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表面工程技术在海洋工程装备中的应用

来源:华盛论文咨询网 发表时间:2019-09-12 16:21 隶属于:工业论文 浏览次数:

摘要 摘要:海洋工程装备的作业环境恶劣,合理地使用表面工程技术能够有效保障其使用性能。海洋工程装备的表面强化处理方法有很多,在使用过程中需要结合实际情况综合考虑,分析了

  摘要:海洋工程装备的作业环境恶劣,合理地使用表面工程技术能够有效保障其使用性能。海洋工程装备的表面强化处理方法有很多,在使用过程中需要结合实际情况综合考虑,分析了海洋工程装备中表面工程技术的多方面应用,以期有效地延长装备的使用寿命。

  关键词:表面工程技术;海洋工程装备;应用

工程技术

  0引言

  我国当前对于海洋资源的开发不断推进,因此很多海洋工程都在建设,其中以海洋石油工程的建设最多,在海洋中进行资源开发所用的海洋工程装备,其长期与海水接触,常常会发生表面腐蚀,降低装备的准确性和完整性,给装备的后续工作造成阻碍,因此海洋装备生产研发人员积极地在装备上应用表面处理技术,以强化海洋装备的表面稳定性[1] 。

  1对海洋装备进行表面强化

  一般来讲海洋工程装备有一些运行关键部位,比如钻井泵、结构的液压装置等,这些部位对于整个装备的运行效率具有决定作用,同时这些关键部位通常都在海水腐蚀环境、高温环境或者高速磨损的环境中运行,为了提升这些装备的耐久性,在进行服役之前都要对这些关键部位进行表面强化处理,使之更加耐磨损、耐腐蚀[2] 。

  1.1装备表面热喷涂技术在我国传统的表面强化工艺中,电镀硬铬较为多见,但是这种技术应用时有一个弊端,就是会产生铬离子副产物,造成环境污染,同时,由于电镀铬的硬度方面还存在不足,甚至比一些金属陶瓷材料都要弱,在设备运行中,设备关键部位容易出现裂纹等损伤,且电镀铬的保质温度也难以适应海洋装备关键部位的运行环境,因此很多装备生产单位都在积极探索新型技术工艺,而一种较为高新的表面处理技术就进入了人们的视野,它就是热喷涂技术,由于这一技术具有效率高、无污染的优势,其应用前景非常广阔,并且表面热喷涂技术与陶瓷、金属等涂层技术进行组合还可以制造出复合涂层的效果,在近些年,装备热喷涂技术还在不断发展,其高速高能技术优势不断显现,有一种超音速火焰喷涂技术,它可以实现高速完成陶瓷和金属涂层的碳化操作,其制备速度极快,正在不断发展以期替代传统的电镀铬技术[3] 。

  1.2海洋装备的薄膜涂层技术这类技术就是在海洋工程装备的表面形成碳化物或者氮化物等薄膜来实现其硬度高、运行磨损低且高效防腐蚀的功能,在海洋石油工程的转动关键构件上,这种高新的薄膜涂层技术应用较多。薄膜涂层技术并非单纯的一种技术,而是薄膜材料技术、气相沉积技术与薄膜部位设计等多种技术复合的系统技术,比如常见 TiN 膜,在制备中就要对制备方法和参数、工艺进行选择,以此来确保薄膜具有高性能的微观结构,在质地与密度等方面能够胜任装备关键部位的运行要求,在当前,很多学者在利用第三元素的接入技术来对 TiN 薄膜进行技术改进,以提升其应用价值[4] 。

  2抗空化涂层技术的应用

  流动液体在一定温度下降低压强使其汽化的过程称为空化,空化在液体中形成球形空穴称为空泡[7] 。空泡受流体压力变化影响发生溃灭,大量空泡溃灭会产生很大的瞬时压强,往往还伴有发热、发光和发声等现象。当溃灭发生在固体表面附近时,不断溃灭的空泡会产生高压反复作用,破坏固体表面,这种现象称为空泡腐蚀,也叫空蚀。采用抗空蚀性能好的材料制备涂层是抗空蚀的一种有效方式。随着对材料性能的深入了解,人们发现钛镍形状记忆合金以其自身的超弹性效应展示出了优异的抗空蚀和腐蚀性能,成为最具潜力的抗空蚀材料。由于空蚀和冲蚀主要发生在材料表面,因此采用涂层技术在基体表面获得NiTi 合金涂层是一种潜在的经济而有效的方法。

  3海洋装备的表面电偶腐蚀技术

  电偶腐蚀是指异种金属在同一电解质中相互接触时,由于腐蚀电位不相等,存在电偶电流,使电位较低的金属溶解速度增加,电位较高的金属溶解速度减小的现象[8] 。海水是一种强电解质,很容易和不同材料构成回路而导致电偶腐蚀的发生,进而诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等情况的发生。在海洋工程中,由于电偶腐蚀引起的事故屡有发生,不但造成重大经济损失,还会产生人员伤亡的重大事故。因此,加强电偶腐蚀控制,是保障海洋工程装备整体可靠性、安全性的必要措施。

  4装备表面的真空镀铝技术

  通常在海洋工程装备中,钢铁等金属材料应用较多,因此在海洋工程装备生产行业中,针对金属材料的表面涂层防护技术一直是业界研究的关键点,虽然传统的镀铬技术应用广泛,但由于该技术污染较难清理,并且还会带来一些脆性方面的问题,反而不能保证装备的耐久性,在当前,业界都在能力研发环保防护涂层技术来提升海洋工程装备的表面性能,以期代替现有的镀铬技术[8] 。

  5结束语

  总之,在海洋工程建设中大量使用的装备中,针对其表面使用条件进行表面处理可以延长期使用寿命、保证其操作效果,而海洋工程装备的表面处理工程技术也与装备本身的结构、性能等息息相关,在未来,学界会针对海洋装备进行深层次的表面处理技术探究,以确保海洋工程装备耐久性与稳定性的提升,为我国海洋资源的进一步开发提供设备条件。

  参考文献:

  [1] 徐丽萍,毛杰,张吉阜,等.表面工程技术在海洋工程装备中的应用 [J].中国材料进展,2014,33 (01):1-8.

  [2] 韩恩厚,陈建敏,宿彦京,等.海洋工程结构与船舶的腐蚀防护——现状与趋势 [J].中国材料进展, 2014,33(02):65-76.

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