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一文讀懂海洋重防腐工程

發布時間:2021-08-23 09:38:34

隨著科學技術的進步和人類對海洋資源認知水平的不斷提高,海洋石油、海底礦業、海洋化工、海洋養殖、海洋能源等海洋產業的開發已從淺海走向深海,甚至超深海。從20世紀60年代起,海洋工程技術領域不斷發展,海上大型工程的設計使用年限均長達幾十年。由于海洋工程鋼結構長期固定于海中,惡劣的海洋環境所造成的嚴重腐蝕直接影響到鋼結構物的使用安全,且海上涂層的修補十分困難,常規防腐方法已無法保證海上鋼結構物長期的使用壽命。重防腐概念由此問世,重防腐是對被保護體施加一定的保護措施,使其達到較長使用年限的防腐蝕技術,對海上結構物的腐蝕控制具有重要作用。

 

海洋結構物的腐蝕規律及環境特性

海洋鋼結構物處于陽光暴曬、鹽霧、波浪沖擊、海生物侵蝕等復雜環境所構成的海水體系中。在不同的海洋環境下,腐蝕行為和腐蝕特點存在著較大的差異,只有對鋼結構物的腐蝕區域進行明確的分析界定才能針對性地提出相應的保護措施。海洋腐蝕環境理論上可分為大氣區、飛濺區、潮差區、全浸海水全浸區是指干濕交替區向下包括在泥土中的部分,可分為淺海區、深海區以及泥土區。

海水的腐蝕性主要受溶解氧、溫度、鹽度、酸堿度以及生物因素的影響,因此淺海腐蝕速率大于海洋大氣區,但深海區氧含量往往比海水表層及大氣區低得多,水溫接近于零度,腐蝕較輕。海底泥土區同樣受海水影響少,且溫度低,只是在海流作用交界處有一定腐蝕,腐蝕要比海水中輕。

 

海洋結構物腐蝕區域防腐方法

海洋結構物防腐蝕主要分為覆蓋層保護和電化學保護。由于大氣區部位不接觸海水,飛濺區部位海水浸泡率較低,因此通過陰極保護對大氣區和飛濺區鋼結構實施保護存在著一定的局限性,因此覆蓋層保護方法為其主要的防腐措施。對于至低潮位線下1m區域的鋼結構部位,由于長期浸泡在海水中且含氧量較高,一般采用覆蓋層與電化學聯合的方法進行保護。低潮位線下1m至海底面的區域既可同時采用覆蓋層與電化學聯合保護法,也可單獨使用電化學或是覆蓋層保護法。海底泥土區僅使用電化學保護法即可。

 

海洋重防腐技術及應用

1.金屬熱噴涂保護

熱噴涂技術是一項成熟的重防腐技術,在國內外海洋工程鋼結構應用上已有許多成功的實例。金屬熱噴鋅鋁及其合金涂層以機械鑲嵌和微冶金方式與基體金屬相結合,熱噴涂涂層于鋼構件的表面在施工后形成了非常牢固的涂層結合力(經測試最大可以達到10MPa以上)。當金屬熱噴涂層受到破壞時,鋅鋁涂層可作為犧牲陽極繼續保護鋼體表面。試驗和實例表明,200μm厚熱噴鋁涂層的防腐年限可長達30年。典型的重防腐區域熱噴涂涂層體系為熱噴鋁涂層200~250μm+30μm稀釋的封閉漆(環氧)。

2. 聚氨酯重防腐涂料

100%固含量結構性聚氨酯涂料是由多異氰酸酯與多元醇兩組分混合形成聚氨酯涂層,一次成膜厚度可達1mm。涂料反應過程是快速、放熱的高分子聚合過程,因而特別適合冬季和快速防腐施工作業,應用環境適應性強,且涂料不含溶劑,具有安全環保、附著力超強、耐磨性強、施工性能良好、耐腐蝕壽命長(可達50年)等優點。100%固含量無溶劑聚氨酯防腐涂料可用于儲罐內外、船舶、海洋石油平臺及鋼鐵結構物的防腐,防腐年限可長達幾十年之久。

3.氟碳重防腐涂料

氟碳涂料是在氟樹脂基礎上進行改性加工而成的一種新型高耐久涂層材料。由于氟樹脂中C-F鍵分子健能超強,使氟碳涂料具有極高的穩定性,其耐候性、耐蝕性、耐磨性以及耐污性等方面較丙烯酸類、聚酯類面漆有著明顯優勢。在苛刻的海洋腐蝕環境下,氟碳樹脂面漆可于戶外暴露20年以上仍保持涂層外觀的完美如初,是海洋工程鋼結構長效防腐面漆的最佳選擇。除此之外,氟碳涂料的耐酸、耐堿、耐化學品腐蝕性能也優于其它涂層,可用于接觸強腐蝕介質的液艙。

4. 鋅加防腐保護技術

鋅加保護是一種優質便捷的鋼結構防腐保護方法。用于鋼結構防腐蝕保護的鋅加涂料是由電解鋅粉、有機樹脂和揮發性溶劑3部分配制而成的單組分產品。鋅加干膜含96%以上的純鋅,對鋼材表面提供較好的陰極保護。當鋅加涂層被氧化時,會在鋅加涂層表面產生一層鋅鹽層來提供屏障保護,從而減緩鋅的氧化,同時起到了陰極保護和屏蔽保護的作用,其耐腐蝕能力高于常規的富鋅底漆與熱鍍鋅涂層5~6倍,防腐蝕保護年限可達30年。

 

結束語

隨著海洋工程技術不斷地發展,對海洋工程鋼結構物的長效防腐蝕技術也提出了更高的要求。本文通過對重防腐涂料、金屬熱噴涂保護、防腐套包覆等常見的重防腐技術的性能以及應用現狀進行論述,分析了各類防腐涂層的優缺點,探討了重防腐技術在海洋工程鋼結構物各區域中的應用,為同壽命涂層體系的設計提供了理論與實際依據。在設計長效防腐涂層配套的過程中,不僅需要我們熟悉常見的重防腐技術,還應更加大膽地引進最新的材料與技術,從海洋鋼結構物的使用壽命,效果等多方面評估防腐配套方案的可行性,最終從實際應用中總結經驗,提高防腐蝕效果與質量,從而進一步推動重防腐技術的發展。

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