鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及應(yīng)對(duì)策略

楊超

摘 要：鉆井機(jī)械設(shè)備成本高昂，是施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施挖掘開采的重要技術(shù)設(shè)備，一旦發(fā)生腐蝕，會(huì)嚴(yán)重影響其使用質(zhì)量，進(jìn)而引發(fā)工期延長(zhǎng)、成本提高、安全事故等負(fù)面問題。因此，合理科學(xué)的養(yǎng)護(hù)鉆井機(jī)械設(shè)備可以降低施工成本?；诖?，本文首先分析了鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因，其次簡(jiǎn)要概述設(shè)備腐蝕帶來的影響，最后提出了防止設(shè)備腐蝕的應(yīng)對(duì)方法建議。

關(guān)鍵詞：鉆井機(jī)械設(shè)備;設(shè)備腐蝕;設(shè)備養(yǎng)護(hù)

引言：鉆井機(jī)械設(shè)備由鉆機(jī)、井架、底座以及鉆井振動(dòng)篩等部件組合而成。由于鉆井設(shè)備大部分由金屬構(gòu)成，且設(shè)備長(zhǎng)期露天裸露在室外，因此在日常施工時(shí)難免遭受腐蝕。業(yè)內(nèi)因鉆井機(jī)械設(shè)備零件銹蝕導(dǎo)致設(shè)備失靈報(bào)廢而產(chǎn)生損失的問題經(jīng)常發(fā)生，因此有必要找出鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕誘因，并深入探究防止腐蝕的策略，這對(duì)于提高整體施工效益有著重要意義。

1.鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕損壞的誘因

1.1鉆井設(shè)備零件物理形變磨損

此種腐蝕損壞是由于設(shè)備使用壽命不可避免的設(shè)備老化，因鉆井機(jī)械持續(xù)高強(qiáng)度運(yùn)作，與鉆井液，土面，或石油海水等作業(yè)對(duì)象接觸，造成沖擊沖蝕，若本身已發(fā)生零件銹蝕的現(xiàn)象，零部件的整體結(jié)構(gòu)因表面金屬銹質(zhì)多孔的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)被破壞，在繼續(xù)的高強(qiáng)度掘采作業(yè)中發(fā)生形變磨損。導(dǎo)致設(shè)備物理形式的形變磨損，其根本原因還是設(shè)備受到不同程度的腐蝕導(dǎo)致設(shè)備堅(jiān)硬度下降。

1.2電化學(xué)腐蝕

此種腐蝕是指鉆井設(shè)備的金屬部分由于存在正負(fù)極，電流可以在其中流動(dòng)，而在水汽環(huán)境中與介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生銹蝕。鉆井設(shè)備零件日常暴露在大氣環(huán)境，與酸堿鹽溶液的反應(yīng)都屬于該類腐蝕。其中濃差類電池反應(yīng)與微電池反應(yīng)是鉆井設(shè)備的電化學(xué)腐蝕的主要構(gòu)成部分。鉆井機(jī)械設(shè)備施工時(shí)，需要用到鉆井液與鹽鹵，而這兩種材料在潮濕環(huán)境都極易與金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而蠶食鉆井機(jī)械設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)。

1.3化學(xué)腐蝕

此種腐蝕是指，鉆井設(shè)備外露的金屬部分，在接觸氧氣、氯氣和硫化氫等非電解質(zhì)時(shí)，尤其金屬的鉆井頭在表面溫度升高時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬氧化、氯化、硫化腐蝕。該類腐蝕與電化學(xué)腐蝕不同的是，鉆井零部件的金屬部分不產(chǎn)生電流，且該類腐蝕只在特定的環(huán)境狀態(tài)條件發(fā)生。在當(dāng)掘采作業(yè)開始時(shí)，地下若因地質(zhì)原因有硫化氫等氣體產(chǎn)生并從鉆井內(nèi)溢出，鉆井頭此時(shí)正處于高壓高溫的狀態(tài)，極容易受到氣體的化學(xué)腐蝕。鉆井設(shè)備發(fā)生化學(xué)腐蝕雖然環(huán)境條件苛刻、但相比電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的破壞性更強(qiáng)，腐蝕速度更快。

1.4綜合環(huán)境腐蝕

此種腐蝕是當(dāng)鉆井機(jī)械設(shè)備處于極端惡劣天氣環(huán)境下，如風(fēng)沙，連續(xù)陰雨，石油與海平面等氣候場(chǎng)地中作業(yè)或待機(jī)時(shí)，由電化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)綜合發(fā)生導(dǎo)致的腐蝕。沙土覆在設(shè)備表面時(shí)，其蓬松多孔的結(jié)構(gòu)更易藏留水汽或電解溶液，而后導(dǎo)致同時(shí)發(fā)生化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)，連續(xù)不斷地侵蝕著金屬設(shè)備。土地環(huán)境也是導(dǎo)致綜合環(huán)境腐蝕的原因，我國部分土地的地質(zhì)情況是土地中含有大量的碳酸鹽物質(zhì)，在沙土的催化下，從設(shè)備銹蝕的表面滲入內(nèi)部急劇腐蝕[1]。

2.鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕對(duì)設(shè)備使用的不良影響

鉆井機(jī)械設(shè)備的表面腐蝕，將導(dǎo)致金屬零部件的皸裂，損傷，穿孔，開裂等物理形變，進(jìn)而繼續(xù)滲透腐蝕內(nèi)部。而鉆井機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部腐蝕，會(huì)破壞金屬零部件的整體結(jié)構(gòu)，造成機(jī)械條件散熱不良，硬度不滿足作業(yè)需求。零部件連接處被腐蝕結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致設(shè)備之間的間隙過大無法正常復(fù)位，影響作業(yè)精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生零部件卡死或斷裂。鉆井機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部電路遭受腐蝕會(huì)導(dǎo)致相關(guān)電子元件線路虛接故障，甚至短路燒毀，影響正常使用。

3.鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕問題的應(yīng)對(duì)策略

3.1做好工程施工的事前考察工作

鉆井機(jī)械設(shè)備施工作業(yè)之前應(yīng)當(dāng)事先指派專門的施工技術(shù)考察人員深入一線現(xiàn)場(chǎng)勘查信息，事前考察主要是對(duì)施工作業(yè)的場(chǎng)地，地質(zhì)信息，與氣候地理自然環(huán)境等因素的綜合考察，再將勘察信息整理分析，研究出適合施工作業(yè)地點(diǎn)的施工周期與部署。根據(jù)大氣與土質(zhì)或水質(zhì)條件，合理調(diào)整鉆井作業(yè)的施工周期與石油鉆井機(jī)械設(shè)備的防腐蝕準(zhǔn)備維護(hù)工作。

3.2避免連續(xù)高強(qiáng)度作業(yè)，科學(xué)制定施工周期

在布置鉆井機(jī)械設(shè)備的施工現(xiàn)場(chǎng)，相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)科學(xué)制定施工周期，非必要情況應(yīng)當(dāng)盡量避免操作員使用鉆井機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期進(jìn)行高強(qiáng)度作業(yè)，導(dǎo)致鉆井機(jī)械的金屬材料在連續(xù)長(zhǎng)期不間斷的循環(huán)應(yīng)力下、產(chǎn)生永久性累計(jì)損失的疲勞現(xiàn)象。合理科學(xué)的制定施工周期是延緩鉆井機(jī)械設(shè)備物理性質(zhì)老化破損的有效手段。如若非常時(shí)期需要持續(xù)高強(qiáng)度作業(yè)，應(yīng)當(dāng)在施工完畢后第一時(shí)間做好鉆井機(jī)械設(shè)備的養(yǎng)護(hù)檢修工作。

3.3鉆井機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改良

鉆井機(jī)械設(shè)備要從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上改良，在確?？梢詽M足施工作業(yè)精度的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量使用簡(jiǎn)單的幾何形狀，應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)多縫隙、多孔結(jié)構(gòu)、因?yàn)槿绻?dāng)零部件的幾何形狀設(shè)計(jì)不合理時(shí)引起機(jī)械應(yīng)力作用、熱應(yīng)力作用、表面積液或者涂裝破損等因素，致使鉆井設(shè)備部件局部腐蝕。而多縫隙、多孔結(jié)構(gòu)會(huì)給銹蝕提供天然的反應(yīng)場(chǎng)所，最終由點(diǎn)到面的腐蝕。機(jī)械設(shè)備應(yīng)當(dāng)避免設(shè)計(jì)向上開口的容器結(jié)構(gòu)，如果無法避免，應(yīng)在對(duì)應(yīng)的合適位置加設(shè)排水孔。最后應(yīng)當(dāng)避免鉆井機(jī)械設(shè)備出產(chǎn)時(shí)存在焊接缺陷，導(dǎo)致出現(xiàn)焊接缺陷的表面痕跡可以容納沙土積液。

3.4鉆井機(jī)械設(shè)備的制造材料改良

鉆井機(jī)械設(shè)備的施工地點(diǎn)環(huán)境條件與其他機(jī)械設(shè)備相比極其特殊，它自身非常容易受到鉆井液鹽鹵或土質(zhì)中的碳酸鹽還有其他等物質(zhì)的綜合腐蝕，因此在設(shè)備制造材料上的選取尤為重要。應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇用如16MnCu、09MnCupTi等普通低合金的耐腐蝕鋼材制造材料。此外，在整體鉆井機(jī)械設(shè)備的材料選取上，各個(gè)位置的零部件應(yīng)當(dāng)盡量選取為同一種金屬材料，這樣的原因是不同的金屬互相擠壓摩擦升溫后易發(fā)生電偶腐蝕，而同種金屬材料可以避免該現(xiàn)象，防止二次腐蝕，互相損壞[2]。

3.5針對(duì)極端惡劣環(huán)境，選取工業(yè)涂裝

還應(yīng)根據(jù)施工的環(huán)境氣象地質(zhì)的條件不同，選取不同的工業(yè)涂裝。通常情況底層涂料選用干膜厚度60至80um的環(huán)氧富鋅涂料，中層選用干膜厚度60至80um的環(huán)氧云鐵涂料，面層選用40至80um的丙烯酸聚氨酯涂料，視施工地的氣象地質(zhì)條件也可選用改性納米Al2O3/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂料。底面與中層還有面層涂料應(yīng)盡量選擇同一家生產(chǎn)商生產(chǎn)的產(chǎn)品。在對(duì)鉆機(jī)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行涂裝之前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行表面除銹與拋光處理，涂裝的環(huán)境為5至35攝氏度之間，且要控制金屬基體的表面溫度高于露點(diǎn)溫度3攝氏度。涂膜未干透時(shí)應(yīng)當(dāng)遮擋擺放，避免被暴曬、雨淋、污染、損壞。被污染、破損的涂裝，應(yīng)當(dāng)清理破損點(diǎn)的表面，對(duì)涂裝進(jìn)行修補(bǔ)[3]。

3.6技術(shù)人員定期做好鉆井機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)工作

正式投入應(yīng)用后，應(yīng)安排專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)對(duì)鉆井機(jī)械設(shè)備的鉆機(jī)、井架、底座、以及鉆井振動(dòng)篩等部件進(jìn)行定期保養(yǎng)，主要是對(duì)部件進(jìn)行表面處理。鉆井機(jī)械設(shè)備部件的表面處理包括除污，清除劃痕與刻痕，部件主體與部件連接處的表面除銹，修補(bǔ)防腐蝕涂裝等工作，防止設(shè)備外部腐蝕。此外還應(yīng)定期檢修內(nèi)部電子線路，如有損壞，需要及時(shí)拆除更換，以避免發(fā)生因鉆井設(shè)備故障失靈導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)一步損壞。

結(jié)語：綜上所述，鉆井機(jī)械設(shè)備銹蝕的原因主要是，受到施工環(huán)境影響電化學(xué)與化學(xué)反應(yīng)的綜合發(fā)生，破壞了設(shè)備表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使設(shè)備物理形變損壞。而防止設(shè)備因腐蝕而損毀，需要詳盡地掌握施工地點(diǎn)的環(huán)境信息，從而根據(jù)地質(zhì)水質(zhì)氣象等條件部署科學(xué)的施工周期。此外，在制造設(shè)備上要使用合理的工藝結(jié)構(gòu)與材料，并配合以涂裝保養(yǎng)，才能最大程度降低設(shè)備腐蝕損壞的風(fēng)險(xiǎn)，通過縮減成本與提升效率來提高整體施工效益。

參考文獻(xiàn)：

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