海洋石油平臺塢修防腐涂裝施工質(zhì)量控制

劉楊宇，趙天義，崔廣偉，郭曉軍，岳宗杰，張麗萍

(1.中國石油集團海洋工程有限公司，天津 300451;2.中國船級社天津分社，天津 300457;3.天津煉達(dá)集團有限公司，天津 300280)

0 前言

海洋環(huán)境中的紫外線、鹽霧、溫度和濕度、海水的溫度和流速、海水中的溶解氧及鹽含量、海浪的沖擊、漂浮物的撞擊、海洋生物、海底土壤中的細(xì)菌等都可不同程度地引起鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。海洋平臺長期在這種苛刻的腐蝕環(huán)境中，使得腐蝕速率很快，產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，影響結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，從而影響到平臺的運行安全。故在ISO 12944定義的腐蝕等級中，海洋大氣區(qū)腐蝕定義為 (C5－M)和海水浸沒區(qū)定義為 (IM－2)。

1 海洋石油平臺塢修涂裝質(zhì)量控制

1.1 平臺涂層方案設(shè)計

海洋腐蝕環(huán)境可分為海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)、海底沉積物區(qū)5個不同腐蝕區(qū)域，在不同腐蝕區(qū)域的海上鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)物存在著不同的腐蝕特征。目前在全浸區(qū)、海底沉積物區(qū)和部分潮差區(qū)的海上鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)物腐蝕控制中多采用陰極保護的電化學(xué)方法控制腐蝕，而海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)等多采用重防腐涂裝技術(shù)控制和延緩腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。

根據(jù)海洋平臺所處的腐蝕環(huán)境，將平臺防腐分為4個部分:甲板區(qū)、生產(chǎn)設(shè)施區(qū)、樁腿上部(包括船底、舷邊)和樁腿下部。甲板、樁腿上部和生產(chǎn)設(shè)施區(qū)處于海洋大氣環(huán)境中，長期遭受風(fēng)吹、雨淋、日曬、海水鹽霧的作用。同時甲板區(qū)還要承受人員走動、外來機械損傷等，故防腐涂層需具有一定的耐磨性和良好的耐沖擊性能。樁腿下部浸泡在海水里，需要涂層具有良好的耐海水和抗?jié)B性能。

為了保證涂層的防腐效果，采用多道涂層設(shè)計體系，可以有效避免漏涂，增加整個系統(tǒng)的屏蔽性。例如某自升式采油平臺樁腿上部采用了3種涂料，5道涂層的涂層體系。

如某自升式海洋平臺塢修時采用了如下涂層配套方案，見表1。

1.2 表面處理質(zhì)量控制

海洋平臺的防腐維修與新建最大的不同在于維修時平臺的表面已有涂層。原涂層出現(xiàn)損壞的需要除去，原涂層完好的予以保留。

表1 某自升式海洋平臺塢修防腐涂層方案

1.2.1 基材表面處理

表面處理質(zhì)量直接影響涂層的附著力、防腐效果等，為了充分發(fā)揮涂料的性能，需選擇與涂料性能相適應(yīng)的表面處理方法和等級。各個國家和組織對底材處理的等級規(guī)格有多種規(guī)定，其中常用的是ISO、SSPC、GB等標(biāo)準(zhǔn)。

海洋平臺在海洋環(huán)境中運行，處于海水浸泡和高鹽霧的環(huán)境中，進入船塢后，表面附著有大量的鹽分，這些鹽分直接影響涂層的防腐性能，必須對表面的鹽分進行清洗。水下部位先用高壓水沖洗去除表面鹽分、海生物及其它污染物。然后對水線下和水線上的原涂層損壞銹蝕區(qū)域噴砂處理至Sa 2.5級，表面粗糙度達(dá)到Ra 50～75μm，原有底漆附著良好的可繼續(xù)保留，并保持至涂漆［1］。

露天甲板、生產(chǎn)設(shè)施區(qū)等部位的銹蝕。采用手動除銹的方法，用砂輪處理至GB規(guī)定的St3級，處理時應(yīng)該保證表面沒有被拋光。所有缺陷的表面，如裂片、焊劑、焊接飛濺、暴露的氧化皮，都應(yīng)該在表面處理前去除。表面噴射處理后，應(yīng)采用壓縮空氣或吸塵器徹底清除表面殘留磨料［2］。

1.2.2 表面處理質(zhì)量檢測

除銹后，從除銹效果等級、錨紋深度、可溶性鹽、除塵檢測等4個方面［2］對表面處理效果進行檢查。

1)除銹等級。噴砂除銹效果應(yīng)達(dá)到規(guī)定等級，手工或動力工具處理應(yīng)達(dá)到St3級。

2)錨紋深度檢查。采用錨紋深度儀進行檢查，表面粗糙度應(yīng)為40～75μm。

3)噴砂后表面可溶性鹽的測定?？扇苄喳}、氯離子的存在對涂層的使用壽命有極大的影響。表面處理后，表面氯離子含量應(yīng)滿足NACE RP 0108標(biāo)準(zhǔn)要求，NACERP 0108允許的最大可溶性氯離子含量見表 2［3］。

表2 NACE RP 0108允許的表面可溶性氯離子含量 mg/m2

4)除塵檢測。經(jīng)噴射清理后的表面灰塵數(shù)量水平不應(yīng)超過ISO 8502－3中的2級。

1.3 涂裝施工質(zhì)量控制

平臺塢修多在冬天進行，溫度低，經(jīng)常遇到大風(fēng)、大霧、雨雪等惡劣天氣，樹脂和固化劑的反應(yīng)活性降低，不利于涂料的干燥固化。船上設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間狹小，同時交叉作業(yè)多，人員流動較大，給涂料的涂裝施工和涂層的養(yǎng)護帶來了困難。

1.3.1 涂料的混合、攪拌、稀釋

嚴(yán)格按照說明書操作對涂料進行混合，并攪拌均勻。如果顏料沉淀，應(yīng)采用動力攪拌器重新分散以形成均勻的混合物。對雙組分涂料，固化劑組分也應(yīng)該用動力攪拌器進行混合。對富鋅底漆等含重質(zhì)顏料的涂料，在使用過程中應(yīng)持續(xù)攪拌以防止沉淀。稀釋劑通常是用來調(diào)整涂料粘度，保證施工性能的，應(yīng)遵循產(chǎn)品說明書正確使用稀釋劑。假稠的涂料在泵內(nèi)加壓或攪拌時粘度變低，不要過分稀釋。每次稀釋后都需等徹底攪拌均勻后再試槍。低溫施工時，提前24 h將涂料及噴涂設(shè)備放在20～30℃的環(huán)境中加熱，以避免不必要的稀釋。

1.3.2 涂料施工和固化條件

在冬季船塢內(nèi)施工，涂料的性能受外界環(huán)境的影響較大。對于每一道涂層，應(yīng)該按照說明書上規(guī)定的最高、最低涂敷和固化溫度，噴涂厚度和施工工藝等進行施工。施工時應(yīng)注意氣候的變化，遇大風(fēng)、大雨、雪及風(fēng)沙等惡劣天氣時不應(yīng)施工。基材表面溫度高于露點3℃，相對濕度小于85%也應(yīng)停止施工［4］。

1.3.3 涂裝施工方法

平臺塢修時防腐涂裝主要采用的刷涂和高壓無氣噴涂2種方法。

1)刷涂。刷涂僅在以下情形采用:①局部修補;②在邊緣、角落或其它不規(guī)則部位的預(yù)涂;③不適合噴涂施工的小型工件等;④水冷凝管道。

2)高壓無氣噴涂。噴涂中用濕膜卡掌握噴涂厚度，同時應(yīng)避免過度霧化、過遠(yuǎn)槍距造成干噴，霧化不夠造成流掛、拉絲、表面粗糙等弊病。噴涂槍距應(yīng)保持在350～450mm，50%壓槍以確保膜厚均勻。

在噴涂施工后，涂層的養(yǎng)護非常重要。剛噴涂的涂層由于沒有完全固化，機械強度較低，很容易受到破壞。應(yīng)按照說明書對涂層進行養(yǎng)護，直到完全固化后才能投入使用。

1.4 涂裝質(zhì)量檢測

施工結(jié)束后，應(yīng)立即從涂層外觀、濕膜厚度、干膜厚度、漏點測試、附著力等5方面對涂層進行檢測。

1)涂層外觀。完工后的涂層應(yīng)沒有流掛、流垂、針孔、魚眼、氣泡、桔皮、裹灰之類的表面缺陷及其他異?，F(xiàn)象，并應(yīng)具有良好的視覺外觀，面漆應(yīng)完全遮蓋住下層的顏色。

2)濕膜厚度。在涂裝施工過程中，應(yīng)對濕膜厚度進行抽檢以確保厚度均勻。應(yīng)按 ISO 2808進行涂層濕膜厚度測量。

3)干膜厚度。按ISO 2808對涂層干膜厚度進行測量，干膜厚度應(yīng)在規(guī)定的范圍之內(nèi)。如果干膜厚度低于規(guī)定厚度的最小限值，這個部位應(yīng)另外加涂。如果干膜厚度超過了規(guī)定厚度的最大限值，糾正措施應(yīng)由業(yè)主和涂料制造商確定。干膜厚度超出規(guī)定最大干膜厚度的3倍的部位，應(yīng)打磨減薄到規(guī)定厚度。

4)漏點測試。按 NACE SP 0188標(biāo)準(zhǔn)對浸漬區(qū)和浪濺區(qū)的涂裝部位全部進行漏點檢查。對大氣區(qū)10%的涂裝部位，包括焊縫、邊角和邊緣，進行漏點檢測。發(fā)現(xiàn)漏點后，應(yīng)進行標(biāo)記并按局部補涂工藝進行修補。

5)附著力。在面漆施工至少一周后，應(yīng)根據(jù)ASTM D 6677采用刀割法檢查底漆與基材以及各道涂層之間的附著力。測試后，測試部位按局部補涂工藝進行修補。

The research work was co-supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51576009)and the Projects of International Cooperation and Exchanges National Natural Science Foundation of China(Nos.11661141020 and 517115 30036).

1.5 涂裝后涂層修補

在施工的過程中，往往會產(chǎn)生各種各樣的漆膜缺陷。缺陷產(chǎn)生的原因是多方面的，與涂料配套、涂料性能、表面處理、施工水平、環(huán)境條件都有一定的關(guān)系［5］。這些漆膜缺陷會成為海洋環(huán)境侵蝕鋼結(jié)構(gòu)的首選對象，因此解決好涂裝過程中漆膜缺陷問題成為防腐涂層質(zhì)量控制的關(guān)鍵。所有的涂層缺陷，包括厚度不足和損壞的涂層，都應(yīng)進行修補。在涂裝施工過程中，容易產(chǎn)生流掛、起泡、起皺等漆膜缺陷，不及時處理會影響涂層的整體防腐效果。分別對3種缺陷產(chǎn)生的原因進行了分析，提出了相應(yīng)的防治措施。

1.5.1 流掛現(xiàn)象

流掛現(xiàn)象是涂裝施工中經(jīng)常遇到的漆膜缺陷。涂布在垂直的鋼結(jié)構(gòu)表面時，在漆膜的形成過程中濕膜受到重力的影響向下流動，自上而下留下不規(guī)則的條紋和流痕，有時是幅度不一的波浪式橫紋，有的尖端處有漆滴凝結(jié)［5］。

流掛現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因:①過分稀釋，涂料的觸變性變差，在垂直表面流淌，不能附著在被涂覆物表面，在噴涂防污面漆時，加入了過多的稀釋劑，涂料的觸變性能降低，在立面上出現(xiàn)流淌;②噴嘴口徑大，走槍速度不均勻，一次噴涂過厚，局部涂料過多，難以附著在被涂覆物表面，在重力的作用下產(chǎn)生流掛;③舊漆膜上噴涂，舊漆膜屬于已經(jīng)固化的漆膜，且漆膜表面含有水、氧化物、雜質(zhì)等。有些部位的漆膜附著牢固，表面處理未完全除去，在這些部位也有流掛情況的發(fā)生。

預(yù)防流掛的措施:①在采用噴涂施工時，嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書加入稀釋劑，適當(dāng)調(diào)整粘度;②掌握好噴涂速度，噴涂手要盡量避免在同一個截面上多次搭槍而使漆膜過厚;③對流掛部位要盡快將其鏟掉，等漆膜固化后再涂漆即可，否則當(dāng)漆膜完全固化之后再去掉和磨平就比較困難了，尤其是耐磨性的厚漿漆更加困難。

1.5.2 起泡現(xiàn)象

起泡現(xiàn)象是指漆膜表面有小泡，有的含在漆膜內(nèi)部。起泡是一種常見的涂層缺陷，里邊有時是干的充滿氣體，有時是潮濕的充滿液體。起泡的大小通常跟底材的附著力強度、涂層間的結(jié)合強度，以及氣泡或水泡內(nèi)的壓力有關(guān)［6］。

起泡現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因:①激烈攪拌裹入的空氣形成氣泡，不待其消失即進行涂裝。這些氣泡會隨著涂料一起噴出，漆膜表面就會出現(xiàn)氣泡。②底材的鹽分也會導(dǎo)致起泡。鹽分吸收潮氣，水汽通過涂層，產(chǎn)生相對濃縮的溶液，由于水氣的滲透導(dǎo)致局部的壓力就形成了起泡。

起泡的預(yù)防措施:①涂料配置攪拌后放置一段時間容氣泡逸出，然后進行施工;②對鋼構(gòu)的表面使用高壓淡水沖洗的方法除去可溶性鹽分，對鋼構(gòu)表面的鹽含量進行監(jiān)測;③對于已經(jīng)起泡的涂層，用手工砂紙全部打磨掉，重新按標(biāo)準(zhǔn)噴涂一次。

1.5.3 起皺現(xiàn)象

在噴涂過程中，涂裝表面不能形成光滑平整的漆膜，而呈凹凸?fàn)?，稱為起皺現(xiàn)象［6］。

起皺現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因:①底漆未干直接噴下一道涂層，面漆比底漆干燥迅速，底面層固化過程收縮不一致導(dǎo)致涂層起皺;②噴涂施工時槍嘴距離噴涂面太近，且一次噴涂太厚，受到槍嘴壓力的影響而導(dǎo)致涂層起皺變形。

起皺的預(yù)防措施:①底漆要充分干燥，保證漆膜充分固化后，再覆涂下一道漆;②噴槍距離噴涂表面不能太近，且一次噴涂的漆膜不能太厚;③對于已發(fā)生起皺的部位，要在涂層未固化之前用刷子、木板刷平，固化的涂層需用砂紙打磨平整。

2 結(jié)束語

影響海洋平臺塢修防腐涂裝質(zhì)量的主要因素是:表面處理、施工工藝、以及施工環(huán)境等。防腐涂裝質(zhì)量需進行整體性控制，從防腐涂層配套技術(shù)方案、表面處理、涂裝施工、涂層檢測、及涂層修補等方面，每一環(huán)節(jié)都需要共同協(xié)商，嚴(yán)格控制。

［1］NORSOK standard M －501.Surface preparation and protective coating［S］.Rev.5，June 2004.

［2］ISO 12944－1～81998，Paints and varnishes－Corrosion protection of steel structures by protective paint systems［S］.1998.

［3］NACE RP 0108 Corrosion Control of Offshore Structures by Protective Coatings［S］.2008.

［4］ISO 20340:2003 Paints and varnishes－performance requirements for protective paint systems for offshore and related structure［S］.2003.

［5］王受謙.防腐蝕涂料與涂裝技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:120－134.

［6］崔大鵬.淺談漆膜缺陷成因及防治措施［J］.天津航海，2008(2):53－55.