè)的應(yīng)用范圍將會(huì)不斷增大。參考文獻(xiàn)1師昌緒，徐濱士，張平，等.21世紀(jì)表面工程的發(fā)展趨勢(shì)j.中國(guó)表面工程，（1）：2-7.2于月光，曾克里，宋希劍，等.我國(guó)熱噴涂粉末材料的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀j.

11、機(jī)械工人（熱加工），（9）：16-18.3徐濱士.再制造工程與自動(dòng)化表面工程技術(shù)j.金屬熱處理，20_（33）：9-14.4戴厚良.我國(guó)石油化工行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)及其技術(shù)進(jìn)步戰(zhàn)略j.石油煉制與化工，20_（9）：1-4.5蘇安平.等離子噴涂工藝及其在石油機(jī)械修理中的應(yīng)用j.石油機(jī)械，1986（12）：22-25.6徐濱士，譚俊，陳建敏.表面工程領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)發(fā)展j.中國(guó)表面工程，20_（4）：1-11.7路陽，丁明輝，王智平.超音速火焰噴涂研究與應(yīng)用j.材料導(dǎo)報(bào)，20_（10）：127-130.8汪劉應(yīng)，王漢功，華紹春，等.超音速電弧噴涂cs-t5涂層在柱塞修復(fù)中的應(yīng)用j.石油機(jī)械，（11

12、）：72-77.9王引真，孫永興.熱噴涂技術(shù)在石油石化工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展j.石油工程建設(shè)，（4）：1-5.10王銀軍，王孝建，趙建國(guó)，等.電弧噴涂修復(fù)500t油壓機(jī)柱塞j.礦山機(jī)械，（2）：62-65.11高榮義.熱噴涂技術(shù)在石化設(shè)備維修中的應(yīng)用j.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，20_（10）：96-97.12夏光明，閔小兵，周建橋，等.熱噴涂技術(shù)制備耐蝕涂層在煉油裝備中的應(yīng)用及發(fā)展前景j.金屬材料與冶金工程，20_（8）：59-63.13高金吉，張文成.表面工程在石化設(shè)備維修中的應(yīng)用j.中國(guó)表面工程，1998（2）：46-50.14張唏，孟立新.金屬熱噴涂防腐技術(shù)在管道運(yùn)輸業(yè)應(yīng)用展望j.表面技術(shù)，（3）：23-25.15方長(zhǎng)生.偏心金屬硬密封球閥及其在煉油裝置中的應(yīng)用j.煉油技術(shù)與工程，（9）：42-44.16王志中，陳煥良.超音速噴涂在金屬密封球閥上的應(yīng)用j.閥門，（3）：10-12.17袁明葉.雙向保護(hù)接箍技術(shù)在文南油田的應(yīng)用j.內(nèi)蒙古石油化工，20_（12）：170-171.18華允聰.ac-hvaf超音火焰噴涂工藝