海洋工程裝備重防腐涂料的應用研究

吳平平，陳 峰

0 引言

海洋工程裝備的防腐蝕工藝處理技術在近些年高速的發展與更新，尤其是重防腐涂料的廣泛應用，為海洋資源生產行業的發展提供了可靠的保障，重防腐涂料其實就是比常規涂料更具防腐性，能夠在嚴苛的環境中保證長期防腐蝕效果的一種涂料，在海洋工程裝備生產中，重防腐涂料的應用能夠提升設備對運行環境中高濕高鹽等腐蝕因素的抵抗能力，使海洋工程裝備能夠更長久地為海洋資源保護與開發工作提供服務。

1 海洋環境存在強腐蝕性

海洋環境存在多種強腐蝕因素，鋼結構裝備在海洋環境中運行發生腐蝕可以根據其所處環境進行分類，即包括四類：其一是海泥區，這一區域對裝備造成腐蝕的因素與海泥區的土壤有莫大的關系，則是由于海泥中大多還有較多鹽分和腐殖質，而同時由于海水滲透、浸潤也會給設備造成腐蝕，因此其腐蝕行為兼有土壤與海水雙重腐蝕的特點。其二是海水浸沒區，在這一區域內鋼結構裝備需要長期在海水中運行，海水的浸泡作用致使鋼鐵裝置發生腐蝕的過程與海水溫度和鹽度、海洋溶氧量與海生物等多重因素相關。其三是潮差浪濺區，在這一區域內服役的海洋工程裝備需要面對的問題就是，這一區域氧氣充足，氧化作用會助推腐蝕過程，并且海浪與其中的泥沙會對轉變防護層造成沖撞和破壞，從而使腐蝕過程加速。最后是海洋大氣區，在這個區域運行的海洋工程設備要面對濕度較大且含鹽量高的大氣環境，非常容易發生電解質反應，推動電化學腐蝕的發生，通常在海洋大氣區長期運行的鋼結構裝備比內陸同緯度地區運行時會發生速度快四倍以上的腐蝕。

2 海洋工程裝備重防腐涂料的應用

2.1 海洋工程裝備上常用的重防腐涂料

在當前由于海洋工程裝備生產技術的不斷提升，裝備服役時間日益增長、防腐涂料的相應漆膜厚度要求也就有所增加，但漆膜的形成與樹脂性能相關，如果涂料具有較高的附著力與較好的成膜性，就比較容易形成厚度合適的漆膜，而環氧樹脂可以與多種樹脂、填料和助劑混溶配制成多種重防腐涂料，因此環氧樹脂涂料是目前海洋工程防腐中最主要的涂料。對于飛濺區的重防腐涂層而言，該區域長期經受海浪的拍打和生產作業中外物的碰撞，一至兩年就需要進行維護。然而在水下進行涂層修復難以保證施工質量，達不到預期效果，因此飛濺區的涂層還應具有較強的抗沖擊能力。飛濺區較常用的重防腐涂層主要為高強度環氧涂層或是厚膜型環氧玻璃鱗片涂層。厚膜型環氧玻璃鱗片涂料是在環氧樹脂內增加玻璃鱗片或玻璃絲，玻璃鱗片的添加可增強涂層的屏蔽性能和機械強度，使涂料具有抗滲透力強、涂層收縮率低、抗熱沖擊性能優異等特點，局限性在于漆膜較硬難以修復，施工時要求一次性成膜。目前英國的IP，丹麥的Hempel，挪威的Jotun等幾家大公司推出的長效防腐涂料產品占據了我國海洋防腐涂料的主要市場。在眾多的重防腐涂料產品中，Jotun公司的聚酯漆不同于其他含玻璃鱗片環氧漆，是一種快速固化型耐磨聚酯玻璃鱗片厚漿涂料，防腐效果可達30年以上免維護。該產品在挪威Ekofisk油田鉆井平臺樁腿飛濺區已有30年工程應用先例，適用于離岸海洋工程大型鋼鐵結構物，流體物資（油、氣、水）運輸的海底管道、建筑外墻以及橋梁的飛濺區或是無法進行涂層維護的區域。

2.2 海洋工程裝備中所用的聚氨酯重防腐涂料

這種聚氨酯涂料是全固態的，其應用過程需將多元醇和另一組分——多異氰酸酯互相混合，使之發生反應形成聚氨酯涂層，其反應過程較為迅速，形成的漆膜能夠達到一毫米厚，反應為高分子材料的聚合過程，因此會放熱，在冬季及需要快速完成防腐處理的環境應用較多，聚氨酯重防腐涂料具有應用適應性較強、更加環保且具有較強附著力與耐磨性、耐腐蝕壽命特別長（甚至長達50年）等諸多優點，純固態聚氨酯重防腐涂料在海洋石油平臺和儲油罐等裝備中的應用非常廣泛，且很多船舶也都使用這種涂料進行防腐，美國海軍將純固態聚氨酯重防腐涂料應用于美國海軍軍艦中，并將其與聚脲涂料和傳統的聚氨酯涂層技術進行了防腐試驗對比，發現純固態聚氨酯重防腐涂料遠比其他兩者防腐性能優秀得多，這是由于不論是彈性聚氨酯涂層還是脲彈性體涂層，其形成的分子結構都是線性的，沒有什么相交關聯度，雖然涂層耐沖擊、韌性好，但其附著力和耐腐蝕能力就較差了，而固態結構性聚氨酯涂層則由于涂料分子間交聯度高，耐腐蝕能力非常好，更加符合海洋工程裝備的防腐需要。

2.3 海洋工程裝備中所用的氟碳重防腐涂料

氟碳涂料是一種改性氟樹脂，它作為新型涂料具有較高的耐久性，并且因為氟碳涂料中存在鍵能超強的碳氟鍵，保證了氟碳涂料在穩定性上的表現，這一高能鍵的存在還使得氟碳涂料比聚酯涂料等具有更強的耐腐蝕性能和耐磨性能，海洋運行環境非常嚴酷，氟碳涂料可以保護設備運行長達20年后外涂層依然完好，其防腐表現非常優良，在海洋工程的鋼結構防護中，氟碳涂料是非常好的防腐涂料選擇，同時由于氟碳涂料還有具有非常好的耐酸堿和化學品腐蝕的性能，因此在需要保護船艙不受液體腐蝕的部位也可以應用這種防腐涂料。

3 結束語

總之，海洋是巨大的資源寶庫，向海洋進發、開發與保護海洋各種資源的過程中，少不了海洋工程裝備的幫助，但長期在海洋環境中服役的海洋工程裝備常要面臨巨大的腐蝕威脅，只有通過高效的防腐處理才能提升海洋裝備對海水環境的抵抗力，保證海洋裝備的運行可靠性，利用重防腐涂料的保護作用可以使海洋工程裝備的抗腐蝕能力大大提升，在實際工作中要不斷進行技術優化和創新，以提升海洋裝備所需的重防腐涂料生產技術，用高質量的涂料產品取代處于壟斷地位的歐美涂料產品，為我國海洋資源的開發與保護貢獻力量。

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