基于NORSOK M501的水下管匯涂裝要求

王 順 楊天駿 田 凱 郭學龍 施昌威

（1.中國石油集團海洋工程有限公司，北京 100028；2.中國石油集團綜合管理部，北京100007）

0 引言

水下管匯是深海油氣開發中水下生產系統的基本組成部分，其長期處于深海浸沒腐蝕環境，為保證水下管匯在服役期間的功能和結構安全，外部防腐一般選擇涂層加犧牲陽極聯合保護的方式[1]。

NORSOK M-501是國際上海洋鋼結構防護涂層廣泛采用的標準，代表了重防腐涂料腐蝕測試的最嚴格的技術規范。2022年，NORSOK M501第7版出版[2]，取代2012年的第6版。第7版在第6版基礎上，進一步參考ISO 12944系列標準，特別是2018年新出版的ISO 12944-9[3]，進一步細分海工鋼結構不同部位防護涂層配套要求，并增加了更詳細的描述和規定。

本文基于新版NORSOK M501：2022（第7版），結合新版主要修改點，論述了水下管匯防腐涂裝要求。

1 水下管匯簡介

典型的水下管匯系統主要由管匯主體、支撐結構、基礎結構、保護架組成，如圖1表示。管匯主體結構主要由管線、閥門、控制模塊、流動儀表等組成，對于集中式基盤管匯，還會安裝井口和采油（氣）樹；管匯支撐結構是管匯與基礎結構之間的部分，用于支撐連接管線及其它配件，基礎結構主要有樁基、吸力錨、防沉板三種，依據地質和載荷條件選擇種類型，用于將管匯載荷傳遞至海床[4]。

圖1 典型水下管匯

2 NORSOK M501:2022（第7版）主要修改點

新版NORSOK M501:2022（第7版）最大的修改有兩方面。

（1）涂層系統進一步根據不同的基材和操作條件細分，引入的新的涂層系統覆蓋了低溫服務、高溫服務、粉末涂料以及飛濺區的被動防火涂層系統。此外，大氣區涂層系統由舊版No.1擴展到新版No.1A至No.1F，飛濺及水下涂層系統由舊版No.7ANo.7C擴展到新版No.7A至No.7F；

（2）二是涂層系統預認證測試的改動較大。舊版試驗項目主要基于ISO 20340，僅對部分測試進行附加要求；新版本中，由于ISO 20340-2009已經被ISO 12944-2018替代，新版本主要基于ISO 12944-9，同時參考部分UL、ISO、ASTM、IMO PSPC及NACE標準，對不同的涂層系統細化了預認證測試要求。

除了以上兩方面的重大變化，新版本增加了認證人員要求，修改了涂層系統耐久性、表面處理及臨時保護條件等要求。

所有新要求將結合水下管匯涉及的涂層系統在下文進行闡述。

3 水下管匯涂裝要求

3.1 水下管匯腐蝕特點

水下管匯處于海底，工作環境為海水全浸區，腐蝕級別屬于ISO 12944-2標準中的Im4類。海水含鹽量高、電阻率低，是一種強電解質，對于鋼質設施具有較強腐蝕性。

水下管匯外部防腐蝕常采用涂層加犧牲陽極聯合保護，但由于水下管匯結構較復雜不便于布置很多的陽極，而且一旦安裝到位后很難進行防腐蝕維護和延長壽命，因此，水下管匯需要更可靠的防腐蝕系統，需要選擇高性能防腐涂層[5]。

水下管匯主要建造結構為碳鋼，但基于生產系統內輸不同介質的腐蝕性，管線、管件等設施可能需要用到耐腐蝕合金材料，包括不銹鋼或雙相不銹鋼、鎳基合金或內襯等[6]，不同的材料具有不同的涂裝要求。

3.2 涂層系統選擇

依據NORSOK M501:2022（第7版），結合水下管匯所處環境和建造材料，推薦用于水下管匯的主要涂層系統如表1表示，涂層系統選擇需要結合服役條件進行確定，主要取決于服役溫度，溫度低于50°C可以選擇環氧樹脂，隨著溫度升高，需要用到環氧酚醛、諾伏勒克環氧等涂料。

表1 適用于水下管匯的涂層系統[2]

3.3 車間底漆的使用

車間底漆是鋼板或型鋼經噴砂/拋丸預處理除銹后在流水線上噴涂的一層防銹漆，其作用是對經過噴砂/拋丸處理的鋼材表面進行臨時保護，防止鋼材在加工及建造期間生銹而帶來的腐蝕損害。在船舶和大型鋼鐵結構等建造中應用非常廣泛。

通常來說，在海工鋼結構建造中，車間底漆是選擇性的，可以不涂；在NORSOK M501:2012（第6版）中，車間底漆允許在某些涂層系統中滿足條件時保留車間底漆，而NORSOK M501:2022（第7版）明確車間底漆僅作為臨時保護，在進行防護涂層涂裝前應去除。

3.4 資格認證要求

NORSOK M501中對于涂層材料、涂料制造商、涂裝承包商、涂裝人員、質量控制人員均提出了明確的資格要求。

涂料制造商負責對其構成涂層系統的材料進行資格預認證。結合NORSOK M501和ISO 12944-9，對于水下管匯所用涂層系統材料，資格預認證要求如表2表示。

表2 涂層材料資格預認證試驗（No.7B和No.7C）

上述經過資格預認證的涂層系統，耐久性可達到ISO 12944中-高（15～25年）。

涂料制造商和涂裝承包商應具有通過ISO 9001、ISO 29001或API Sepc Q1認證的質量管理體系。

涂裝承包商應按照ISO 12944-7，采用文件證明其具有組織、規劃和執行類似規模和復雜性工作的經驗。

涂裝操作人員應經過最終用戶認可的操作員培訓課程，或者根據NOR M501 Annex I進行資格認證。

執行檢驗或驗證的人員應具有FROSIO表面處理檢驗員三級、NACE涂裝檢驗員三級或ICorr檢驗員三級資質。具有FROSIO表面處理檢驗員二級、NACE涂裝檢驗員二級或ICorr檢驗員二級資質的人員，可以在三級檢驗員監督下進行檢查工作。

3.5 工藝認證

涂裝工作開始前，涂裝承包商應根據相關標準和設計要求準備詳細的工裝工藝規程，并通過涂裝工藝試驗驗證涂裝工藝規程。

涂裝工藝試驗用測試板應能夠反映待涂結構物的特點，可按以下方式進行：

（1）在最小為1m2的測試板上，通常為0.8×1.2m或1 ×1 m，并且至少包含一個管端、兩根管、一個角鋼和一個扁鋼；

（2）在與待涂敷結構相似的部件上。

對于防腐涂層系統涂裝工藝試驗，在獲得涂裝工藝規程批準后有效期為3年。涂裝工藝試驗可以在以后的項目中使用，前提是相關的涂裝工藝在過去的一年內使用過，且新項目的所有檢驗和試驗符合要求。

3.6 表面處理要求

涂層涂裝前，對于基材應進行嚴格的表面噴射清理。

噴射清理用磨料必須是干燥、清潔的，且不含對涂層性能產生危害的污染物。

用于噴射清理的磨料顆粒的尺寸應進行選擇，以滿足所采用涂層系統所要求的的表面粗糙度要求。

砂應用作噴射介質，不允許與丸磨料混合。在不銹鋼和有色金屬底材上使用時，砂應是非金屬的且不含氯化物。

對于涂層系統No.7B和7C，應參照ISO 8501-1[7]，表面清潔度至少達到Sa2.5級；對于涂層系統No.7E和7F，應參照SSPC SP16[8]進行掃射清理。

經表面處理后，噴砂處理后表面粗糙度在50-85 μm 之間，表面顆粒量和顆粒尺寸不超過ISO 8502-3[9]規定的2級，表面可溶性氯離子含量不能超過20 mg/m2。

3.7 涂裝施工要求

涂裝施工前，如果可能，應使用涂料填充結構組件間所有的縫隙。不能使用涂料填充的縫隙，應填充事先批準的環氧膩子或其它材料。

在噴涂每道涂層前，所有邊緣、角落、焊縫、小支架、螺栓、螺母、空隙等位置應先使用刷涂進行預涂，保證這些區域漆膜厚度至少達到規定的最小值。邊緣、角落、焊縫和不易接近的區域應采用手工多刷涂一道面漆的方式避免漏點。

噴涂為首選涂裝工藝，應選用涂料制造商推薦的無氣噴涂槍、合適的噴嘴尺寸和壓力范圍。在焊接前，距離焊接邊緣100 mm處不得進行涂裝。涂裝前金屬表面須干燥，表面溫度高于露點以上3℃或者空氣相對濕度小于85%。每道涂層應該均勻噴涂，避免產生垂掛、流淌、斑點、漏涂等漆病或者污染，產生上述問題的區域應將涂層除掉并重涂。每道涂層應完整的覆蓋整個表面。

3.8 質量檢驗要求

在開始任何工作前，要求涂裝承包商應制定質量計劃，編制檢驗試驗程序（ITP）。對于水下管匯涂裝，施工檢驗和試驗頻率、方法和接受標準如表3表示。

表3 檢驗和試驗

4 結語

新版NORSOK M501:2022（第7版）針對涂層系統、資格認證、涂裝施工、質量檢測等方面做出了更加全面、細致且嚴格的要求。水下管匯作為深海油氣開發中水下生產系統的基本組成部分，有效控制海水環境腐蝕關乎到水下管匯服役期安全運行，因此，從設計到施工建造階段，應嚴格遵照新版NORSOK M501:2022（第7版），同時結合ISO 12944-9:2018，做好水下管匯的防腐，保證涂裝質量。