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热喷涂技术在石油石化工业中的应用与发展

时间:2012-08-22 16:27:31  来源:石 油 工 程 建 设  作者:王引真,孙永兴

热喷涂技术在石油石化工业中的应用与发展

王引真,孙永兴
石 油 工 程 建 设

摘 要:采用热喷涂技术的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料的表面功能薄层,其厚度仅为结构尺寸的几十分之一,却使其具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能。常用的热喷涂方法有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂,其中,等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂的市场比例越来越大。热喷涂技术在石油石化工业中主要用于修复石油机械,提高机械零件的耐磨性以及容器、管道、塔架的耐腐蚀性。在石油石化工业中进一步推广热喷涂技术,走低成本发展之路是当务之急。
关键词:热喷涂;方法;涂层;应用

引言
腐蚀和磨损是危害石油石化工业生产的严重问题。据调查,我国石油石化工业每年因磨损和腐蚀所造成的直接经济损失达数亿元。我国石油工业中的管道、储罐、油井套管等设施的腐蚀和磨损情况,随着我国油气田开发年限和设备使用年限的增长越来越严重;而我国石化工业中,随着进口高含硫原油的炼制,设备的腐蚀问题同样日益严重。所以,因腐蚀和磨损对设备安全稳定运行带来的不利影响会越来越突出,迫切需要提高石油石化工业中开采和加工设备的耐磨性和耐蚀性。
对磨损、腐蚀造成零件失效的研究表明,这些失效大都发生在材料表面。利用表面工程的技术手段对材料表面进行处理,改善材料的表面性能,会有效地延长零件使用寿命,因此,表面工程在石油石化工业中具有重要地位。
热喷涂技术是表面工程中重要的表面处理技术,它是指在保持零件本体材料原有性能的基础上,通过在其表面制备一层具有优越性能的覆盖层,赋予零件表面耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗疲劳等多种性能。采用热喷涂技术的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,其厚度仅为结构尺寸的几十分之一,却使零件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能。即使采用性能优异的贵重、稀有元素,也不会显著增加成本。此外,热喷涂技术还能直接针对许多贵重零部件的失效原因,实行局部表面强化、修复、预保护,以达到延长使用寿命或重新恢复使用价值的目的。所以,采用热喷涂技术的经济效益和社会效益是十分巨大的。

热喷涂技术在石油石化工业中的应用现状
修复石油机械
随着先进制造技术及设备工程学的不断发展,制造与维修将越来越趋于统一,“维修”已被赋予了更广泛的含义。 1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生,并称为“重新制造”。重新制造所需能源约为制造新品的20%~60% ,价格只有新品的 40%~60%。许多采用热喷涂技术处理过的旧零部件,其性能要优于新品石油钻机等设备中一些大功率曲轴,油田使用的各种重型车辆、拖拉机、柴油机的曲轴等磨损后均可采用热喷涂技术进行修复。如可采用电弧喷涂3Crl3涂层或等离子喷涂陶瓷涂层来修复,这样既可显著降低成本,又能延长设备使用寿命,尤其是可有效解决进口设备的修复问题。还可采用热喷涂方法恢复加工超差零部件或强化耐磨件表层。
油田使用的各类泵的柱塞、缸套、叶轮等零件均可采用多种热喷涂方法进行修复。如可采用超音速火焰喷涂WC-Co或等离子喷涂Al2O3等来修复和强化,也可采用电弧喷涂3Crl3钢丝进行修复。采用热喷涂技术修复后的柱塞使用寿命高于表面淬火柱塞,略低于工作表面喷焊镍基合金的柱塞。对于一些大直径柱塞,由于变形而无法采用喷焊进行修复时,热喷涂则不失为一种无变形、低成本的最佳修复方法。
提高机械零件的耐磨性
炼油厂的催化裂化装置,一般采用烟气能量回收系统。但由于烟气轮机是在带有固体催化剂微粒及有腐蚀介质的高温烟气流下工作,其动、静叶片等零部件易受冲蚀,其使用寿命只有2~12个月。而采用等离子喷涂技术在动、静叶片表面喷涂长城1号、长城2号合金粉
末,可提高动、静叶片的抗冲蚀磨损性能,从而延长烟气轮机的使用寿命。
在石油石化工业中推广热喷涂技术的建议
热喷涂技术是解决石油石化工业中腐蚀、磨损问题的有效而经济的技术,并且已在石油石化工业中成功应用,取得了可观的经济效益,为进一步推广热喷涂技术提供了经验,奠定了技术基础。当前在石油石化工业中进一步推广热喷涂技术,走低成本发展之路是当务之急。鉴于目前一些工程设计人员对热喷涂技术的优越性和经济性认识不够,有关部门只看到采用热喷涂技术,一次性投资较大,回报周期长的一面,而忽视了采用热喷涂技术可大幅度提高设备使用寿命,减少维修次数及由此造成的停工停产的损失的一面。针对以上问题,提出两点建议:
(1)在石油石化工业中广泛宣传这一技术,使广大企业负责人和研究设计人员认识热喷涂技术,采纳热喷涂技术。
(2)由于腐蚀和磨损是石油石化行业急需解决的难题,应加强产、学、研联合,针对石油化工设备诊断中已暴露出的问题,列出攻关专题,组织力量,尽早开展工作,以促进这一高新技术在石油石化工业中的应用。

参考文献 略

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