海洋防腐技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

海洋防腐技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

一、海洋防腐涂料主要采用重及低水分析的方法以及海洋平臺(tái)涂膜的施工方法。根據(jù)一般劃分海洋環(huán)境可分為五個(gè)不同的侵蝕區(qū)域：氣候區(qū)、侵蝕區(qū)、潮汐區(qū)、完全浸泡區(qū)和海泥區(qū)，不同區(qū)域的鋼鐵侵蝕特征不同。其中,飛濺區(qū)是腐蝕速率最高的區(qū)域,海泥區(qū)因含氧量低,腐蝕速率最低。目前,對全浸區(qū)、海泥區(qū)及部分潮差區(qū)金屬構(gòu)筑物的防腐主要采用富鋅底漆加面漆保護(hù)的物理方法和陰極保護(hù)的電化學(xué)方法,對海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)則主要采用重防腐涂料涂裝的方法。另外,海洋環(huán)境中的金屬結(jié)構(gòu)物在使用過程中始終浸沒在水中,或由于潮水的漲落和飛濺處于潮濕狀態(tài),一般涂料無法施工,這就迫切需要能在濕面或水中直接進(jìn)行涂裝的水下固化型涂料。除了海下金屬結(jié)構(gòu)物需要水下固化型涂料外,在海上航行的船舶如能直接進(jìn)行水下清洗和水下涂裝,無疑將延長船舶的續(xù)航時(shí)間,減少入塢次數(shù),降低維護(hù)成本。海洋平臺(tái)防腐涂料主要包括無機(jī)富鋅、有機(jī)硅、環(huán)氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳和聚硅氧烷類等涂料,可依據(jù)平臺(tái)不同部位的腐蝕特點(diǎn)選用不同的涂料和涂層體系。近年來,國外出現(xiàn)了一些新型的海洋防腐技術(shù),適合海洋環(huán)境不同金屬結(jié)構(gòu)件的防腐。例如安螺(Alocit)水下涂料和安耐層(Enviropeel)海洋平臺(tái)法蘭等異形件防腐涂層。下面重點(diǎn)介紹這2種海洋環(huán)境防腐技術(shù)。二、低劑量和使用alocit水中材料的性能和例子1.混凝土、鋼筋和金屬構(gòu)件的復(fù)合涂層Alocit在海洋領(lǐng)域已應(yīng)用了很長時(shí)間,該材料耐久性好,具有其他涂料無法比擬的性能,可以在干燥區(qū)域、水下或油污表面進(jìn)行施工操作,特別適用于飛濺區(qū)結(jié)構(gòu)的保護(hù)。如圖1所示,土耳其石油海岸的油氣平臺(tái)上建立了43m高的超大金屬構(gòu)件,大部分平臺(tái)在水下。水面上的平臺(tái)支架存在一段0.75~0.5m的飛濺區(qū)。該材料表面堅(jiān)硬,具有很好的耐磨性和耐沖擊性,是環(huán)境友好型材料,在飛濺區(qū)的使用壽命達(dá)10~15年。Alocit有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域,該材料干凈無污染,易于潔凈施工。它可以用在混凝土、鋼筋和金屬構(gòu)件上且在表面形成一層堅(jiān)硬且具有吸附性的表面。對于工業(yè)地平、儲(chǔ)藏室、堤岸區(qū)域、鋼板樁、碼頭、海港、鉆油塔、儲(chǔ)油罐、船體和船底、橋梁、剛性導(dǎo)管、表面濕或油的鋼結(jié)構(gòu)、鐵路和地鐵鐵軌、立交橋下和游泳池等場所的鋼結(jié)構(gòu)防腐具有很好的作用。此外,它也可作為低級(jí)別表面處理的金屬構(gòu)件的底漆。Alocit環(huán)氧涂料是一種特殊的粘接性能的涂料,能在混凝土油層表面和水下施工使用。在混凝土表面,由于油污會(huì)滲入進(jìn)基體,導(dǎo)致使用普通的清洗和處理工藝無法清理干凈。例如加油站和工廠地板的表面已有多年積累的油漬,使用Alocit涂覆就可以翻新油漬表面。它在混凝土、鋼筋和金屬構(gòu)件上使用,會(huì)在表面形成一層硬的具有吸附性的最外層,這對于鋼結(jié)構(gòu)的防腐具有很好的作用。在美國路易斯安那州和俄勒岡州,Alocit被用于壓載艙、艙底區(qū)和甲板機(jī)械室。Alocit水下施工需手動(dòng)涂刷,用動(dòng)物短毛刷用力按壓待涂覆的結(jié)構(gòu)物表面,將結(jié)構(gòu)物表面的水用力趕走,同時(shí)涂料填充錨紋孔洞,涂料在水下可以固化。表1為Alocit的技術(shù)數(shù)據(jù)表。雖然金屬表面有鹽殘留會(huì)影響涂層性能,但使用Alocit并不受水中鹽的影響。Alocit可以在水下使用,也可以在飛濺區(qū)及水面以上使用,甚至直接從涂料罐中取出使用。圖2為潛水員直接在水下涂刷Alocit進(jìn)行管道修復(fù),其中,左圖是潛水員正在將Alocit涂覆在浸于海水中的管道表面,設(shè)備采用泵吸式多組元系統(tǒng),通過專門設(shè)計(jì)的短毛刷頭安裝在噴槍上進(jìn)行刷涂;右圖是潛水員用手刷手動(dòng)涂刷水下管道。一邊刷涂料一邊從小罐中取料,沒有涂料從罐中浮出。2.alocit雙組份結(jié)構(gòu)環(huán)境質(zhì)量表2為Alocit與其它涂料性能對比表,從表中看出該涂料最大的優(yōu)勢是粘接強(qiáng)度高。漆面檢測時(shí)拉拔強(qiáng)度(指粘接強(qiáng)度)在700~2000psi(4.8~9.8MPa)范圍內(nèi),而普通重防腐涂料在300~500psi(1.5~3.4MPa)。Alocit涂料100%無溶劑,固化后100%固含量保存在涂層中,而其他涂料至少含有30%~40%的溶劑,這就意味著固化后涂層中只剩下60%~70%的固體含量。Alocit是一種雙組份環(huán)氧涂料。該涂料為100%固體涂料,不含揮發(fā)性有機(jī)物,可以使用刷子、滾筒或者噴涂的方法進(jìn)行涂覆(無氣或雙組元泵)。主劑和固化劑以特定比例的套裝形式供應(yīng)以便于混合使用,顏色有綠、灰、白、紅、淺灰和黑色。3.保凝劑alocit德國康斯坦茨污水處理廠可以處理該城市50%的廢水,該公司多年使用該涂料,用于保護(hù)污水處理池的混凝土表面(如圖3所示),至今使用效果良好。墨西哥灣某工廠的冷凝管(見圖4)內(nèi)部傳輸介質(zhì)溫度恒定為1℃,因此該管路外面在溫暖的墨西哥灣常年結(jié)滿了凝結(jié)水,該工廠每年對冷凝管都要進(jìn)行防腐修復(fù)。Alocit可以有效地對冷凝管的腐蝕起到抑制作用,并且直接對冷凝管進(jìn)行修復(fù),節(jié)省了大量成本。殼牌公司認(rèn)定Alocit為最適合該條件的涂層,并給予Alocit全球認(rèn)證。南海8號(hào)海洋平臺(tái)進(jìn)塢維修,對泥漿倉進(jìn)行修復(fù)(見圖5),采用雙組分無氣噴涂機(jī)噴涂,搶修時(shí)間2天。該材料耐磨防腐,特別適合海洋平臺(tái)泥漿倉使用。三、抗耐層的性能和應(yīng)用1.緩蝕劑的應(yīng)用Enviropeel層是一種活性的防腐屏障,Enviropeel系統(tǒng)利用一種可噴射腐蝕緩蝕劑為金屬基底提供防腐屏障。該系統(tǒng)用特殊設(shè)計(jì)的加熱單元和泵,可將Enviropeel材料噴到任何尺寸和形狀的構(gòu)件上。Enviropeel是一種釋放緩蝕劑的熱塑性材料,常溫下呈固體、片狀,非常容易處理。片狀的固體在加熱罐中受熱熔化,經(jīng)噴槍以液體形式噴到構(gòu)件上,瞬間冷卻固化,形成一層緊固的完全符合構(gòu)件形狀的外殼包覆在構(gòu)件上。防護(hù)系統(tǒng)在服役過程中緩蝕劑不斷從保護(hù)殼中釋放維持防腐性能。同時(shí),Enviropeel具有可剝下、無毒、可重復(fù)循環(huán)利用的特點(diǎn),并且環(huán)境友好。試驗(yàn)表明,該材料在實(shí)際工程中,可以重復(fù)使用10次。該緩蝕劑緩慢釋放滲入涂層,包裹各種結(jié)構(gòu)物的縫隙,從而阻止腐蝕,如法蘭對界面和螺栓螺母之間縫隙等的腐蝕,其防腐的原理見圖6。Enviropeel有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域,如可用于存儲(chǔ)部件和設(shè)備、輸送機(jī)軸承、螺栓連接系統(tǒng)、各種法蘭和閥門結(jié)構(gòu)、海上和陸上設(shè)施、運(yùn)輸機(jī)械的零件和結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。在澳大利亞,Enviropeel使數(shù)家礦業(yè)公司輸送系統(tǒng)上的應(yīng)用使設(shè)備生命周期增加了500%,它用于船只上的螺栓防護(hù)環(huán)保證書引起了美國海岸巡邏隊(duì)的注意,并將其成功應(yīng)用于大量液化石油氣油輪上的外露管道。Enviropeel性能參數(shù)見表3。Enviropeel噴涂需使用專門的工具,即Enviropeel專用噴涂設(shè)備,該噴涂設(shè)備在特殊使用環(huán)境要適用,例如防暴環(huán)境使用防爆型噴涂設(shè)備。噴涂設(shè)備包括3個(gè)主要單元:底盤、熔融單元和軟管。熔融單元包括微處理器、加熱罐和泵,控制著整個(gè)系統(tǒng)。管路和噴槍也帶有加熱裝置,統(tǒng)一由中央微處理器控制。原料進(jìn)入加熱系統(tǒng),在這里熔融成為液體。一旦開始加熱,可以一邊進(jìn)行噴涂操作,一邊把新的原料源源不斷地加入到罐里,不會(huì)影響噴涂進(jìn)程(噴涂設(shè)備見示意圖7)。所有Enviropeel的應(yīng)用都被附上標(biāo)簽,編入資產(chǎn)維修方案的不可分割的組成部分,并記錄有日期、環(huán)境條件和完整的可追溯性的人事記錄(如圖8所示)。2.irpeel保護(hù)區(qū)域的推廣應(yīng)用Enviropeel已在實(shí)驗(yàn)室和野外經(jīng)過大量的測試,均表現(xiàn)良好。3000h熱鹽霧實(shí)驗(yàn)(參照標(biāo)準(zhǔn)ASTMB117)測試表明:Enviropeel保護(hù)區(qū)域范圍內(nèi)顯現(xiàn)完好(見圖9)。包括低溫、紫外線加速針孔和涂膜完整性在內(nèi)的其他測試表明,它在各種惡劣的環(huán)境下具有顯著的防腐性能。美國海岸巡邏隊(duì)野外試驗(yàn)結(jié)果表明,Enviropeel在公海上通過對錨桿支護(hù)來對美國海岸防衛(wèi)隊(duì)的船只和液化天然氣油輪進(jìn)行保護(hù)。(如圖10所示)在樣品暴露于北海近海條件下的測試顯示,Enviropeel持續(xù)為法蘭提供了重要的保護(hù)作用,法蘭多年沒有出現(xiàn)不良影響。3.在進(jìn)行復(fù)合涂層時(shí)要注意使用enviropeel的注意事項(xiàng)湛江海洋平臺(tái)2013年進(jìn)行了20多個(gè)法蘭閥體的防腐噴涂。該平臺(tái)的法蘭當(dāng)時(shí)腐蝕比較嚴(yán)重,并且法蘭體積大,所處位置各式各樣,利用普通防腐手段難于取得很好的防腐效果,而且難于施工。而用enviropeel噴涂免去表面處理打磨的工序,不易接觸的部位用噴槍直接噴涂上即可,節(jié)省了成本,也取得很好的保護(hù)效果。圖11為海洋平臺(tái)法蘭防腐實(shí)例。四、水下固化型涂料海洋平臺(tái)防腐涂料的種類很多,主要有無機(jī)富鋅、有機(jī)硅、環(huán)氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷類涂料。在使用過程中,根據(jù)平臺(tái)不同部位的腐蝕特點(diǎn)選用不同的涂料和涂層體系。在海洋環(huán)境中使用的鋼鐵結(jié)構(gòu)物,由于在使用過程中始終浸沒在水中或由于潮水漲落和飛濺,經(jīng)常處于潮濕狀態(tài),一般涂料則無法施工,這就迫切需要能在濕面或水中直接進(jìn)行涂裝的水下固化型涂料。Alocit和Envirope