金屬防腐蝕措施有很多種，但在金屬表面涂覆防腐涂層是目前有效、經(jīng)濟和應(yīng)用普遍的防護措施。涂層對金屬的保護原理主要包括對金屬基材的機械保護（一定程度上抵御或干擾外界破壞力）和阻絕金屬服役環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)到達金屬表面。

石油鉆采設(shè)備服役環(huán)境惡劣，其涂層要經(jīng)歷日曬、雨淋、風(fēng)沙沖擊、冷熱交替、霜露等因素的不斷侵蝕，相較于其他工程機械和鋼構(gòu)，涂層失效發(fā)生頻繁，原因也更加復(fù)雜。涂層失效將導(dǎo)致金屬防腐蝕涂層防腐能力大大減低，并引起基材腐蝕，影響石油鉆采設(shè)備的使用壽命。

涂裝作為石油裝備常用的防腐蝕手段，粉化（褪色）、侵蝕、開裂、剝落、起泡、涂層機械破損等六類失效形式是石油鉆采設(shè)備在沙漠、陸地和海洋服役環(huán)境下常發(fā)生的失效行為。

1、涂層失效類型及原因

石油鉆采設(shè)備主要處于沙漠干旱環(huán)境、陸地大氣環(huán)境和海洋潮濕環(huán)境。經(jīng)過多年統(tǒng)計，石油鉆采設(shè)備在服役期間主要發(fā)生的涂層失效類型有粉化、侵蝕、開裂、剝落、起泡、涂層機械破損（磕傷、劃傷）等六類，涂層失效形式所占比如表1中所示。

(1)涂層粉化

涂層粉化的嚴(yán)重程度與所處環(huán)境、使用年限有很大關(guān)系，同時與涂料成分中成膜物質(zhì)(主要樹脂)和顏料濃度也有較大關(guān)系。因此，學(xué)術(shù)界普遍認為：涂層老化與涂層下金屬發(fā)生腐蝕是導(dǎo)致涂層失效的主要原因，其中涂層老化是重要因素。紫外線附帶能量與一般化學(xué)鍵能量接近，長期經(jīng)受紫外線照射易導(dǎo)致分在鏈斷裂，對涂層粉化起到?jīng)Q定性作用。因此，沙漠和西部干熱地區(qū)使用的石油鉆采設(shè)備發(fā)生粉化的頻率和嚴(yán)重程度要高于其他地區(qū)。

(2)涂層侵蝕

涂層侵蝕主要表現(xiàn)為涂層的非機械磨損，嚴(yán)重時可導(dǎo)致金屬底材的裸露，使腐蝕介質(zhì)直接接觸基材，發(fā)生腐蝕。西部干熱沙漠氣候風(fēng)沙流沖蝕磨損嚴(yán)重，風(fēng)沙流速與涂層沖蝕失重重量近似呈指數(shù)關(guān)系。沙漠地區(qū)服役的石油鉆采設(shè)備在風(fēng)沙天氣，尤其是大沙塵暴天氣中，涂層被砂土和浮塵不斷沖擊導(dǎo)致涂層嚴(yán)重磨損。

(3)涂層開裂

涂層開裂是潮濕、較大晝夜溫差或海洋環(huán)境下涂層失效的主要形式，表現(xiàn)為涂層外觀發(fā)生不連續(xù)的變化。根據(jù)裂紋的長度、延展性及密集程度，可以分為細裂、小裂、深裂和龜裂。晝夜溫度變化導(dǎo)致涂層張力交替性變化是涂層的開裂原因之一，涂層老化也會導(dǎo)致涂層變薄、脆化乃至開裂。

(4)涂層剝落

涂層剝落分為層間剝離和層內(nèi)剝離，通常層內(nèi)剝離發(fā)生的情況相對較少，主要為層間剝落。根據(jù)分離層位，層間剝落又包括底層剝離和層與層剝離。

底層剝離的原因主要有兩方面，涂裝前處理較差和涂層的陰極剝離、涂裝前處理粗糙度較差、污染物清理不徹底等都會導(dǎo)致后期的底層剝離現(xiàn)象發(fā)生。

層與層剝離主要原因是涂層各道間不配套、前道涂層表面清理不徹底進行覆涂等導(dǎo)致層間附著力差。

(5)涂層起泡

涂層起泡主要發(fā)生于海洋、沼澤及淺灘地區(qū)服役的石油鉆采設(shè)備，其主要表現(xiàn)為漆膜因受底部水汽或銹蝕物頂起導(dǎo)致漆膜呈泡狀凸起；嚴(yán)重時漆膜頂破表現(xiàn)為點狀銹蝕。氣泡的發(fā)生主要與設(shè)備底材殘留水溶性鹽、金屬底材與環(huán)境溫度存在溫度梯度、底材存在未完全清理的銹蝕物等有關(guān)。

底材殘留的水溶性鹽或銹蝕物會吸收水汽并使漆膜內(nèi)外產(chǎn)生濃度差，使涂層底部水汽壓不斷升高，導(dǎo)致涂層被頂起，從而產(chǎn)生起泡現(xiàn)象。設(shè)備底材與使用環(huán)境存在溫度差導(dǎo)致里冷外熱是起泡發(fā)生的主要原因。涂層起泡的情況會伴隨涂層的逐漸老化而更容易產(chǎn)生，這是因為伴隨涂層的老化，涂層的孔隙率不斷增大，涂層電阻不斷減小，促使水汽等腐蝕介質(zhì)進入涂層底部，導(dǎo)致起泡發(fā)生。

(6)涂層機械破損

石油鉆采設(shè)備大多數(shù)零部件重量達幾噸甚至幾十噸，且很多情況下需要在野外施工，由于起吊和施工條件所限，不可避免的造成漆膜機械性外力損傷。從制造過程中的轉(zhuǎn)運、部件裝配、產(chǎn)品成套總裝試驗、發(fā)運現(xiàn)場、現(xiàn)場組裝及投入使用等都會不同程度不同范圍的造成設(shè)備涂層的機械破損，嚴(yán)重的使金屬基材裸露導(dǎo)致腐蝕發(fā)生，如果不及時處理將導(dǎo)致設(shè)備腐蝕不斷加劇，最終導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮減。

涂層機械性損傷的原因主要有三個方面：一是未采用合理的起吊工具，例如鋼絲繩與設(shè)備直接接觸起吊；二是設(shè)備未設(shè)計起吊吊耳或起吊位置不合理；三是在裝配或使用時人為磕碰或物體撞擊破損。

2、各涂層失效類型處理方法

涂層失效的及時發(fā)現(xiàn)和處理對預(yù)防和阻止因涂層防護作用失效引發(fā)的腐蝕有非常重要的意義。針對石油鉆采設(shè)備常發(fā)生的六種失效形式，在表2中詳細列舉了六類失效情況的處理方法，采取合理的修復(fù)措施以達到恢復(fù)涂層防護能力的目的。

涂層失效是一個比較復(fù)雜的問題，石油鉆采設(shè)備服役環(huán)境惡劣，沙漠、陸地常規(guī)大氣環(huán)境、海洋等各類環(huán)境因各自特點會引發(fā)不同的失效情況，涂層自身原因和外力損傷也會導(dǎo)致涂層的失效。總體來講涂層失效原因有5個方面：

（1）紫外線為主導(dǎo)的涂層老化；

（2）多風(fēng)條件下風(fēng)沙浮塵的不斷沖擊磨損；

（3）涂層體系搭配不當(dāng)；

（4）環(huán)境介質(zhì)滲透、侵蝕及誘發(fā)涂層底部腐蝕；

（5）人為或其他外力損傷。

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