海洋钻井平台推进器表面涂层摩擦学特性研究
发布时间：2021-05-21 10:17
海洋石油气资源的大规模开采极大的缓解了我国能源短缺的现状,作为主要的开采设备,钻井平台性能的可靠性受到人们的广泛关注。在恶劣的海洋环境中,处于海水全浸区的钻井平台推进器在海水的冲蚀下,产生严重的摩擦磨损,同时推进器还会受到海水的腐蚀,以及海洋生物的附着污损,严重影响推进器的使用寿命。在推进器表面制备防护涂层是目前对其进行防护的主要措施,其中Zn-Al系列涂层是目前使用最为广泛的金属防护涂层。一方面,在基体表面制备涂层可以产生机械隔绝,分隔基体与海水;另一方面,涂层通过自身的性质延缓或降低环境产生的破坏。虽然Zn-Al系列涂层目前在海洋防护领域已经取得了长足的发展,但是为了更好的适应钻井平台工作周期长、返厂维护困难等问题,本文通过研究发现,Mg与Zn、Al的腐蚀产物更加致密、均匀,对腐蚀介质具有优良的隔绝作用;二氧化钛在光照条件下可以发生催化作用,分解蛋白质和有机物,起到防污的作用。因此本文使用冷喷涂设备在推进器表面制备Zn-35Al与Zn-35Al-5Mg-15TiO2涂层,并通过一系列试验对不同涂层的摩擦学特性、防污耐腐蚀性能进行研究。涂层制备前,为了使材料颗粒...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 推进器简介
1.3 涂层失效形式
1.3.1 摩擦磨损破坏形式
1.3.2 海水腐蚀破坏形式
1.3.3 海洋生物附着污染形式
1.4 防护涂层研究现状
1.4.1 金属涂层摩擦学特性研究现状
1.4.2 金属涂层耐腐蚀性研究现状
1.4.3 TiO_2涂层防污性能研究现状
1.5 涂层制备工艺研究现状
1.6 课题主要研究内容
1.7 技术路线
第二章 海洋钻井平台推进器表面涂层的制备与表征
2.1 引言
2.2 推进器表面涂层制备工艺
2.3 推进器表面涂层制备与表征方案
2.4 粉末粒度分析
2.5 粉末形貌分析
2.6 推进器表面涂层的形貌分析
2.7 推进器表面涂层的力学性能测试
2.7.1 结合力测试
2.7.2 厚度测试
2.7.3 显微硬度测试
2.8 本章小结
第三章 钻井平台推进器表面涂层的摩擦学特性研究
3.1 引言
3.2 试验设备
3.3 推进器表面涂层干摩擦磨损试验
3.4 推进器表面涂层腐蚀磨损试验
3.4.1 腐蚀磨损试验
3.4.2 恒电位摩擦磨损试验
3.5 涂层的摩擦磨损机理分析
3.6 本章小结
第四章 钻井平台推进器表面涂层的腐蚀、防污特性研究
4.1 引言
4.2 试验设备与试剂
4.3 推进器表面涂层腐蚀特性研究
4.3.1 动态盐水全浸试验
4.3.2 电化学测试
4.4 推进器表面涂层防腐机理分析
4.5 推进器表面涂层防污特性研究
4.6 推进器表面涂层防污机理分析
4.7 本章小结
第五章 钻井平台推进器仿真分析
5.1 引言
5.2 推进器三维建模
5.3 模态分析
5.4 流场分析
5.4.1 参数计算
5.4.2 流场的建立与网格划分
5.4.3 结果分析
5.5 推进器关键部件静力学分析
5.5.1 网格划分与设置约束
5.5.2 结果分析
5.6 涂层静力学分析
5.6.1 网格划分与设置约束
5.6.2 结果分析
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式钻井平台螺旋桨修复技术的应用研究进展[J]. 王坤坤,王守仁,杨学峰,杨丽颖. 山东科学. 2018(06)
[2]Al-Mg2Si复合涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能研究[J]. 范春,龙威,周小平. 表面技术. 2018(04)
[3]纳米颗粒增强TiO2涂层的制备及其防污性能[J]. 张彦彦,赵文杰,周成旭,吴英豪,曹辉亮,崔平. 中国表面工程. 2017(06)
[4]舰船螺旋桨用涂层技术研究进展[J]. 石绪忠. 腐蚀科学与防护技术. 2017(02)
[5]海洋飞溅区钢结构的防腐蚀技术[J]. 王焕焕,杜敏. 腐蚀科学与防护技术. 2015(05)
[6]金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展[J]. 杨家东,许凤玲,侯健,蔺存国,陈守刚. 装备环境工程. 2015(01)
[7]国内船舶防污底漆现状及建议[J]. 王卫学. 中国水运. 2014(10)
[8]TiO2纳米颗粒增强无铬锌铝涂层的组织及耐蚀性[J]. 吴小凤,姚正军,魏东博,张平则,罗西希,朱俊谋,冯立新,尹国贤. 材料热处理学报. 2014(S1)
[9]第四代半潜式钻井平台动力定位系统设计简介[J]. 王磊,徐新年,林广林. 山东工业技术. 2014(09)
[10]电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状[J]. 黄钰,程西云. 热加工工艺. 2014(04)
博士论文
[1]退火及表面纳米化对冷喷涂Zn-Al涂层与IF钢基体结合性能的影响研究[D]. 梁永立.中国科学技术大学 2017
[2]有机硅氟低表面能防污涂料的制备和表征[D]. 桂泰江.中国海洋大学 2008
[3]Zn-Al-Mg-RE涂层与舰船涂料的协同性及其构建的复合涂层的耐蚀机理研究[D]. 付东兴.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于船舶压载舱防腐的冷喷涂锌铝涂层制备及性能研究[D]. 邢龙森.集美大学 2017
[2]ZnAlMg涂层组织结构及性能的研究[D]. 刘玉栋.西安石油大学 2016
[3]海洋污损生物环境下钙质层对Q235碳钢腐蚀行为影响研究[D]. 汪江伟.中国海洋大学 2015
[4]锌铝涂层在典型模拟海洋环境下的腐蚀行为研究[D]. 苏欣.武汉理工大学 2015
[5]电弧喷涂Al-Zn-Si合金涂层的制备及耐海洋腐蚀性能研究[D]. 王珂.南京航空航天大学 2015
[6]锌铝复合涂层的耐蚀性能及失效行为研究[D]. 杨懿.武汉理工大学 2014
[7]等离子喷涂Al2O3/Al2O3-TiO2增强铝基和镍基涂层的摩擦学及腐蚀性能[D]. 易祥.哈尔滨工业大学 2013
[8]有机硅环氧复合改性聚氨酯富锌防腐涂料的研制[D]. 周华利.辽宁工程技术大学 2012
[9]氧化亚铜的制备、表征及其氧化动力学[D]. 于振花.中国海洋大学 2005
本文编号：3199532
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 推进器简介
1.3 涂层失效形式
1.3.1 摩擦磨损破坏形式
1.3.2 海水腐蚀破坏形式
1.3.3 海洋生物附着污染形式
1.4 防护涂层研究现状
1.4.1 金属涂层摩擦学特性研究现状
1.4.2 金属涂层耐腐蚀性研究现状
1.4.3 TiO_2涂层防污性能研究现状
1.5 涂层制备工艺研究现状
1.6 课题主要研究内容
1.7 技术路线
第二章 海洋钻井平台推进器表面涂层的制备与表征
2.1 引言
2.2 推进器表面涂层制备工艺
2.3 推进器表面涂层制备与表征方案
2.4 粉末粒度分析
2.5 粉末形貌分析
2.6 推进器表面涂层的形貌分析
2.7 推进器表面涂层的力学性能测试
2.7.1 结合力测试
2.7.2 厚度测试
2.7.3 显微硬度测试
2.8 本章小结
第三章 钻井平台推进器表面涂层的摩擦学特性研究
3.1 引言
3.2 试验设备
3.3 推进器表面涂层干摩擦磨损试验
3.4 推进器表面涂层腐蚀磨损试验
3.4.1 腐蚀磨损试验
3.4.2 恒电位摩擦磨损试验
3.5 涂层的摩擦磨损机理分析
3.6 本章小结
第四章 钻井平台推进器表面涂层的腐蚀、防污特性研究
4.1 引言
4.2 试验设备与试剂
4.3 推进器表面涂层腐蚀特性研究
4.3.1 动态盐水全浸试验
4.3.2 电化学测试
4.4 推进器表面涂层防腐机理分析
4.5 推进器表面涂层防污特性研究
4.6 推进器表面涂层防污机理分析
4.7 本章小结
第五章 钻井平台推进器仿真分析
5.1 引言
5.2 推进器三维建模
5.3 模态分析
5.4 流场分析
5.4.1 参数计算
5.4.2 流场的建立与网格划分
5.4.3 结果分析
5.5 推进器关键部件静力学分析
5.5.1 网格划分与设置约束
5.5.2 结果分析
5.6 涂层静力学分析
5.6.1 网格划分与设置约束
5.6.2 结果分析
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式钻井平台螺旋桨修复技术的应用研究进展[J]. 王坤坤,王守仁,杨学峰,杨丽颖. 山东科学. 2018(06)
[2]Al-Mg2Si复合涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能研究[J]. 范春,龙威,周小平. 表面技术. 2018(04)
[3]纳米颗粒增强TiO2涂层的制备及其防污性能[J]. 张彦彦,赵文杰,周成旭,吴英豪,曹辉亮,崔平. 中国表面工程. 2017(06)
[4]舰船螺旋桨用涂层技术研究进展[J]. 石绪忠. 腐蚀科学与防护技术. 2017(02)
[5]海洋飞溅区钢结构的防腐蚀技术[J]. 王焕焕,杜敏. 腐蚀科学与防护技术. 2015(05)
[6]金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展[J]. 杨家东,许凤玲,侯健,蔺存国,陈守刚. 装备环境工程. 2015(01)
[7]国内船舶防污底漆现状及建议[J]. 王卫学. 中国水运. 2014(10)
[8]TiO2纳米颗粒增强无铬锌铝涂层的组织及耐蚀性[J]. 吴小凤,姚正军,魏东博,张平则,罗西希,朱俊谋,冯立新,尹国贤. 材料热处理学报. 2014(S1)
[9]第四代半潜式钻井平台动力定位系统设计简介[J]. 王磊,徐新年,林广林. 山东工业技术. 2014(09)
[10]电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状[J]. 黄钰,程西云. 热加工工艺. 2014(04)
博士论文
[1]退火及表面纳米化对冷喷涂Zn-Al涂层与IF钢基体结合性能的影响研究[D]. 梁永立.中国科学技术大学 2017
[2]有机硅氟低表面能防污涂料的制备和表征[D]. 桂泰江.中国海洋大学 2008
[3]Zn-Al-Mg-RE涂层与舰船涂料的协同性及其构建的复合涂层的耐蚀机理研究[D]. 付东兴.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]基于船舶压载舱防腐的冷喷涂锌铝涂层制备及性能研究[D]. 邢龙森.集美大学 2017
[2]ZnAlMg涂层组织结构及性能的研究[D]. 刘玉栋.西安石油大学 2016
[3]海洋污损生物环境下钙质层对Q235碳钢腐蚀行为影响研究[D]. 汪江伟.中国海洋大学 2015
[4]锌铝涂层在典型模拟海洋环境下的腐蚀行为研究[D]. 苏欣.武汉理工大学 2015
[5]电弧喷涂Al-Zn-Si合金涂层的制备及耐海洋腐蚀性能研究[D]. 王珂.南京航空航天大学 2015
[6]锌铝复合涂层的耐蚀性能及失效行为研究[D]. 杨懿.武汉理工大学 2014
[7]等离子喷涂Al2O3/Al2O3-TiO2增强铝基和镍基涂层的摩擦学及腐蚀性能[D]. 易祥.哈尔滨工业大学 2013
[8]有机硅环氧复合改性聚氨酯富锌防腐涂料的研制[D]. 周华利.辽宁工程技术大学 2012
[9]氧化亚铜的制备、表征及其氧化动力学[D]. 于振花.中国海洋大学 2005
本文编号：3199532
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