凿岩台车海水腐蚀情况分析及防腐方案设计

1 研究背景

金属材料腐蚀主要是长期受到环境影响,在化学或电化学的作用下使结构出现变质和破坏。我国黄金矿山主要集中在胶东半岛莱州湾地区,其中较为知名的有山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿、焦家金矿,以及招金矿业股份有限公司大尹格庄金矿、夏甸金矿等。因为矿山距海湾较近,且部分金矿的矿脉延伸至海底,以山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿为例,大部分矿山深入海底,需要进行地下工作,井壁渗漏的咸水沿壁而流,呈滴淋状态,导致凿岩台车等采矿设备长时间受巷道海水的腐蚀,出现故障频发的情况,严重影响了矿山企业的生产。

2 项目概况

三山岛金矿位于莱州湾畔,距海岸线约1km,其矿脉在海平面以下,矿区已下挖至地下约1km处,勘探矿物储量约为500t,属于超大型金矿。

整个矿区巷道不断有海水渗入,巷道中的水除包含海水成分外,还包括以铲运机、铰卡为主的运输设备产生的尾气和爆破产生的烟尘,空气腐蚀性强于海水,对设备防护提出了更高的要求。

3 凿岩台车海水腐蚀情况

3.1 某国产品牌A凿岩台车海水腐蚀情况

经现场调研,由于井下工作环境恶劣,不同品牌的凿岩台车均出现腐蚀现象,通过与三山岛金矿的施工人员进行沟通,了解到某国产品牌A凿岩台车施工巷道的顶部存在大量落水,成分与海水接近,因此A凿岩台车一直受高盐水分环境的影响,整车结构件、外露电气元件、液压油缸和水路元件等零部件均严重锈蚀。某国产品牌A凿岩台车海水腐蚀情况如图1所示。

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▲图1 某国产品牌A 凿岩台车海水腐蚀情况

3.2 某国产品牌B凿岩台车海水腐蚀情况

在相同巷道中,某国产品牌B凿岩台车的腐蚀情况较轻,其结构件出现部分腐蚀情况,具体表现为外露电气元件锈蚀(发动机电子控制单元的供电线束被海水腐蚀)、发动机舱元件部分腐蚀、操作面板按钮和旋钮的运动间隙中盐分结晶引发操作卡滞现象、前支腿位置辅助动作阀锈蚀等。某国产品牌B凿岩台车海水腐蚀情况如图2所示。

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▲图2 某国产品牌B 凿岩台车海水腐蚀情况

4 凿岩台车防腐方案

4.1 结构件防腐方案

对于断续焊及单边焊的缝隙处,应采用打胶防护工艺加以密封,避免潮气进入焊缝发生锈蚀现象。对于结构件,如车架、摆动架、臂座、钻臂、行车操纵台等,应采取底处理工艺,选用喷(抛)丸喷涂的涂装方式。

对于薄板件,如机罩、箱体(非油箱)等,应选用酸洗磷化方式进行底处理,采用电泳或喷涂的涂装方式;对于油箱类结构件,如液压油箱、柴油箱,选用酸洗磷化的方式进行底处理,采用喷涂的涂装方式。

涂料应选用双组份环氧富锌底漆+双组份环氧云铁中间漆+双组份聚氨酯面漆,电泳选择电泳底漆+双��份环氧底漆+双组份聚氨酯面漆。

4.2 标准件防腐方案

所有标准件(如螺栓、螺母、垫圈、螺钉、开口销等)应采取达克罗防腐方案,所有销轴类应采取淬火-抛光-淬火方案;所有机加工件及其表面应采取涂硬膜防锈油的方案;所有软管接头处涂抹润滑脂防腐。

4.3 外购元件防腐方案

对于台车所有的液压泵、阀、马达等液压元件,要求厂家进行表面镀锌等重度防腐处理;对于油缸缸杆,要求厂家进行镍铬复合镀,缸筒要喷涂重度防腐漆。

对于发动机、箱桥、液压元器件等外购元件,外露面须喷涂防锈黄油;对于外漏机加工面、阀块、螺栓沉孔、马达、油箱外漏机加工面、结构件缝隙等,喷涂硬膜透明防护涂层。

4.4 电气元件防腐方案

对于电气面板,可在面板的旋钮和按钮间增加硅胶防水套,加强防护,以元件与空气隔离的方式达到良好的防腐效果。

在电气线路连接方面,将台车所有的电缆更改为预制线束,同时将外露的电气元件安装在密封箱中,增加封条,以防被海水腐蚀。在台车所有外露电气元件连接位置涂抹硫化硅酮密封胶,在电器柜接线端子连接部位涂抹凡士林。在电气柜内增加加热装置,以便于在设备放置期间达到防潮效果,同时在电器柜内放置干燥剂。旋钮防护罩、电气连接部位涂抹密封胶后的防腐效果如图3所示。

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▲图3 旋钮防护罩、电气连接部位涂抹密封胶后的防腐效果示意图

4.5 水路元件防腐方案

因为地下矿山为凿岩台车供水的水源是海水,建议在水路进水口采取增加锌棒的方式,由锌棒中的锌和海水中的氯离子反应,以减缓水路元件整体的腐蚀进度。

4.6 凿岩台车整车喷涂防腐方案

针对山东区域金矿腐蚀情况,建议在实施凿岩台车整机涂装工艺流程的基础上,多喷涂一遍面漆,且对所有接头、阀块进行喷清漆处理,最终交付客户终端。

5 结束语

山东区域金矿因埋层深、温度高、腐蚀性强,为凿岩台车设备使用方带来了困扰,文章依托实际项目,调研一线施工情况,围绕海水腐蚀工况,针对整车结构件、标准件、电气元件、水路元件、整车涂装等开展防腐方案研究,并将相关方案成功应用于凿岩台车,在山东区域的施工应用达到了较好的效果,可有效解决设备经受海水腐蚀的问题。