環(huán)保型海工裝備表面防腐處理裝置研發(fā)與應(yīng)用可行性報告(已修改)
2025-06-08 13:19 本頁面
【正文】 1 環(huán)保型海工裝備表面防腐處理裝置研發(fā)與應(yīng)用 省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目 可行性分析報告 一、立項依據(jù) （一）項目的目的及意義 隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，油氣資源短缺問題日益嚴重，對外進口依賴程度逐年提高，因此確保油氣資源安全穩(wěn)定供應(yīng)已經(jīng)成為國家能源安全戰(zhàn)略的核心，其中立足國內(nèi)油氣資源勘探開發(fā)是國家能源戰(zhàn)略的重點。近年來，我國海上石油產(chǎn)量一直穩(wěn)步增長，占全國石油總產(chǎn)量的比重從 20xx 年的 %升至 20xx 年的 11%。 據(jù)專家推測，整個南海的石油地質(zhì)儲量大致在 230 億 300億噸之間，約占我國總資源量的三分之一，而 且天然氣資源量為 50萬億方，屬于世界四大海洋油氣聚集中心之一，有“第二個波斯灣”之稱。廣東省擁有漫長的 南海 海岸線，海洋石油資源豐富 ，中海油的湛江分公司及深圳分公司均在廣東境內(nèi) 。 因此 ， 廣東省將在未來海洋油氣資源開發(fā)扮演重要的角色，同時也是主要的受益省份。 海洋石油資源開發(fā)的關(guān)鍵在于海洋工程裝備。盡管部分骨干企業(yè)已經(jīng)初步形成功能模塊設(shè)計建造、總裝設(shè)計建造和調(diào)試的能力，但就整體而言，我國的海洋工程裝備仍在全球?qū)俚谌蓐牐c歐美企業(yè)、韓國及新加坡企業(yè)相比，仍有不小的差距，這嚴重地制約了我國深海油氣田的開采。由工信部 負責(zé)制定的《“十二五”期間海洋工程裝備發(fā)展規(guī)劃》已基本草擬完畢，即將推出，其中對于中國海洋石油開發(fā)利用的相關(guān)裝備制造等做了明確細致的規(guī)劃。海洋工程裝備業(yè)涉及到的行業(yè)包括海洋油氣開發(fā)、海工平臺制造、配套設(shè)備制造、油氣開采服務(wù)以及設(shè)備設(shè)計總承等?！笆濉币?guī)劃期間，海洋工程裝備制造業(yè)將作為國家新興支柱產(chǎn)業(yè)培育的重點領(lǐng)域，必定迅猛發(fā)展，由此催生了海洋防腐產(chǎn)業(yè)巨大的市場需求。我國海洋防腐領(lǐng)域唯一的工程院院士侯保榮在題為《海洋與海洋腐蝕》的報告中指出，海洋腐蝕造成的損失比地震、火災(zāi)、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的 6 倍還多?！案鶕?jù)國際通行方法計算，我國 20xx年因腐蝕所造成的經(jīng)濟損失超過 9000 億元人民幣，而這一數(shù)字在 20xx 年超過 1萬億元人民幣。我們每一個中國人每年要為腐蝕損失承擔(dān) 700 元人民幣的代價。而其中海洋腐蝕占有很大的比例?！焙畋s指出，“如果采取有效的防護措施， 2 腐蝕損失將能減少 25%～ 40%?！币虼耍l(fā)展海洋防腐產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國家重大的戰(zhàn)略需求。 磷化工藝 是海工裝備中如鉆井套管等合金鋼構(gòu)件表面防腐處理的傳統(tǒng)工藝。磷化處理固然有諸多優(yōu)點，但也存在很多其自身無法克服的弊端：能耗高、污染較嚴重、含有害重金屬、廢水 處理較困難、容易結(jié)渣等一系列問題。 磷化處理污染包括磷化后的處理廢渣和處理殘留的廢液。磷化廢渣不僅含有磷酸鹽而且含有重金屬如錳、鎳等。磷化廢液也含有大量的磷酸鹽，容易造成水體富營養(yǎng)化 。隨著 社會化的健康及環(huán)保要求的不斷提高 ,在提高處理性能的同時 ,實現(xiàn)處理過程的無毒環(huán)保成為 海工裝備表面防腐 處理領(lǐng)域的主要研究方向 。因此，開發(fā)環(huán)保型海工裝備表面防腐處理裝置顯得十分迫切和必要，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。 （二）國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 磷化替代 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 近年來，國內(nèi)外對于磷化替代處理配方及 工藝研究十分活躍，目前在該研究領(lǐng)域主要有兩個方向：（ 1）改進現(xiàn)有磷化工藝但仍采用含磷配方。主要的研究工作是為亞硝酸鹽， Ni2+、 Cr6+、 Mn2+等重金屬離子尋找替代物上。（ 2）完全摒棄含磷工藝采用全新方法的研究。目前國內(nèi)外研究主要集中在硅烷偶聯(lián)劑的成膜機理上。 金屬硅烷化處理工藝是一種應(yīng)運而生的磷化的替代工藝，它利用硅烷的雙親性能（即親有機又親無機）的特性，從功能上替代磷化的耐腐蝕和提高涂層附著力的能力。上世紀 90 年代，美國開始研究硅烷化技術(shù)。由于硅烷化技術(shù)不含磷，環(huán)保性能優(yōu)越，一直是金屬處理的研究熱點。 經(jīng)過近二十年的研究，硅烷化的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，又因為其成本與磷化相當(dāng)，因此被視為金屬處理工藝的未來。國內(nèi)的硅烷技術(shù)研究經(jīng)過近幾年的奮起直追，已經(jīng)慢慢抹平了與世界先進水平的差距。 20xx 年硅烷耐酸洗技術(shù)被國內(nèi)技術(shù)專家所突破，硅烷全面替代磷化的最后一道門檻被打破，硅烷化的發(fā)展駛上了快車道，前景更加寬廣。 硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個優(yōu)點：無有害重金屬離子，不 3 含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時間短，控制簡便；處理步驟少，可省 去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用；有效提高油漆對基材的附著力；可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。 目前市場上磷化替代產(chǎn)品主要分為鋯系和硅烷系兩類。其中鋯系處理劑以德國漢高公司的 NT1型納米陶瓷處理劑為代表，雖然現(xiàn)在市面上還有其它類型的鋯系處理劑，但基本上都可以說是漢高 NT1型納米陶瓷處理劑的易名產(chǎn)品和簡單衍生產(chǎn)品。鋯系處理劑對被處理的工件材質(zhì)適應(yīng)面窄，對水質(zhì)要求高，操作不方便，因而其推廣工作不是十分順利。 硅烷系處理劑的生產(chǎn)企業(yè)主要有德國 chemetall 公司開發(fā)的 OXSILAN 系列的有機硅烷金屬處理液、 美國 ECOIL 公司（依科公司）硅烷處理劑和國內(nèi)企業(yè)華清公司 HQ20xx/8 型處理劑以及 上海光華金屬表面處理有限公司 投資成立的 安徽未來表面技術(shù)有限公司 F系列硅烷處理劑。 安徽合肥華清公司的 HQ20xx/8 型處理劑已在安徽某知名家電企業(yè)生產(chǎn)線使用，效果良好。 該企業(yè)所生產(chǎn)冰箱外殼為安徽馬鋼產(chǎn) ，板材上主要附著物為揮發(fā)性防銹油（含量為 50～ 100mg/m2），機械加工用潤滑油，灰塵雜質(zhì)等，原處理工藝為鐵系磷化工藝，其主要作用是在去除上述物質(zhì)后，在鋼板表面生成一層附著力和耐蝕性能良好的鐵系磷化膜 ，以提高后續(xù)涂裝性能。 HQ20xx/8 金屬表面微納陶瓷復(fù)合膜處理劑是一種以自主開發(fā)的復(fù)合型超支化硅烷偶聯(lián)劑 BTSE 為主要成膜物質(zhì)的新型處理劑。它不含重金屬及磷酸鹽等有害成分，能在潔凈的金屬表面形成一層致密的硅烷膜，顯著提高后續(xù)金屬涂層的附著力和耐蝕性能，克服了其它硅烷偶聯(lián)型處理劑的缺點，具有無毒、無害、無污染、常溫高效、操作簡便等多項優(yōu)點。該處理劑的典型工藝流程為：脫脂→水洗→漂洗→本產(chǎn)品處理→（水洗）→烘（吹）干→涂裝（噴塑或電泳），其中硅烷化處理時間 30s～ 5min 之間，處理溫度為常溫（即不需要加熱）。 該硅烷處理劑在冰箱外殼防腐處理的工業(yè)化實踐表明：（ 1）
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