海上钻井隔水套管接头表面硅烷处理系统设计及工艺研究.docx

第24卷第1期2014年2月

广东石油化工学院学报

JourmalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnology

Vol.24No.1February2014

海上钻井隔水套管接头表面硅烷处理系统设计及工艺研究

梁飞华1,谢祖武2,李辉2,陈银清

(1.广东石油化工学院机电工程学院，广东茂名525000

2.湛江南海西部石油合众近海建设有限公司，广东湛江524057)

摘要：随着社会对环境污染的容忍度越来越低，金属表面处理领域中传统磷化工艺被取代将成为必然。硅烷技术是金属表面处理的必威体育精装版发展方向，它具有节能、环保、操作简便、成本低、不产生废渣等优点。目前硅烷技术在家电、汽车等陆地上应用的涂装前处理领域中已逐步取代磷化，但在海洋环境中的工业化应用国内还未见介绍。文章介绍了将硅烷技术应用于海工装备防腐领域的意义，从工艺流程、设备布置、硅烷膜质量控制等方面阐述了进行海上钻井隔水套管接头硅烷化处理系统设计以及工艺参数的优化研究，同时指出要全面推广该技术需要解决的问题。

关键词：硅烷处理；磷化替代；系统设计；工艺研究

中图分类号：TQ639文献标识码：A文章编号：2095-2562(2014)01-0038-04

磷化工艺应用已有百年历史，在金属表面处理行业得到了广泛应用。磷化处理生成的磷化膜在金属防腐方面具有优良的性能，能大大提高装备表面防腐能力。但是磷化处理因为具有含锌、镍、锰等有害重金属，处理温度较高，废水、废渣处理较复杂等缺点，在全球环保要求越来越严苛的情况下，磷化工艺面临着被取缔的趋势。硅烷化处理是以有机硅烷为主要原料对金属进行表面处理的过程，硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：不含磷、无重金属离子、处理过程无需加温、不产生沉渣、处理时间短、控制简便，处理步骤少1-2]。

“十二五”规划期间，海洋工程装备制造业将作为国家新兴支柱产业培育的重点领域，必将迅猛发展，由此将催生出海洋防腐产业巨大的市场需求。我国海洋防腐领域唯一的工程院院士侯保荣在题为《海洋与海洋腐蚀》的报告中指出，海洋腐蚀造成的损失比地震、火灾、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍还多。“根据国际通行方法计算，我国2008年因腐蚀所造成的经济损失超过9000亿元人民币，而这一数字在2009年超过1万亿元人民币。我们每一个中国人每年要为腐蚀损失承担700元人民币的代价。而其中海洋腐蚀占有很大的比例。”侯保荣还指出，“如果采取有效的防护措施，腐蚀损失将能减少25%～40%。”因此，发展海洋防腐产业已经成为国家重大的战略需求。

根据国家能源安全战略，我国必须加大海洋油气的开采，海洋石油钻采与储运装备是海洋油气资源开采的重要支撑，而海工装备防腐技术是保障海洋石油钻采与储运装备安全高效运行的关键措施。广东某装备制造公司是以海洋石油专用装备制造、装备技术服务、产品加工制造为主营业务的综合型企业。该公司现用的中温锌系磷化工艺需要加温到60~70℃,能耗高，而且磷化处理后产生废液、沉渣处理困难。本文所述技术来源于笔者与该公司合作项目“隔水套管接头表面硅烷处理剂与处理工艺研究”的子课题“隔水套管接头硅烷处理工艺系统研究”,探讨应用硅烷化处理技术实现工业化生产，替代传统的磷化工艺。该项目的成功实施将对海洋油气钻采装备金属表面处理技术带来深远影响，产生巨大的经济效益与社会效益。本文主要介绍相关工艺流程设计、设备设计及选型、工艺参数确定、硅烷膜质量控制等研究内容。

收稿日期：2013-11-27;修回日期：2013-12-21

作者简介：梁飞华(1968—),男，广东高州人，副教授，硕士，从事油气储运及装备防腐等领域的教学与研究。

第1期梁飞华等：海上钻井隔水套管接头表面硅烷处理系统设计及工艺研究39

1硅烷处理工艺系统设计

本硅烷处理系统所用硅烷试剂金属表面微纳陶瓷复合膜处理剂，是一种以自主开发的复合型超支化硅烷偶联剂BISE为主要成膜物质的环保型处理剂。它不含重金属及磷酸盐等有害成分，能在洁净的金属表面形成一层致密的硅烷膜，显著提高金属耐蚀性和后续金属涂层的附着力。硅烷处理过程所依据的基本原理就是硅烷和金属氧化物的反应以及硅烷自身的缩聚反应。

1.1工艺流程

根据实验室试验的结果，并依照工艺流程简短、技术成熟、投资少、生产成本低的原则，设计了本硅烷处理系统工艺流程。工艺流程主要由9个工序构成，如图1所示。

1.工件检查装挂2.碱洗脱脂3.水洗