表面工程技術(shù)在海洋工程裝備中的應(yīng)用

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1、表面工程技術(shù)在海洋工程裝備中的應(yīng)用 摘要 摘要：海洋工程裝備的作業(yè)環(huán)境惡劣，合理地使用表面工程技術(shù)能夠有效保障其使用性能。海洋工程裝備的表面強(qiáng)化處理方法有很多，在使用過程中需要結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮，分析了 　　摘要：海洋工程裝備的作業(yè)環(huán)境惡劣，合理地使用表面工程技術(shù)能夠有效保障其使用性能。海洋工程裝備的表面強(qiáng)化處理方法有很多，在使用過程中需要結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮，分析了海洋工程裝備中表面工程技術(shù)的多方面應(yīng)用，以期有效地延長裝備的使用壽命。 　　關(guān)鍵詞：表面工程技術(shù);海洋工程裝備;應(yīng)用 　　0引言 　　我國當(dāng)前對(duì)于海洋資源的開

2、發(fā)不斷推進(jìn)，因此很多海洋工程都在建設(shè)，其中以海洋石油工程的建設(shè)最多，在海洋中進(jìn)行資源開發(fā)所用的海洋工程裝備，其長期與海水接觸，常常會(huì)發(fā)生表面腐蝕，降低裝備的準(zhǔn)確性和完整性，給裝備的后續(xù)工作造成阻礙，因此海洋裝備生產(chǎn)研發(fā)人員積極地在裝備上應(yīng)用表面處理技術(shù)，以強(qiáng)化海洋裝備的表面穩(wěn)定性[1] 。 　　1對(duì)海洋裝備進(jìn)行表面強(qiáng)化 　　一般來講海洋工程裝備有一些運(yùn)行關(guān)鍵部位，比如鉆井泵、結(jié)構(gòu)的液壓裝置等，這些部位對(duì)于整個(gè)裝備的運(yùn)行效率具有決定作用，同時(shí)這些關(guān)鍵部位通常都在海水腐蝕環(huán)境、高溫環(huán)境或者高速磨損的環(huán)境中運(yùn)行，為了提升這些裝備的耐久性，在進(jìn)行服役之前都要對(duì)這些關(guān)鍵部位進(jìn)行表

3、面強(qiáng)化處理，使之更加耐磨損、耐腐蝕[2] 。 　　1.1裝備表面熱噴涂技術(shù)在我國傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化工藝中，電鍍硬鉻較為多見，但是這種技術(shù)應(yīng)用時(shí)有一個(gè)弊端，就是會(huì)產(chǎn)生鉻離子副產(chǎn)物，造成環(huán)境污染，同時(shí)，由于電鍍鉻的硬度方面還存在不足，甚至比一些金屬陶瓷材料都要弱，在設(shè)備運(yùn)行中，設(shè)備關(guān)鍵部位容易出現(xiàn)裂紋等損傷，且電鍍鉻的保質(zhì)溫度也難以適應(yīng)海洋裝備關(guān)鍵部位的運(yùn)行環(huán)境，因此很多裝備生產(chǎn)單位都在積極探索新型技術(shù)工藝，而一種較為高新的表面處理技術(shù)就進(jìn)入了人們的視野，它就是熱噴涂技術(shù)，由于這一技術(shù)具有效率高、無污染的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用前景非常廣闊，并且表面熱噴涂技術(shù)與陶瓷、金屬等涂層技術(shù)進(jìn)行組合還可以制造出

4、復(fù)合涂層的效果，在近些年，裝備熱噴涂技術(shù)還在不斷發(fā)展，其高速高能技術(shù)優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)，有一種超音速火焰噴涂技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)高速完成陶瓷和金屬涂層的碳化操作，其制備速度極快，正在不斷發(fā)展以期替代傳統(tǒng)的電鍍鉻技術(shù)[3] 。 　　1.2海洋裝備的薄膜涂層技術(shù)這類技術(shù)就是在海洋工程裝備的表面形成碳化物或者氮化物等薄膜來實(shí)現(xiàn)其硬度高、運(yùn)行磨損低且高效防腐蝕的功能，在海洋石油工程的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)鍵構(gòu)件上，這種高新的薄膜涂層技術(shù)應(yīng)用較多。薄膜涂層技術(shù)并非單純的一種技術(shù)，而是薄膜材料技術(shù)、氣相沉積技術(shù)與薄膜部位設(shè)計(jì)等多種技術(shù)復(fù)合的系統(tǒng)技術(shù)，比如常見 TiN 膜，在制備中就要對(duì)制備方法和參數(shù)、工藝進(jìn)行選擇，以此

5、來確保薄膜具有高性能的微觀結(jié)構(gòu)，在質(zhì)地與密度等方面能夠勝任裝備關(guān)鍵部位的運(yùn)行要求，在當(dāng)前，很多學(xué)者在利用第三元素的接入技術(shù)來對(duì) TiN 薄膜進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以提升其應(yīng)用價(jià)值[4] 。 　　2抗空化涂層技術(shù)的應(yīng)用 　　流動(dòng)液體在一定溫度下降低壓強(qiáng)使其汽化的過程稱為空化，空化在液體中形成球形空穴稱為空泡[7] ?？张菔芰黧w壓力變化影響發(fā)生潰滅，大量空泡潰滅會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)壓強(qiáng)，往往還伴有發(fā)熱、發(fā)光和發(fā)聲等現(xiàn)象。當(dāng)潰滅發(fā)生在固體表面附近時(shí)，不斷潰滅的空泡會(huì)產(chǎn)生高壓反復(fù)作用，破壞固體表面，這種現(xiàn)象稱為空泡腐蝕，也叫空蝕。采用抗空蝕性能好的材料制備涂層是抗空蝕的一種有效方式。隨著對(duì)

6、材料性能的深入了解，人們發(fā)現(xiàn)鈦鎳形狀記憶合金以其自身的超彈性效應(yīng)展示出了優(yōu)異的抗空蝕和腐蝕性能，成為最具潛力的抗空蝕材料。由于空蝕和沖蝕主要發(fā)生在材料表面，因此采用涂層技術(shù)在基體表面獲得NiTi 合金涂層是一種潛在的經(jīng)濟(jì)而有效的方法。 　　3海洋裝備的表面電偶腐蝕技術(shù) 　　電偶腐蝕是指異種金屬在同一電解質(zhì)中相互接觸時(shí)，由于腐蝕電位不相等，存在電偶電流，使電位較低的金屬溶解速度增加，電位較高的金屬溶解速度減小的現(xiàn)象[8] 。海水是一種強(qiáng)電解質(zhì)，很容易和不同材料構(gòu)成回路而導(dǎo)致電偶腐蝕的發(fā)生，進(jìn)而誘導(dǎo)甚至加速應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆等情況的發(fā)生。在海洋工程中，由于電偶腐

7、蝕引起的事故屢有發(fā)生，不但造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)產(chǎn)生人員傷亡的重大事故。因此，加強(qiáng)電偶腐蝕控制，是保障海洋工程裝備整體可靠性、安全性的必要措施。 　　4裝備表面的真空鍍鋁技術(shù) 　　通常在海洋工程裝備中，鋼鐵等金屬材料應(yīng)用較多，因此在海洋工程裝備生產(chǎn)行業(yè)中，針對(duì)金屬材料的表面涂層防護(hù)技術(shù)一直是業(yè)界研究的關(guān)鍵點(diǎn)，雖然傳統(tǒng)的鍍鉻技術(shù)應(yīng)用廣泛，但由于該技術(shù)污染較難清理，并且還會(huì)帶來一些脆性方面的問題，反而不能保證裝備的耐久性，在當(dāng)前，業(yè)界都在能力研發(fā)環(huán)保防護(hù)涂層技術(shù)來提升海洋工程裝備的表面性能，以期代替現(xiàn)有的鍍鉻技術(shù)[8] 。 　　5結(jié)束語 　　總之，在

8、海洋工程建設(shè)中大量使用的裝備中，針對(duì)其表面使用條件進(jìn)行表面處理可以延長期使用壽命、保證其操作效果，而海洋工程裝備的表面處理工程技術(shù)也與裝備本身的結(jié)構(gòu)、性能等息息相關(guān)，在未來，學(xué)界會(huì)針對(duì)海洋裝備進(jìn)行深層次的表面處理技術(shù)探究，以確保海洋工程裝備耐久性與穩(wěn)定性的提升，為我國海洋資源的進(jìn)一步開發(fā)提供設(shè)備條件。 　　參考文獻(xiàn)： 　　[1] 徐麗萍，毛杰，張吉阜，等.表面工程技術(shù)在海洋工程裝備中的應(yīng)用 [J].中國材料進(jìn)展，2014，33 (01)：1-8. 　　[2] 韓恩厚，陳建敏，宿彥京，等.海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的腐蝕防護(hù)--現(xiàn)狀與趨勢(shì) [J].中國材料進(jìn)展， 2014，33(02)：65-76. 　　表面工程技術(shù)在海洋工程裝備中的應(yīng)用相關(guān)推薦工程技術(shù)研究雜志征稿