海洋工程项目九

项目九海洋平台的腐蚀与防护1、海洋平台的腐蚀特点及防蚀方法2、防蚀涂料与涂装3、阴极保护系统项目引入

海洋平台的腐蚀环境和条件1)海洋平台在远离港口的海外海域作业，没有防浪堤坝的港口设施保护，每天都要经受海风、海浪、潮流作用。在某些海域还时常遭受风暴、狂狼、浮冰、地震的袭击。风浪和潮流使平台的飞溅区和潮流区腐蚀加剧，冲击力的作用使结构产生应力腐蚀和腐蚀疲劳。2）海洋平台甲板以下部分，大都是管子式桁架结构，焊接节点多，应力高度集中，而且焊接节点部位是最容易产生严重腐蚀的部位，对其保护格外重要。3）海洋平台大多不能自航，生产平台不能移动，所以不能像船舶那样定期进坞维修，给保护和维修带来许多困难。平台寿命一般为20至30年，这就要求保护系统的寿命与之相适应，防蚀措施要维持这么长时间，会遇到很多困难。一、海洋平台的腐蚀特点1、平台腐蚀分区平台结构各部分所处腐蚀环境不同，腐蚀程度和保护方法都有差异。按腐蚀环境分为五个区：海洋大气区、海水飞溅区、潮差区、全浸区、海泥区。2、海洋平台的腐蚀规律海洋平台各部位的腐蚀，可以通过实际海洋环境条件下长尺挂片试验，了解和掌握其腐蚀的规律。如图所示腐蚀情况示意图表明，腐蚀最严重的部位发生在飞溅区（平均高潮线的上方）。3、焊接节点的腐蚀焊接管节点有残余应力存在，工作时有应力集中，加之结构复杂，不易受到保护，比结构的其它部分更容易产生腐蚀，热影响区的腐蚀尤为严重。焊接节点的点蚀和热影响区的腐蚀，具有不容忽视的危险性。当节点焊缝发生点蚀时，若处在应力集中区，会产生更大的应力集中，如果应力集中程度足够高，点蚀尖端的应力水准超出许可范围，该焊缝就会产生疲劳断裂。平台焊缝在腐蚀和疲劳应力的作用下，会在比较少的次数和比较低的应力下发生破坏。腐蚀疲劳特别有问题的部位，是焊接管节点。二、海洋平台的防蚀方法海洋平台防蚀的最大特点，是所需保护的结构复杂，体积庞大，长期遭受海洋环境的严重腐蚀，且维修保养困难，费用昂贵。在飞溅区和海洋大气区的钢结构保护措施，主要是涂料涂装法。在全浸区，可单独采用阴极保护，或采用涂料涂层和阴极保护的联合保护措施。大部分平台和实际上全部海底管道都采用牺牲阳极保护法。三、防蚀涂料与涂装

涂层的主要作用，在于隔绝腐蚀介质与钢结构表面直接接触。但是由于涂层本身的分子结构特点，不可避免地存在着一定的气孔，存在着透气性和透水性，因此漆膜的隔绝能力是有限的。漆膜气孔可通过多道涂装，利用后一道的涂料封闭前一道漆膜的气孔，抗渗透性能得到改善。故通常使用底漆和面漆（面漆含中间层漆）多道涂装。

底漆可以保护钢材，给钢材和表面涂层（或中间涂层）之间提供一个良好的表面，并能提高表面涂层的附着力。一般对底漆要求良好的防锈性能、机械性能、附着力强，并具有良好的与其他涂层的配套性。目前常用的底漆是无机硅酸盐富锌底漆、有机环氧富锌底漆、磷化底漆和高性能防锈漆。

表面漆的作用是保护底漆，以防止氧、水和活泼化学离子（如CL-）的侵入。表面涂层还可以提供抗冲击和抗溶解的功能，并提供一个平滑、无气孔的表面。选择表面涂层的涂料，应具有良好的机械强度，如硬度、韧性、耐磨性等；与底漆的结合性能好；对水和各种气体渗透性小；在风吹雨淋和日光照射下，不龟裂，不老化；各涂层间能相互配套。在大气区，平台结构常用的涂料是环氧树脂漆、氯化橡胶漆、乙烯树脂漆、聚氯脂和丙烯酸树脂漆。在飞溅区或全侵区结构的面漆，多用氯化橡胶、环氧树脂、焦油环氧树脂、聚酯树脂等涂料。四、防蚀包覆材料海洋平台的飞溅区和潮差区腐蚀特别严重，普通防蚀措施，如涂装和阴极保护，效果都不理想。为了控制这些区域的腐蚀，已研究出一些新方法，例如包覆防蚀材料。所谓包覆保护，就是在腐蚀最严重区域的构件表面包覆一层比涂层更厚德耐蚀金属或非金属材料。用于包覆的主要材料有：蒙乃尔合金，硫化氯丁橡胶，玻璃钢等。

包覆400号蒙乃尔合金（其成分是66%左右的Ni,33%左右的Cu，还有少量的Fe和Mn）。用1.27—1.50mm的合金薄板包覆或焊接在飞溅区的构件表面，护板的腐蚀速度仅为2µ/年，是一种非常耐腐蚀的材料。美国已有使用蒙乃尔合金护板的成功经验。包覆蒙乃尔合金时，一定要将合金与平台构件很好迪绝缘。

使用硫化氯丁橡胶护套，能达到良好的效果。五、阴极保护系统1、阴极保护原理

根据金属电化学保护原理，金属在电解质溶液中，由于表面存在着化学不均匀性，就会再金属表面形成无数微电池，其阳极部分不断遭到腐蚀，阴极部分得到保护。若对金属通以直流电流，使其成为阴极，并供给大量电子使其阴极极化，当金属极化电位负到金属表面阳极的起始电位时，则腐蚀即可停止，金属也得到了完全保护。这种方法成为阴极保护。

海水是强电解质，平台在海水中的腐蚀是电化学腐蚀，只要向平台钢结构供给直流电流，使之极化成为阴极，即可得到保护。2、阴极保护系统类型（1）外加电流阴极保护系统（2）牺牲阳极阴极保护系统外加电流阴极保护系统外加电流阴极保护系统，是由外加直流电源供给直流电，直流电的负极与被保护的结构连接，正极与辅助阳极连接，并同处于海水中。当接通电路后，便向结构施加阴极电流，结构表面的电位就向负的方向移动，即阴极极化。当其电位降低到腐蚀电池的阳极起始电位时，结构就停止腐蚀而受到了保护。牺牲阳极阴极保