李鸿江
蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司 山东省 烟台市 265600
摘要：海洋钻井平台的防腐技术一直是海洋工程长期面临的一个问题，特别是在钻井平台使用环境较为恶劣的地区，维护保养费用一直是笔较大的支出，维护不好容易造成设备使用周期缩短，甚至导致生产事故。本研究提出了新型防腐技术的应用，以期提高钻井平台的防腐蚀能力，延长其使用年限。
关键词：海洋钻井平台；防腐技术；研究
前言：海洋覆盖了地球表面的71％左右，当今世界，人类的生产生活离不开海洋，海洋产业已经成为重要的经济支柱。在油气资源开发领域，陆地油气资源逐年下降，海洋油气是未来发展的希望。海上平台是一种海上大型工程结构，其钢结构长期处于高盐雾、高潮气、高速率腐蚀的海洋环境中，还要受到海水及海洋生物的侵蚀。为了保证油气田生产的安全运行，做好海上平台的防腐工作十分重要。
1海洋工程与腐蚀
海洋工程的实施过程非常的复杂，并且对于技术水平的要求较高，为保证海洋工程顺利开展，需要对工程的安全性以及稳定性进行有力地保障，使其能够为海洋石油开采工作奠定一个坚实的基础。
腐蚀作为现阶段我国海洋工程中所面临的最常见也是最为严重的一个问题，受到了越来越多人的关注。腐蚀是由于金属材料受环境的影响，在化学或电化学的作用下引起结构的变质和破坏，在钻井平台中使用的多半是钢铁材料，钢铁材料属于铁基，在氧和水的作用下形成含水氧化物，这种腐蚀的产物通常称为铁锈。大气区、飞溅区以及内部、外部全浸区等是海洋钻井最常出现腐蚀现象的区域。为解决容易发生腐蚀现象的这一问题，需要对海洋环境涂装系统进行不断地改进，为海洋工程涂装防腐设计的应用与发展奠定一个良好的基础。
2海洋钻井平台遭受腐蚀的原因分析
现阶段我国海洋钻井平台出现腐蚀情况的具体原因有以下几点：
2.1环境因素影响
海洋钻井平台设施的腐蚀主要分为四个区域：大气区、飞溅区，外部全浸区和压载水舱（内部全浸区）等，外部全浸区也包括海底设施（采油树、管汇等）。大部分海洋钻井平台位于海洋石油平台设施水面以上的大气区，主要面临的就是海洋环境（高湿度、高盐分、长时间阳光暴晒）带来的腐蚀，在海洋大气环境中钢铁的腐蚀速率相比陆地要高出4~5倍，处于大气区的平台一般用涂层进行保护，相对其它区域维修比较容易，施工成本较低；少部分位于外部全浸区和压载水舱，在防腐措施不完善时容易受到海水环境（海水的深度、温度、溶解程度等）的影响，从而导致严重的后果，维修比较困难、维修作业有时需动用大型施工船舶，维修作业成本巨大，处于全浸区和压载水舱的工艺管线一般用涂层加牺牲阳极进行保护；极少数管线位于飞溅区，经常遭受潮汐和海浪的冲击以及海生物的侵蚀和腐蚀，其腐蚀速率约为全浸区的3~5倍，在防腐措施不完善时发生的腐蚀程度最为严重。
2.2流体介质因素
海洋石油平台流体介质中的多相组分如固体颗粒、微生物、海生物以及CO2，H2S、CL-等物质含量以及流体介质的物理特性（如温度、压力、流动状态等）是导致海洋石油平台产生内部腐蚀的关键因素，根据流体介质性质的不同，内部腐蚀的速率不一，危害程度也不同，危害严重的会导致工艺管线腐蚀穿孔、油气泄漏。
3新型防腐技术探讨
3.1新型防腐涂料
（1）高固体分、无溶剂防腐涂料
聚天门冬氨酸酯树脂聚脲涂料高固含、低VOC、防腐耐候性能良好等特点。单一涂层可用于C3环境，若与富锌漆配套使用可用于C4-C5腐蚀环境。
石墨烯防腐涂料
石墨烯作为目前最薄、最硬的纳米材料，具有稳定的sp2杂化平面片状结构，具有良好的阻隔性。涂料中的石墨烯可形成致密隔绝层，具有理性的屏蔽作用。在富锌防腐漆中加入适量石墨烯可减少锌粉用量，减少粉尘污染，降低涂料密度，有利环保。
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3.2热喷铝技术
热喷涂技术是一种表面加工技术，利用气体、激光、电弧等热源将碳化物、金属、合金等材料加热到半熔融或熔融状态，再用气流以雾化的方式将这些喷涂材料高速喷射到零件表面，形成喷层。
（1）加工过程
采用独特的熔炼工艺制备多元锌铝合金，熔炼后采用连铸的方法得到多元锌铝合金圆形铸锭。接着，将铸锭放入350-450℃的电炉内4-8个小时，进行均匀化处理。再用350-500吨的挤压机，在380-420℃下热挤压材料，使材料通过圆形模具，形成直径4.5-8mm的线材。将线材在真空退火炉内180-280℃退火1.5-3小时，进行拉拔。重复以上退火、拉拔步骤，直到制成1.5-4.0mm的丝材。
（2）热喷铝技术流程
首先：表面处理。服役于海洋环境和浸没环境的钢结构喷砂应满足标准ISO 8501 Sa3；表面可溶盐污染物水平应符合合同的要求。为保证热喷涂金属涂层和钢结构间具有足够的结合强度，钢结构基材的粗糙度至关重要，其粗糙度要求远高于喷涂有机涂层。热喷涂金属涂层金属基材表面粗糙度应≥65μm，最好在85~110μm，并且喷砂后表面要有尖角。表面粗糙度应按照标准SATMD 4417的方法C（复制胶带法，超粗，38~113μm或方法B（粗糙度计），或两者同时进行测量。
其次，进行材料喷涂。铝容易被氧化，用铝线材来代替铝粉，可以有效地减少氧化程度。按ISO2063-1991和GB/T9793-1997的规定，铝线材为半硬态，直径为3mm，纯度≥99.5%。
再次，热喷涂铝。表面喷砂后的四小时内应进行热喷涂铝，采用QX-1气体金属线材喷枪并根据不同的喷涂要求来确定工件、喷枪的移动速度和距离以及喷涂时间。
最后，热扩散。喷铝层有一定的孔隙率，存在较多微孔，酸性离子会穿透这些孔隙致使金属发生腐蚀。因此，应将喷铝后的工件加热，进行热扩散以提高耐腐蚀性，加热温度控制在430~450℃左右。
3.3环保型Al-Zn-Si水溶性涂层技术
这种新材料将新型铝锌基合金制成微米级粉体，加入稀释剂、固化剂和纳米增强剂，形成水溶性合金涂料。利用喷涂、刷涂等方法在工件表面形成耐腐蚀、耐磨、抗冲蚀纳米颗粒增强复合材料涂层。它适用于大气多雨、高温、多盐雾和强风流等海洋腐蚀性恶劣环境，零部件耐海洋气候腐蚀寿命超过20年。新材料不仅在耐腐蚀性能和耐磨性能好，而且不含六价Cr离子，不会对环境造成任何污染。其关键技术有：（1）稀土铝锌硅粉体制备技术。气体雾化法制备微米级高纯度鳞片状锌铝粉，使涂层具有更改的耐蚀、耐磨性能，且具有成本低的优势。（2）制取铬酸盐取代剂。
3.4防腐维护
在海洋钻井平台使用过程中，设备外表面防腐被破坏，需要做现场修补。一般修补工艺流程：结构处理→表面处理→预先涂刷→冷喷锌→环氧封闭底漆→环氧中间漆→氟碳面漆。
底漆的施工方法：先将涂料进行混合，冷喷锌涂料容易沉淀，搅拌均匀后才施工，施工过程中应不时搅拌，防止沉淀。现场涂装方法为刷涂、辊涂、喷涂等方法，喷涂孔径为0.5mm，喷出压力为10MPa左右，喷枪的距离约为50cm，第一道环氧封闭漆喷涂时，要加入20%的稀释剂，形成喷雾状，使得表面得到全部湿润以便更好的渗入到冷喷锌涂层中去。环氧中间漆的施工也可以采用喷涂，压力在100kg/cm2，施工后湿膜厚度须在120μm以上。最小涂装间隔为16h，施工过程中每一道工序应保持表面清洁，避免厚度不足或者超标，中间漆应保持无气泡、无针孔，施工温度和湿度控制在合理的范围，漆膜干燥后应平整光滑。施工过程中也须穿戴好劳保用品，现场严禁明火，高空作业须做好安全防范措施，保证通风良好。
4结束语
综上所述，海洋工程在开展过程中会受海洋环境或应力损坏等因素影响造成腐蚀现象，而钻井平台作为其中的重要部分，腐蚀性相对较为严重，甚至影响到了海洋工程的进展。因此，实际工作中，应当采取涂装防腐技术实施处理，使性能得到保障，从而提高海洋工程的工作效率和质量，保障国家海洋油气资源的顺利开采。
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论文作者:李鸿江
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/29
标签：海洋论文; 海洋工程论文; 平台论文; 涂层论文; 技术论文; 表面论文; 环境论文; 《防护工程》2018年第13期论文;