海洋石油工程防腐涂裝的研究

劉斌 池福源 李森 屈剛 王勝來

海洋工程技術(shù)服務(wù)分公司 天津 300452

海洋工程及其油田設(shè)施的腐蝕環(huán)境最為惡劣，必須引起特別的重視。一方面需要對(duì)腐蝕進(jìn)行有效的控制，以延長(zhǎng)其使用壽命，另一方面降低了安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行成本。本文對(duì)我國(guó)海洋石油開發(fā)過程中防腐涂料的設(shè)計(jì)與施工提出了最低要求，并給出了海洋設(shè)施及相關(guān)設(shè)備施工安裝過程中防腐涂料材料的選擇、表面制備及應(yīng)用程序。并要求對(duì)保護(hù)層進(jìn)行檢查。

1 海洋石油工程概述

海上石油工程不僅具有極其復(fù)雜的工程內(nèi)容，而且具有極高的專業(yè)技術(shù)要求。因此，只有確保海上石油工程的安全穩(wěn)定應(yīng)用，才能穩(wěn)定石油生產(chǎn)。然而，海洋石油工程在實(shí)際操作中往往面臨著一個(gè)重要的問題，那就是海洋環(huán)境對(duì)海洋石油工程結(jié)構(gòu)造成的腐蝕問題。由于海洋環(huán)境的變化和復(fù)雜，海洋石油工程在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)受到腐蝕問題的影響。例如，在目前的海洋石油工程中，大氣區(qū)、飛濺區(qū)以及內(nèi)外水淹區(qū)都受到了一定程度的影響，并存在不同程度的腐蝕問題，嚴(yán)重影響了海洋石油工程的運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)海洋石油工程的腐蝕問題，如果能夠加強(qiáng)海洋環(huán)境涂層體系的建設(shè)，就可以有效地避免海洋石油工程的腐蝕，這對(duì)于海洋石油工程的正常建設(shè)具有重要意義。

2 海洋石油工程面臨的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)分析

必須保證海上石油開采的效率性的穩(wěn)定，從而確保海上石油工程的安全的信賴。因此，這不僅需要工程師的專業(yè)技能，還需要設(shè)備的安全性和耐久性。海洋環(huán)境變化復(fù)雜，受海水中眾多電解質(zhì)、海水溫度、pH值、氧氣、二氧化碳等多種海洋生物影響，特別是鋼材、鋼材等材料相對(duì)容易。周圍的環(huán)境和化學(xué)反應(yīng)逐漸發(fā)生。例如，現(xiàn)在海洋石油工程平臺(tái)上的一些設(shè)施在大氣區(qū)，一些設(shè)施在飛散區(qū)，長(zhǎng)期在海水滲水區(qū)和外水淹。不同環(huán)境因素會(huì)招致不同程度的腐蝕，進(jìn)而影響海洋石油的開采工作和安全。加強(qiáng)海洋石油工程材料涂層系統(tǒng)建設(shè)，可以避免腐蝕一系列不良影響，為海洋石油工程正常運(yùn)行發(fā)揮重要作用。為此本文分析了海洋石油工程涂料的防腐設(shè)計(jì)和施工，促進(jìn)了涂料防腐設(shè)計(jì)的實(shí)際有效應(yīng)用。

3 防腐涂裝方法措施

3.1 液體涂層

海洋結(jié)構(gòu)物涂料中液體涂料的使用主要是通過多層涂料的方式進(jìn)行的，這就保證了涂料對(duì)結(jié)構(gòu)物的充分應(yīng)用，從而有效地避免了涂料或涂料效果不良的發(fā)生。在液體涂料中，主要涂料內(nèi)容為:1．底漆。底漆是涂裝系統(tǒng)中最重要的一層，對(duì)涂裝系統(tǒng)的質(zhì)量有著很大的影響。該底漆主要通過屏蔽、電化學(xué)保護(hù)和緩釋作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)。目前，海洋石油工程底漆的應(yīng)用要求是材料中鋅粉含量不低于80%，這使得富鋅底漆材料成為目前海洋石油工程底漆的主要選擇材料。中間涂層和表面涂層。海洋結(jié)構(gòu)中間層和面漆主要為底漆提供保護(hù)層，減少氧分子和化學(xué)活性離子通過底漆邊緣的滲透，從而降低底漆的保護(hù)效果。此外，有效地應(yīng)用面漆還可以提高結(jié)構(gòu)的耐磨性、抗沖擊性、抗紫外線性等，以保護(hù)結(jié)構(gòu)。中間涂層和表面涂層材料的選擇主要根據(jù)底漆的實(shí)際情況，選擇最合適的涂層。

3.2 熱噴涂鋁

用有機(jī)密封劑包裹的熱噴涂鋁（TSA）涂層（火焰或電弧噴涂）已用于大氣環(huán)境，特別是高溫環(huán)境，如火炬臂。表面處理應(yīng)符合SSPC-SP5的要求。密封劑應(yīng)確保稀釋到足以滲透到熱噴涂鋁涂層中，并密封涂層的孔隙。封閉層與熱噴涂鋁應(yīng)有色差，便于目測(cè)。后的密封層熱噴涂鋁涂層應(yīng)用程序最好小于38μm。封層材料為溫度低于或等于120℃的雙組分環(huán)氧樹脂，溫度高于120℃的硅酮。所有的熱噴鋁涂層應(yīng)該按照NACENo．12標(biāo)準(zhǔn)施工。

3.3 不銹鋼和高鎳鉻合金涂層

對(duì)海洋大氣中的縫隙腐蝕敏感的不銹鋼應(yīng)涂以防腐涂層。不銹鋼或高鎳鉻合金的防腐涂層不應(yīng)包含超過200mg/kg的可浸出氯（根據(jù)ASTMC87116分析）。防腐涂層不應(yīng)含有金屬鋅，因?yàn)橛锌赡軐?dǎo)致液態(tài)金屬開裂。對(duì)于室內(nèi)溫度和工作溫度在60℃以下，點(diǎn)蝕系數(shù)PRE≥35的非絕緣不銹鋼，需要涂層保護(hù)。對(duì)于用于控制儀表管等的不銹鋼管，在沒有應(yīng)力的情況下，它們不能被涂覆。

3.4 氯丁橡膠涂層

立管浪濺區(qū)涂層系統(tǒng)在海洋石油工程中，400μm領(lǐng)域涂防腐涂層系統(tǒng)+13毫米抵抗一般選用氯丁橡膠機(jī)械損傷引起的船舶和海上浮動(dòng)對(duì)象。當(dāng)該防腐涂料的設(shè)計(jì)壽命超過30年時(shí)，要求使用25毫米以上的氯丁橡膠防腐涂料。該系統(tǒng)在南海工程和渤海工程中得到了廣泛的應(yīng)用。需要注意的是，由于氯丁橡膠在現(xiàn)場(chǎng)施工中很難硫化，施工過程中有必要避免現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)。

3.5 典型涂層系統(tǒng)

①碳鋼大氣區(qū)涂裝系統(tǒng)。由于大氣區(qū)碳素鋼溫度的不同，涂層、涂層材料和干膜厚度都受此影響，并有不同程度的變化。為了使碳鋼大氣涂層系統(tǒng)達(dá)到高質(zhì)量，對(duì)碳鋼材料進(jìn)行了分析，選擇了合適的含鋅涂層，以確保所選擇的涂層是保護(hù)碳鋼而不是腐蝕碳鋼。根據(jù)大氣區(qū)溫度，確定涂層和干膜厚度，從而使涂層科學(xué)合理。②不銹鋼大氣區(qū)涂裝系統(tǒng)。海洋環(huán)境中的不銹鋼應(yīng)涂覆以防止縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂。在不銹鋼大氣區(qū)涂裝系統(tǒng)的混凝土施工過程中，根據(jù)不銹鋼材料選擇涂裝層、涂裝層、干膜厚度、大氣區(qū)溫度等，然后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，海洋石油工程防腐涂料的研究將不斷發(fā)展。各種防腐涂料研究機(jī)構(gòu)和涂料使用單位的經(jīng)驗(yàn)還不夠。為了保證海洋工程的順利進(jìn)行，在涂料的使用過程中不斷研究新的涂料技術(shù)也是十分必要的。該設(shè)備符合使用要求。目前，防腐涂料最重要的問題是防腐老化問題。其關(guān)鍵在于涂料的日常維護(hù)、涂料的涂裝工藝、施工質(zhì)量保證的控制等。每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響油漆的使用壽命。這些問題需要使用單位。特別注意施工單位，避免造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失。