海洋平臺的腐蝕及防腐關鍵技術

陳 濤

（山東海盛海洋工程集團有限公司，山東 東營 257237）

作為海上大型工程結構物，海洋平臺非常容易受海洋因素影響，如海水、鹽霧等等，從而產生較為嚴重的電化學腐蝕問題。此種問題不僅能降低其結構材料的力學性能，還能影響海洋平臺的質量和安全。并且海洋情況多變、平臺距離陸地遙遠，所以大幅增加了其維修和養護工作的難度。因此研究防腐問題，提高對防腐技術的重視程度非常重要，既能延長海洋平臺的使用壽命，還能促進防腐材料與工藝發展。

1 海洋平臺的腐蝕現狀

1.1 海洋環境腐蝕區域分析

在應用海洋平臺過程中要受多種海洋環境影響，大幅增加了平臺使用難度。在應用時如果遇到以下幾種情況就會直接增加平臺腐蝕速度，降低平臺的質量和使用壽命。首先就是遭遇暴曬、海浪的沖擊，還有海洋環境溫差與濕度變化過大、海水體系變化多樣以及生物侵蝕等等。但是在不同海洋環境影響下，平臺受腐蝕的具體情況以及特點也會不同。所以如果想要制定最為科學、合適的防腐方案，選擇最適配的防腐技術，必須詳細分析不同腐蝕區域的情況和特點。

通常情況下，根據海洋平臺在不同海洋環境中的情況，可以將其分為三種區域，這樣可以幫助專家學者與技術人員分析具體腐蝕狀況。第一種是海洋大氣區，第二種是全浸區，第三種是飛濺區。但需要注意的是，根據鋼結構腐蝕狀況，第二種區域又可以被分成海水全浸區與海底泥土區兩種，第三種區域可以被分為飛濺區與潮差區兩種[1]。

1.2 海洋環境中鋼結構腐蝕狀況分析

分析鋼結構腐蝕狀況要以上述劃分的五種海洋區域為主：

1.2.1 海洋大氣區

在此區域中因為海鹽離子較多，因此腐蝕速度非常快，在較為干燥的表面和含鹽分比例較高的濕膜相互作用而相繼產生電化學、物化反應的基礎上，增強了腐蝕效果[2]。

1.2.2 海水全浸區

在此區域中，海洋平臺的受腐蝕速度遠遠超過海洋大氣腐蝕，淺海腐蝕非常嚴重。因為深海含氧低于淺海，并且水溫也保持在零度左右，所以腐蝕效果較輕。

1.2.3 海底泥土區

此區域的主要特點是：沉積物多樣并且來源不定，存在以還原菌為主的細菌，溫度較低，因此降低了平臺受海水的影響程度，腐蝕性也比較低，唯一影響比較顯著的地方就是海流作用交接區域。

1.2.4 飛濺區

此區域的腐蝕情況非常嚴重，因為表面長期處于潮濕狀況、含氧量充足以及受海洋生物損害符程度較輕，所以在干濕交替的長期作用以及海浪侵蝕下，其電化學腐蝕現象非常明顯，并且腐蝕效果嚴重[3]。

1.2.5 潮差區

此區域的腐蝕效果最輕，甚至低于上述第二、三種腐蝕情況。通常情況下腐蝕最高值出現于平均計算最低潮位周圍區域，因為在海洋潮起潮落的過程中，鋼樁在水位上長期處于潮濕狀態的表面的含氧量多于水位下長期處于浸泡狀態的表面，并且上下兩方表面還會逐漸形成一個回路，從而構成一個低含氧度的腐蝕電池。在此電池中，含氧量高的地區就是潮差區，也可以被稱為陰極。含氧量低的地區就是陽極，也是上述所說的水線下方區域。其主要效果是：陰極會對潮差區中各區域與點進行保護，而陽極區域會出現腐蝕峰值。

2 鋼結構的涂料防腐技術分析

因為海洋平臺腐蝕情況非常嚴重且常見，維修工作很難開展，所以在應用防腐技術時一定要采用高質量的防腐涂料。

2.1 面漆防腐技術

此種技術應用面漆的主要目的是降低氧化化學活性離子和水氣的滲透程度，這樣可以增強對底漆等等的保護效果，因此在應用過程中必須不斷提高其抗老化性以及沖擊性等等。通常情況會選擇氯化橡膠、丙烯樹脂等材料，并且還需要多方面關注影響此技術的因素，例如涂料質量、應用方法與條件以及質量管控方法等等，這樣才能最大程度提高防腐成效[4]。

2.2 富鋅底漆防腐技術

應用富鋅底漆時，其選擇的涂料一定要具有高含量的鋅粉，并且還應該對基材具有較強的附著性。富鋅底漆的應用價值就是增強陰極保護性，如果涂層上產生材料性能變化、壞損等問題時，鋅粉就會通過放棄陽極作用來保障基材安全。通常情況下應該選擇無機富鋅底漆等材料。

2.3 中間漆防腐技術

在應用中間漆時會要求其防腐效果具有極強的綜合性和效率，一般情況下會選擇較為高效的防滲透、銹材料，例如玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等等，此些材料主要屬于屏蔽型材料或者緩蝕型涂料。

3 長效防腐技術分析

3.1 鋅加保護技術

此種技術的防腐效果非常好，其具有對基體材料進行保護以及屏蔽保護這兩種保護效果。此技術能夠具有如此高效的防腐性是因為，其鋅加鍍鋅層干膜中的鋅比例可以超過百分之九十六，并且其鋅粉純度還非常高。并且還具有較強的重融性，可以讓新涂層和原涂層進行高效融合，為后續維修奠定良好基礎。相比于傳統涂料，鋅加保護的陰極保護性非常強，并且效果是富鋅底漆的六倍以上，使用時間也可以超過二十五年。因為全浸區比飛濺區腐蝕效果輕，但是比大氣區強，所以在此區域通常會應用陰極保護和涂料的結合保護法。因為單獨使用其中某一種方法不能達到平臺的長期、永久使用要求。而鋅加保護在這種結合保護的幫助下，可以彌補單一方法的弊端[5]。

3.2 熱噴涂防腐技術

此種技術應用范圍比較廣并且使用效果也非常好，并且成功率非常高。如今此種技術主要分為兩種，其中噴涂鋅鋁技術比較成熟。在應用過程中其防腐性能不僅非常優秀，經過測試還發現其涂層在安裝前后不會產生比較明顯的變化。

熱噴鋁技術雖然是一種新興技術并且還處于發展與使用的初級階段，但是其應用前景非常廣闊。因為以電弧材線熱噴鋁技術為主的熱噴鋁技術具有使用時間長、效果好、成本低等優勢。此種技術的防腐原理主要基于兩個方面：首先就是鋁的電極電位比鐵低，因此在海洋環境的電解質溶液中，如果為陽極的鋁涂層出現破損等問題時，就能通過放棄陽極作用，來維持為陰極的金屬基體；其次就是通過熱噴涂層保護金屬基體，可以有效隔絕水或者空氣，這樣可以提高覆蓋保護效果，增強抗腐蝕性[6]。

此種技術的工藝程序主要分為五個步驟：第一就是處理表面，要先對平面的金屬基體進行表面處理工作，因為基體表面非常容易出現氧化物質，如果在使用此技術前沒有將這些物質處理干凈就會降低涂層和基材的強度以及結合性，從而影響防腐蝕效果。因此在噴涂前一定保證表面干凈無雜物，并且在噴砂時應該選擇符合國際標準規定的磨料，如鱗鑄鐵砂等等；第二就是噴涂材料，因為鋁材料的氧化性非常強，所以應該選擇鋁線材料而非鋁粉；第三就是噴涂涂鋁，在結束噴砂的四個小時內應該進行熱噴涂鋁，但是如果空氣濕度比較高，則應該等到濕度達到露點溫度為三度時才可以開始噴涂。同時還應該在掌握噴涂要求以及工件形狀需求的基礎上，合理選擇工具移動速度以及時間；第四是熱擴散，因為此噴涂層擁有微孔，海中的酸性粒子就會通過此些縫隙增強腐蝕性，所以應該將噴涂后的工件通過熱擴散工序增強防腐蝕性，在熱爐中的溫度應該保持在430 到450 度之間；第五就是封閉，在經過以上工序之后，雖然能夠提高防腐蝕性，但是光潔度非常一般。所以最后應該通過封閉，將表面上孔隙全部封住，并且還應該將表面的凹坑處填滿。除此之外，還可以將已經封閉的金屬涂層進行再次涂裝，這樣可以直接增強使用壽命。

3.3 樁腿防腐套包縛技術

飛濺區的腐蝕性非常強，對某一部位的腐蝕性也非常嚴重，因此必須應用防腐套包縛技術。這種技術的使用時間非常長，可以超過三十年。此技術主要通過以高強度多層織物、內覆防腐變膠和外覆以特殊聚酯層為主的三部分組成，最終打造出單片式整體結構。此結構具有極強物質特性，可以滿足多種防腐需求，并且還能通過其彈性實現密封要求，延長防腐時間[7]。

4 結語

想要提高我國石油和天然氣的開采效率，必須做好海洋平臺的防腐措施，這樣不僅能延長平臺的使用壽命，還能降低養護成本。因為海洋環境多變復雜，所以必須根據平臺具體情況選擇合適的防腐技術，既要合理應用新技術，也要增強各技術之間的綜合性和聯合性。