復雜海洋環(huán)境下鋼管樁的防腐處理探討

作者：林瑞慧

隨著海港工程中鋼材用量的迅速增長，鋼結構的腐蝕問題日益突出。海洋環(huán)境對鋼結構具有很強的腐蝕性，鋼結構在海洋環(huán)境中的局部腐蝕速度遠大于平均腐蝕速度（約為平均腐蝕速度5-10倍）。鋼結構受腐蝕后的物理、機械性能下降等，影響了工程結構的使用功能及外觀，降低了工程的使用壽命。海港工程鋼結構所處環(huán)境復雜，各個部位的腐蝕速度有很大的差別，適用的防腐蝕方法也各不相同。選擇適當的防腐蝕技術、合理的設計、科學的施工，是確保海港工程鋼結構安全、耐久的重要措施。本文僅就復雜海水環(huán)境這一特殊條件下，依托具體工程對鋼結構防腐處理作個探討總結，以供同行資鑒。

工程項目概況

某碼頭工程采用離岸式布置，平面呈“T”型，其下部結構采用鋼管樁，共有φ1200mm與φ1000mm鋼管樁498根，樁長36～87m不等。其中碼頭平臺26跨30排，萬噸級重件碼頭16跨19排，棧橋29跨36排，除開棧橋的前五跨其余樁均處于海水環(huán)境中（圖1）。該工程處于－喇叭口型海灣的地理環(huán)境，周邊多山，該區(qū)域常年氣溫較高、濕度大、海水含鹽量高，對鋼筋砼結構和鋼結構具有強腐蝕性。

防腐施工方案的確定

2.1 防腐材料選擇

原設計該工程鋼管樁防腐材料采用100%固含量改性聚氨酯涂料（EPU），經試驗樁施工，發(fā)現該涂料在沉樁過程中就出現較大規(guī)模及比例的防腐層脫落，造成海上修補工作量大，質量無法得到保障?？紤]到該涂料對施工環(huán)境要求高，應用于港口工程僅三年歷史，同時經試驗樁驗證和比對，發(fā)現自1992年以來廣泛應用于我國離岸石油平臺（與碼頭鋼管樁防腐環(huán)境相似）的佐敦涂料具有適應性強、抗沖擊、耐久性好、防滲透性強、材料（涂層）與母材（鋼管樁）間附著力大、產品質量穩(wěn)定等特性，可滿足設計要求，最終決定采用有70多年歷史的佐敦涂料。

2.2 防腐涂層參數選用及施工方法的確定

2.2.1 樁身防腐涂層要求

由圖1可以看出，該工程鋼管樁多數穿越大氣區(qū)、浪濺區(qū)、水位變動區(qū)、水下區(qū)以及泥下區(qū)這四個區(qū)域。浪濺區(qū)、水位變動區(qū)由于交替性的浸水和暴露于大氣環(huán)境中，其腐蝕性更為嚴重，同時考慮到碼頭鋼管樁承受的撞擊、海浪的拍擊和船只運動時帶起的海底砂礫的沖刷，因此設計的涂層應具有相當的耐磨性和耐機械應力性。同時，該工程處于亞熱帶區(qū)域，太陽中的紫外線輻射強，要求水位變動區(qū)以上的鋼管樁面漆要有較好的耐候性。

2.2.2 樁身防腐涂層位置、材料選用及施工方法的確定

根據佐敦實驗室對相關產品的老化實驗的測試結果以及多年來廣泛應用于海上石油平臺工程和船舶制造的實踐經驗，結合鋼結構單面平均腐蝕速度（表1），按照設計要求的保護年限，最終確定為浪濺區(qū)、水位變動區(qū)長度10m處的涂層厚度800μm（共三度）；水下區(qū)長度6～17m處的涂層厚度500μm（共二度）。具體防腐涂層材料、厚度及施工方法詳見表2、表3。

防腐處理的實施

3.1 工藝流程

防腐位置主要是在螺旋管節(jié)部分，防腐層作業(yè)主要分四道工序：噴砂除銹、第一道底漆、中間漆、面漆。噴砂除銹、第一道底漆在防腐作業(yè)區(qū)軌道平臺上單螺旋管節(jié)加工完成，中間漆及面漆的作業(yè)是在整樁拼焊后完成。其施工工藝流程如下：鋼板表面預處理——噴砂除銹——噴涂底漆——調配涂裝料——噴涂第二道漆——噴涂面漆——涂層養(yǎng)護——損傷補涂

3.2 涂層施工

本工程鋼管樁涂層施工工藝采用噴涂和刷涂相結合進行，小面積修補或噴涂無法達到的部位（主要為螺旋焊縫根部）采用刷涂。具體為：

① 調配和混合

涂層材料采用雙組分，涂層施工時涂料按規(guī)定的比例調配和混合，涂料的配比如下表：

涂料在混合之前，分別攪拌A組分和B組分至均勻無分層和沉淀。把B組分注入A組分，攪拌均勻。所有的涂料在出廠時都已設定到適合無氣噴涂的粘度?？紤]到由于存儲和溫度變化所造成粘度的變化，現場可在混合后攪拌均勻的涂料中適當加入配套的稀釋劑，并攪拌均勻。攪拌均勻后的涂料應當放置一段時間，以使其熟化，熟化時間根據現場溫度不同而不同。

② 預涂

對于手工焊縫、邊、角及其他噴涂不易達到的部位，在噴涂前使用刷涂的方式進行預涂。

③ 噴涂

噴涂時注意噴槍至漆面的距離，控制噴槍運行的速度和幅度，以達到良好的施工效果。同時，在噴涂時應注意檢查噴涂的效果，以及時調整參數和方法，刷涂涂料時應調整油漆的粘度，以利于施工并滿足設計要求。

施工控制點

3.1 檢測施工時的環(huán)境條件如大氣溫度、相對濕度、底材溫度和露點溫度等，底材溫度至少要高于露點溫度3℃以上，相對濕度要小于85%方可進行涂層施工。

3.2 邊、角、手工焊縫等不易達到的部位應采用刷涂方法進行預涂。

3.3 當覆涂間隔超過產品的最大覆涂間隔時或涂層曝露于室外過長時間，表面存在鋅鹽、粉化、污物和老化層時，采用表面拉毛的方式清理表面，為后續(xù)涂層提供一個良好的基礎。

結語

依托本工程研究并實施復雜海水環(huán)境下鋼管樁的防腐蝕技術，從場地布置、防腐涂層材料、施工工藝等方面進行了一系列改進，確保了施工工期和質量，取得了顯著的效益（詳見表5）。

該工程于2004年8月開工，2006年10月10日順利通過驗收，工程質量為優(yōu)良，使用至今未出現鋼管樁的局部腐蝕、防腐涂層的破損、剝落、鼓泡等現象，確保了該碼頭的正常運轉。