海洋平臺的腐蝕及防腐技術(shù)

1、海洋平臺的腐蝕及防腐技術(shù)摘要 :概括了海洋平臺不同區(qū)域的腐蝕環(huán)境和腐蝕規(guī)律 ,對海洋平臺重防腐涂料的選擇要求及配套體系進行簡要敘述。針對海洋平臺的長效防腐防護要求 ,介紹了幾種具有長效的防腐材料和防腐技術(shù)特點 ,包括海洋平臺熱噴涂長效防腐蝕技術(shù)、加保護技術(shù)、洋平臺樁腿防腐套包縛技術(shù)等 ,為我國對海洋平臺長效防腐防護技術(shù)的研究提供參考。關(guān)鍵詞 :海洋平臺 ;防腐 ;熱噴涂 ;鋅加技術(shù) ;防腐套海洋平臺是一種海上大型工程結(jié)構(gòu)物。其鋼結(jié)構(gòu)長期處于鹽霧、潮氣和海水等環(huán)境中 ,受到海水及海生物的侵蝕 ,而產(chǎn)生劇烈的電化學(xué)腐蝕。腐蝕嚴重影響海洋平臺結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能 ,從而影響到海洋平臺的使用安全。而且由

2、于海洋平臺遠離海岸 ,不能像船舶那樣定期進塢維修保養(yǎng) ,因此海洋平臺的建造者及使用者都非常重視海洋平臺的防腐問題。如何對海洋平臺結(jié)構(gòu)進行長效防腐 ,以及開發(fā)研究海洋平臺結(jié)構(gòu)長效防腐的新材料、技術(shù)及新工藝都具有十分重要的意義。1海洋平臺的腐蝕規(guī)律1 . 1海洋環(huán)境的腐蝕區(qū)域界定海洋平臺的使用環(huán)境極其惡劣 ,陽光暴曬、霧、浪的沖擊、雜的海水體系、境溫度和濕度變化及海洋生物侵蝕等使得海洋平臺腐蝕速率較快。海洋平臺在不同的海洋環(huán)境下 ,腐蝕行為和腐蝕特點會有比較大的差異。因此要對海洋平臺結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中腐蝕區(qū)域的腐蝕情況進行分析和界定 ,才能針對性地提出有效的保護措施。根據(jù)海洋環(huán)境、蝕特點和平均腐蝕率

3、不同 ,海洋平臺在海洋環(huán)境中可分為海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)和全浸區(qū) 3大區(qū)域。為了更好地分析海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕情況 ,許多研究者又將飛濺區(qū)分為飛濺區(qū)和潮差區(qū) ,全浸區(qū)分為海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū) ,即分成 5大腐蝕區(qū)域1 . 2海洋鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況海洋大氣區(qū) :海洋大氣區(qū)海鹽粒子使腐蝕加快 ,干燥表面與含鹽的濕膜交替變換形成物理、學(xué)和電化學(xué)作用影響金屬腐蝕。飛濺區(qū) :在海洋環(huán)境中腐蝕最嚴重的部位是在平均海潮以上的飛濺區(qū)。由于經(jīng)常成潮濕表面 ,表面供氧充足 ,無海生物污損。長時間潤濕表面與短時間干燥表面的交替作用和浪花沖刷 ,造成物理與電化學(xué)為主的腐蝕破壞 ,且破壞最大。潮差區(qū) :鋼結(jié)構(gòu)在潮差區(qū)的腐蝕為

4、最低 ,甚至小于海水全浸和海底泥土的腐蝕率。在平均低潮位以下附近區(qū)域的腐蝕出現(xiàn)一個峰值 ,這是因為鋼樁在海洋環(huán)境中 ,隨著潮位的漲落 ,在水線上方濕潤的鋼鐵表面供氧總量比水線下方的浸在海水中的鋼結(jié)構(gòu)表面要充分得多 ,且彼此構(gòu)成一個回路 ,由此成為一個氧濃度差宏觀腐蝕電池。腐蝕電池中富氧區(qū)為陰極 ,即潮差區(qū) ;相對缺氧區(qū)為陽極 ,即平均低潮位水線下方的區(qū)域?？偟男Ч钦麄€潮差區(qū)中每一點分別受到了不同程度的陰極保護。而在平均低潮位以下則經(jīng)常作為陽極而出現(xiàn)的腐蝕峰值。水全浸區(qū) :在海水全浸區(qū)的腐蝕中 ,淺海腐蝕可能比海洋大氣中更迅速 ,深海區(qū)的氧含量往往比表層低得多 ,水溫近于 0,腐蝕較輕。海底泥

5、土區(qū) :存在硫酸鹽和還原菌等細菌 ,海底沉積物的來源及特征不一。受海水影響少 ,且溫度低 ,腐蝕程度小 ,只是在海流作用交界處有一定腐蝕。2海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)的涂料防腐技術(shù)海洋平臺長期處于惡劣的腐蝕環(huán)境中 ,使用期間維修困難 ,因此在防腐蝕技術(shù)上規(guī)定只能使用高性能重防腐涂料。海洋平臺使用的幾種重防腐涂料各具下列特點 :(1)富鋅底漆 :要求含高比例鋅粉的涂料 ,同時要求與基材附著力強。富鋅底漆作用之一是起陰極保護 ,另外當涂層中有破壞或不連續(xù)時 ,鋅粉可以起犧牲陽極作用而保護基材。富鋅底漆一般采用無機富鋅底漆、氧富鋅底漆等。(2)中間漆 :中間漆要求綜合防腐能力強 ,中間漆的特點是含高效的防銹材料

6、或防滲透材料 ,如顆粒狀或鱗片狀鋅粉、璃鱗片、銹鋼鱗片、米級的鈦粉等為主的屏蔽型和陰極保護型涂料及各種新型緩蝕型涂料等等。(3)面漆 :面漆的作用是為底漆和中間漆提供一個保護層 ,減緩和限制水氣、及化學(xué)活性離子的滲入。還要求有抗沖擊性、老化性和抗溶性等。面漆一般采用氯化橡膠、烯樹脂、氨酯或丙烯樹脂涂料等。另外 ,重防腐涂料要獲得良好的防腐效果 ,還需要注意多方面的因素 ,包括基材的表面處理、高品質(zhì)涂料、理的涂層體系、界施工條件、層施工的質(zhì)量控制等。目前重防腐涂料主要還是使用在海洋平臺的大氣區(qū)3海洋平臺結(jié)構(gòu)的幾種長效防腐技術(shù)對于海洋平臺各個區(qū)域的防腐 ,目前除了以防腐涂層與陰極保護或外加電流陰極

7、保護系統(tǒng)配套外 ,還在海洋平臺上使用其他具有長效防腐的技術(shù) ,包括平臺熱噴涂長效防腐蝕技術(shù) ,鋅加保護技術(shù)、臺樁腿防腐套包縛技術(shù)等。3 . 1海洋平臺熱噴涂防腐技術(shù)熱噴涂技術(shù)在海洋平臺鋼鐵構(gòu)件的應(yīng)用已有很久的歷史了。熱噴涂鋅、及其合金涂層在國外海洋平臺鋼鐵構(gòu)件上都有成功應(yīng)用實例, 實例表明 :熱噴涂鋅鋁及其合金涂層已成為一種成熟的防腐技術(shù) ,經(jīng)過適當封閉的熱噴鋅鋁涂層在常溫和高溫下對處于飛濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出優(yōu)良的防腐蝕性能.熱噴涂鋁涂層在海洋平臺中最大應(yīng)用工程是 1984年建造的 Hot to n張力腿平臺。該平臺設(shè)計壽命 50年。其使用 8年后 ,在飛濺區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象和褐色滲漏效應(yīng)。厚

8、度測量表明 ,平臺安裝后涂層厚度沒有減少 ,說明了海洋平臺噴涂鋅鋁金屬覆蓋層的防腐蝕效果十分明顯 ,即使表面有機涂層脫落也會保護基體免遭腐蝕。同時經(jīng)試驗表明 ,200m厚的熱噴鋅鋁涂層對鋼結(jié)構(gòu)在飛濺區(qū)的防護壽命可以確保超過 30年。對于海洋平臺使用的高強度鋼制件來說 ,噴涂鋁及鋁合金涂層不僅可提供一種鋁屏蔽層 ,而且一旦涂層受到破壞 ,還可以作為犧牲陽極保護所出現(xiàn)的漏涂區(qū)。在涂層上可涂覆封閉涂料 ,以封閉鋁及鋁合金涂層的孔隙 ,從而改進涂層性能 ,延長其總的使用壽命。我國的熱噴涂防腐技術(shù)起步較晚 ,目前用在海洋平臺防腐還處于試驗階段 ,有待進一步發(fā)展和推廣應(yīng)用。3 . 2海洋平臺鋅加保護技術(shù)鋅加保護是一種優(yōu)質(zhì)便捷的鋼結(jié)構(gòu)防腐保護方法 ,鋅加保護對基體材料擁有陰極保護和屏蔽保護雙重作用。鋅加保護技術(shù)具有優(yōu)異的防腐性能在于鋅加鍍鋅涂層干膜中含鋅量達 96 % ,產(chǎn)品中鋅粉純度高達99. 995 %以上。鋅加保護還具備獨特的重融性 ,新的鋅加涂層與原有的鋅加鍍層可完全融合 ,便于維修補涂。鋅加保護與傳統(tǒng)有機涂料相比 ,具有很強的陰極保護作用并且可以作為良好的底層 ,其耐腐蝕能力高于常規(guī)的富鋅底漆 56倍 ,防腐保護年限可達到 2530年。在海洋平臺全浸區(qū)的腐蝕程度比大氣區(qū)嚴重 ,但比飛濺區(qū)要輕。全浸區(qū)一般采用陰極保護或涂料