船舶和海洋工程用重防蚀涂料体加速试验方法研究
摘要: 在海洋中有很多因素会腐蚀海洋石油平台,比如海洋中的盐类、化学污染物质等等都会加重海洋石油平台的腐蚀程度。为了能够维护海洋石油平台的正常运转,须要采取高效率的防腐技术来保护海洋石油平台。而涂料涂装工艺目前是运用的比较广泛的防腐技术。

1海洋平台腐蚀特点

海洋平台是在海上长期固定于一处区域,从事采油生产和钻探的人工岛,它与船舶相比,受到的腐蚀更为严重。

(1)海洋平台体积庞大,结构复杂,除了半潜式平台外,其余类型的海洋平台一般都要从海底伸到几十米的高空,不单单受到海水和海洋大气的腐蚀,还会遭受海泥、潮汐、海水飞溅的影响,特别是海水飞溅区对于海洋平台造成的腐蚀极大。如在海泥区中,因厌氧硫酸菌藏匿于细粉沙软泥和粘土中而导致海洋平台的钢材腐蚀速率加快,同时又由于很多海洋平台都处于浅海区域,陆地污染物会排入到浅海区域中,从而导致钢材腐蚀速率进一步加快,腐蚀也变得较为复杂。如果海洋平台的海泥区是处于浅海区域,那么就会由于氧浓差电池作用而导致埋在海底部分的海管和桩腿加快腐蚀。如果海洋平台的海泥区是处于深海区域,那么会由于深海区域氧气含量较少,不易产生氧化反应而导致腐蚀速率较低。

(2)海洋平台的甲板以下结构部分,很多都是采用的管桩式结构,部位集中,焊接结点多,不易于进行防腐保护。同时海洋平台最易产生严重腐蚀的部位就是焊接结点部位,这些结点除了有应力集中以外,还有焊接缺陷、焊接残余应力等缺陷,再加上焊接节点形状复杂,一直以来都是平台上的高应力区,应该给与特别重视。

(3)海洋平台的作业区域都是在外海海域,远离港口,由于没有港口设施,如防浪堤坝的保护等等。所以,要不间断地承受潮流、海浪、海风的作用,有些甚至还会经常遭到地震、浮冰、狂浪、暴风的袭击。海洋石油平台的飞溅区和潮差区由于长期受到潮流和风浪的作用导致平台腐蚀加剧,如果再有外来的冲击力作用,那么这些部位就很容易出现腐蚀疲劳破坏和应力腐蚀,整个区域往往会有深度大于2mm以上的蚀坑,严重影响到海洋平台的力学性能。

(4)固定式海洋平台没有自航功能,不能随意移动,因此,不能像船舶一样,定期进坞维修,这样就给海洋平台的维修和保护带来了困难。

2海洋平台防腐中涂料涂装工艺的概述

2.1 海洋平台防腐中涂料涂装工艺的内涵

金属喷漆方法技术主要是利用喷熔各种金属以此达到对海洋平台进行保护的一种方法。这种技术最早起源于20 世纪的初期,经过多年的发展,逐渐得到世界各地的广泛关注和重视,逐渐发展为热喷铝防腐技术,利用等离子和火焰等作为原料,将金属加热到半溶化的状态,然后利用高速流动的气流进行处理,最后喷射到海洋平台表面的一种技术。由此可见,海洋平台防腐中热喷铝防腐技术能够在海洋平台表面形成一种金属薄膜,因此拥有很高的抗氧化性和抗腐蚀性,能够对各种腐蚀物进行有效的隔离,起到保护海洋平台的目的。除此之外,还可以在海洋平台表面涂抹一层树脂进行覆盖,形成双重复合涂层,增强海洋平台的防腐能力。

2.2 海洋平台防腐中涂料涂装工艺要求

海洋平台防腐中涂料涂装工艺主要需要以下几步:第一,对海洋平台表面进行预先处理;第二,海洋平台表面要进行热喷铝处理;第三,在海洋平台表面涂抹树脂等材料;第四,对海洋平台进行二次复合涂抹。以上几个步骤不仅能够提高海洋平台的使用寿命,还可以达到防腐的要求。值得注意的是,热喷铝的铝纯度至少要在99% 以上,达到铝的熔点660℃,这就是热喷铝防腐技术的关键所在,当铝丝进入熔化状态,就可以在海洋平台进行喷涂,厚度在85—100μm 左右,这种方法不仅能够排除海洋平台表面内部的空气,而且还能够增强其金属吸附能力。

2.3涂料涂装的工艺流程

为了能够保障涂料涂装质量的提升,海洋石油平台在涂料现场施工时,要严格按照工艺流程和施工标准来进行涂装。

(1)在刷涂涂料的过程中,要先将流挂和下垂刷掉,尽量将表面刷成光滑且质地均匀的涂层。

(2)喷涂是涂料涂装的首选工艺,也是运用极为广泛的方法和手段。无气喷涂是现场涂装的重要方式,均匀地将涂料涂装在每道涂层的表面。但是要特别注意的是,在涂料喷涂之前,要预先喷涂焊缝、小支架、角落、螺丝、螺母以及空隙等部位。同时在涂装第一道底漆之前,要先对表面的灰尘进行清洁,然后按照涂料涂装规定的作业方法、规定选用的设备、涂料混合比、涂层干燥时间、稀释剂用量以及复涂的时间等参数来进行海洋石油钻井平台的涂料涂装。海洋石油平台涂料涂装后要检验涂装质量, 且这一质量检验环境不能够省略, 必须要对涂层的表面污染物、残留溶剂、固化情况、针孔、外观、气泡、开裂和流挂等缺陷进行控制。在海洋石油平台的涂料涂装之后,如果出现表面粉尘和颗粒物,则可以运用压缩空气进行吹扫;如果出现了针孔,则可以运用打磨去除针孔部分后进行修补涂装;如果出现漏涂,则可以修补涂装;如果出现流挂,则可以进行打磨处理即可;如果表面有污染物或者脚印,则可以先打磨,然后运用稀释剂擦拭即可。

2.4 海洋平台防腐中涂料涂装工艺优点

海洋平台防腐中涂料涂装工艺,不仅能够延长海洋平台的使用寿命,减少其受到海洋环境等的侵蚀。与其他防腐技术相比,海洋平台防腐中涂料涂装工艺的最大优势就在于能够有效地对海洋平台进行防腐,使海洋平台受到海洋等环境的影响较小,确保海洋工作人员的安全性。

3试验部分

3. 1 原料及设备

本次试验所用涂料体系均为市场已有针对海洋腐蚀环境下典型重防腐涂料体系。其中石墨烯涂料体系中石墨烯添加量为0. 5%。3套涂料体系均为国内市场已有应用业绩的涂料产品。喷砂机:LMJ9080F,某设备有限公司生产;盐雾试验箱:Q-FOG CCT/600,美国 Q-LAB 公司;紫外老化试验箱:QUV/SE,美国 Q-LAB 公司;气候试验箱:EW0470,某环境仪器有限公司生产。

3. 2 试验方法

本试验采用NORSOK M-501中针对≤120 ℃的碳钢结构、设备容器管道外表面涂料体系的认证评价标准作为试验方法。

按照标准要求,试验所用样板材质为 Q235 碳钢,样板尺寸为150 mm×75 mm×3 mm,样板表面划痕尺寸为50 mm×2 mm。样板表面除油、除锈并做喷砂处理,达到除锈等级 Sa2. 5,粗糙度达到锚纹深度 50~85 μm,喷砂处理后进行压缩空气除尘,表面粉尘等级不大于 2 级。每套体系设置3块样板。

(1)单个循环测试包括72 h 紫外老化/冷凝[老化温度(60±3)℃,冷凝温度(50±3)℃],72 h 中性盐雾[温度(35±2)℃],24 h低温(-20±2)℃。循环 25 次,共计4 200 h。

(2)样板附着力及附着力损失测试方法使用胶粘剂将试柱粘结到样板两面,胶粘剂固化后,将粘结的试验组合置于适宜的拉力试验机上,经可控的拉力试验,测出破坏涂层/底材间附着力所需拉力。循环老化测试前测试平行样板涂层附着力,循环老化测试后样板放置 14 d后测试涂层附着力,计算附着力损失。

4结语

综上所述,海洋平台的腐蚀性问题是当前船舶海洋工程中所面临的非常重要的问题。为了能够最大限度地提升海洋平台的抗腐蚀性,规范涂料涂装的流程和规范,同时对于涂料涂装后产生的问题要具体问题具体分析,从而有针对性地解决涂料涂装防腐技术实施过程中产生的缺陷,提升海洋平台的使用效率。

参考文献

[1]钱洪飞.海洋石油平台涂装工程涂料损耗分析[J].涂料工业,2012,42(01):71-74.

[2]杨瑾.我国海洋防腐产业亟待发展[J].海洋开发与管理,2012,29(09):102-105.

姓名:周国伟,性别:男,出生年月:1979.09,民族:汉,籍贯:江苏江阴,学历:本科,职称:副高级工程师,研究方向:船舶与海洋工程