海洋防腐技术的应用与发展

海洋防腐技术的应用与发展

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台涂膜的施工方法。根据一般划分海洋环境可分为五个不同的侵蚀区域：气候区、侵蚀区、潮汐区、完全浸泡区和海泥区，不同区域的钢铁侵蚀特征不同。其中,飞溅区是腐蚀速率最高的区域,海泥区因含氧量低,腐蚀速率最低。目前,对全浸区、海泥区及部分潮差区金属构筑物的防腐主要采用富锌底漆加面漆保护的物理方法和阴极保护的电化学方法,对海洋大气区、飞溅区、潮差区则主要采用重防腐涂料涂装的方法。另外,海洋环境中的金属结构物在使用过程中始终浸没在水中,或由于潮水的涨落和飞溅处于潮湿状态,一般涂料无法施工,这就迫切需要能在湿面或水中直接进行涂装的水下固化型涂料。除了海下金属结构物需要水下固化型涂料外,在海上航行的船舶如能直接进行水下清洗和水下涂装,无疑将延长船舶的续航时间,减少入坞次数,降低维护成本。海洋平台防腐涂料主要包括无机富锌、有机硅、环氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳和聚硅氧烷类等涂料,可依据平台不同部位的腐蚀特点选用不同的涂料和涂层体系。近年来,国外出现了一些新型的海洋防腐技术,适合海洋环境不同金属结构件的防腐。例如安螺(Alocit)水下涂料和安耐层(Enviropeel)海洋平台法兰等异形件防腐涂层。下面重点介绍这2种海洋环境防腐技术。二、低剂量和使用alocit水中材料的性能和例子1.混凝土、钢筋和金属构件的复合涂层Alocit在海洋领域已应用了很长时间,该材料耐久性好,具有其他涂料无法比拟的性能,可以在干燥区域、水下或油污表面进行施工操作,特别适用于飞溅区结构的保护。如图1所示,土耳其石油海岸的油气平台上建立了43m高的超大金属构件,大部分平台在水下。水面上的平台支架存在一段0.75~0.5m的飞溅区。该材料表面坚硬,具有很好的耐磨性和耐冲击性,是环境友好型材料,在飞溅区的使用寿命达10~15年。Alocit有着广阔的应用领域,该材料干净无污染,易于洁净施工。它可以用在混凝土、钢筋和金属构件上且在表面形成一层坚硬且具有吸附性的表面。对于工业地平、储藏室、堤岸区域、钢板桩、码头、海港、钻油塔、储油罐、船体和船底、桥梁、刚性导管、表面湿或油的钢结构、铁路和地铁铁轨、立交桥下和游泳池等场所的钢结构防腐具有很好的作用。此外,它也可作为低级别表面处理的金属构件的底漆。Alocit环氧涂料是一种特殊的粘接性能的涂料,能在混凝土油层表面和水下施工使用。在混凝土表面,由于油污会渗入进基体,导致使用普通的清洗和处理工艺无法清理干净。例如加油站和工厂地板的表面已有多年积累的油渍,使用Alocit涂覆就可以翻新油渍表面。它在混凝土、钢筋和金属构件上使用,会在表面形成一层硬的具有吸附性的最外层,这对于钢结构的防腐具有很好的作用。在美国路易斯安那州和俄勒冈州,Alocit被用于压载舱、舱底区和甲板机械室。Alocit水下施工需手动涂刷,用动物短毛刷用力按压待涂覆的结构物表面,将结构物表面的水用力赶走,同时涂料填充锚纹孔洞,涂料在水下可以固化。表1为Alocit的技术数据表。虽然金属表面有盐残留会影响涂层性能,但使用Alocit并不受水中盐的影响。Alocit可以在水下使用,也可以在飞溅区及水面以上使用,甚至直接从涂料罐中取出使用。图2为潜水员直接在水下涂刷Alocit进行管道修复,其中,左图是潜水员正在将Alocit涂覆在浸于海水中的管道表面,设备采用泵吸式多组元系统,通过专门设计的短毛刷头安装在喷枪上进行刷涂;右图是潜水员用手刷手动涂刷水下管道。一边刷涂料一边从小罐中取料,没有涂料从罐中浮出。2.alocit双组份结构环境质量表2为Alocit与其它涂料性能对比表,从表中看出该涂料最大的优势是粘接强度高。漆面检测时拉拔强度(指粘接强度)在700~2000psi(4.8~9.8MPa)范围内,而普通重防腐涂料在300~500psi(1.5~3.4MPa)。Alocit涂料100%无溶剂,固化后100%固含量保存在涂层中,而其他涂料至少含有30%~40%的溶剂,这就意味着固化后涂层中只剩下60%~70%的固体含量。Alocit是一种双组份环氧涂料。该涂料为100%固体涂料,不含挥发性有机物,可以使用刷子、滚筒或者喷涂的方法进行涂覆(无气或双组元泵)。主剂和固化剂以特定比例的套装形式供应以便于混合使用,颜色有绿、灰、白、红、浅灰和黑色。3.保凝剂alocit德国康斯坦茨污水处理厂可以处理该城市50%的废水,该公司多年使用该涂料,用于保护污水处理池的混凝土表面(如图3所示),至今使用效果良好。墨西哥湾某工厂的冷凝管(见图4)内部传输介质温度恒定为1℃,因此该管路外面在温暖的墨西哥湾常年结满了凝结水,该工厂每年对冷凝管都要进行防腐修复。Alocit可以有效地对冷凝管的腐蚀起到抑制作用,并且直接对冷凝管进行修复,节省了大量成本。壳牌公司认定Alocit为最适合该条件的涂层,并给予Alocit全球认证。南海8号海洋平台进坞维修,对泥浆仓进行修复(见图5),采用双组分无气喷涂机喷涂,抢修时间2天。该材料耐磨防腐,特别适合海洋平台泥浆仓使用。三、抗耐层的性能和应用1.缓蚀剂的应用Enviropeel层是一种活性的防腐屏障,Enviropeel系统利用一种可喷射腐蚀缓蚀剂为金属基底提供防腐屏障。该系统用特殊设计的加热单元和泵,可将Enviropeel材料喷到任何尺寸和形状的构件上。Enviropeel是一种释放缓蚀剂的热塑性材料,常温下呈固体、片状,非常容易处理。片状的固体在加热罐中受热熔化,经喷枪以液体形式喷到构件上,瞬间冷却固化,形成一层紧固的完全符合构件形状的外壳包覆在构件上。防护系统在服役过程中缓蚀剂不断从保护壳中释放维持防腐性能。同时,Enviropeel具有可剥下、无毒、可重复循环利用的特点,并且环境友好。试验表明,该材料在实际工程中,可以重复使用10次。该缓蚀剂缓慢释放渗入涂层,包裹各种结构物的缝隙,从而阻止腐蚀,如法兰对界面和螺栓螺母之间缝隙等的腐蚀,其防腐的原理见图6。Enviropeel有着广阔的应用领域,如可用于存储部件和设备、输送机轴承、螺栓连接系统、各种法兰和阀门结构、海上和陆上设施、运输机械的零件和结构的防腐蚀保护。在澳大利亚,Enviropeel使数家矿业公司输送系统上的应用使设备生命周期增加了500%,它用于船只上的螺栓防护环保证书引起了美国海岸巡逻队的注意,并将其成功应用于大量液化石油气油轮上的外露管道。Enviropeel性能参数见表3。Enviropeel喷涂需使用专门的工具,即Enviropeel专用喷涂设备,该喷涂设备在特殊使用环境要适用,例如防暴环境使用防爆型喷涂设备。喷涂设备包括3个主要单元:底盘、熔融单元和软管。熔融单元包括微处理器、加热罐和泵,控制着整个系统。管路和喷枪也带有加热装置,统一由中央微处理器控制。原料进入加热系统,在这里熔融成为液体。一旦开始加热,可以一边进行喷涂操作,一边把新的原料源源不断地加入到罐里,不会影响喷涂进程(喷涂设备见示意图7)。所有Enviropeel的应用都被附上标签,编入资产维修方案的不可分割的组成部分,并记录有日期、环境条件和完整的可追溯性的人事记录(如图8所示)。2.irpeel保护区域的推广应用Enviropeel已在实验室和野外经过大量的测试,均表现良好。3000h热盐雾实验(参照标准ASTMB117)测试表明:Enviropeel保护区域范围内显现完好(见图9)。包括低温、紫外线加速针孔和涂膜完整性在内的其他测试表明,它在各种恶劣的环境下具有显著的防腐性能。美国海岸巡逻队野外试验结果表明,Enviropeel在公海上通过对锚杆支护来对美国海岸防卫队的船只和液化天然气油轮进行保护。(如图10所示)在样品暴露于北海近海条件下的测试显示,Enviropeel持续为法兰提供了重要的保护作用,法兰多年没有出现不良影响。3.在进行复合涂层时要注意使用enviropeel的注意事项湛江海洋平台2013年进行了20多个法兰阀体的防腐喷涂。该平台的法兰当时腐蚀比较严重,并且法兰体积大,所处位置各式各样,利用普通防腐手段难于取得很好的防腐效果,而且难于施工。而用enviropeel喷涂免去表面处理打磨的工序,不易接触的部位用喷枪直接喷涂上即可,节省了成本,也取得很好的保护效果。图11为海洋平台法兰防腐实例。四、水下固化型涂料海洋平台防腐涂料的种类很多,主要有无机富锌、有机硅、环氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷类涂料。在使用过程中,根据平台不同部位的腐蚀特点选用不同的涂料和涂层体系。在海洋环境中使用的钢铁结构物,由于在使用过程中始终浸没在水中或由于潮水涨落和飞溅,经常处于潮湿状态,一般涂料则无法施工,这就迫切需要能在湿面或水中直接进行涂装的水下固化型涂料。Alocit和Envirope