海洋工程裝備重防腐涂料的應(yīng)用研究

吳平平，陳 峰

0 引言

海洋工程裝備的防腐蝕工藝處理技術(shù)在近些年高速的發(fā)展與更新，尤其是重防腐涂料的廣泛應(yīng)用，為海洋資源生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展提供了可靠的保障，重防腐涂料其實就是比常規(guī)涂料更具防腐性，能夠在嚴苛的環(huán)境中保證長期防腐蝕效果的一種涂料，在海洋工程裝備生產(chǎn)中，重防腐涂料的應(yīng)用能夠提升設(shè)備對運行環(huán)境中高濕高鹽等腐蝕因素的抵抗能力，使海洋工程裝備能夠更長久地為海洋資源保護與開發(fā)工作提供服務(wù)。

1 海洋環(huán)境存在強腐蝕性

海洋環(huán)境存在多種強腐蝕因素，鋼結(jié)構(gòu)裝備在海洋環(huán)境中運行發(fā)生腐蝕可以根據(jù)其所處環(huán)境進行分類，即包括四類：其一是海泥區(qū)，這一區(qū)域?qū)ρb備造成腐蝕的因素與海泥區(qū)的土壤有莫大的關(guān)系，則是由于海泥中大多還有較多鹽分和腐殖質(zhì)，而同時由于海水滲透、浸潤也會給設(shè)備造成腐蝕，因此其腐蝕行為兼有土壤與海水雙重腐蝕的特點。其二是海水浸沒區(qū)，在這一區(qū)域內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)裝備需要長期在海水中運行，海水的浸泡作用致使鋼鐵裝置發(fā)生腐蝕的過程與海水溫度和鹽度、海洋溶氧量與海生物等多重因素相關(guān)。其三是潮差浪濺區(qū)，在這一區(qū)域內(nèi)服役的海洋工程裝備需要面對的問題就是，這一區(qū)域氧氣充足，氧化作用會助推腐蝕過程，并且海浪與其中的泥沙會對轉(zhuǎn)變防護層造成沖撞和破壞，從而使腐蝕過程加速。最后是海洋大氣區(qū)，在這個區(qū)域運行的海洋工程設(shè)備要面對濕度較大且含鹽量高的大氣環(huán)境，非常容易發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)，推動電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，通常在海洋大氣區(qū)長期運行的鋼結(jié)構(gòu)裝備比內(nèi)陸同緯度地區(qū)運行時會發(fā)生速度快四倍以上的腐蝕。

2 海洋工程裝備重防腐涂料的應(yīng)用

2.1 海洋工程裝備上常用的重防腐涂料

在當(dāng)前由于海洋工程裝備生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，裝備服役時間日益增長、防腐涂料的相應(yīng)漆膜厚度要求也就有所增加，但漆膜的形成與樹脂性能相關(guān)，如果涂料具有較高的附著力與較好的成膜性，就比較容易形成厚度合適的漆膜，而環(huán)氧樹脂可以與多種樹脂、填料和助劑混溶配制成多種重防腐涂料，因此環(huán)氧樹脂涂料是目前海洋工程防腐中最主要的涂料。對于飛濺區(qū)的重防腐涂層而言，該區(qū)域長期經(jīng)受海浪的拍打和生產(chǎn)作業(yè)中外物的碰撞，一至兩年就需要進行維護。然而在水下進行涂層修復(fù)難以保證施工質(zhì)量，達不到預(yù)期效果，因此飛濺區(qū)的涂層還應(yīng)具有較強的抗沖擊能力。飛濺區(qū)較常用的重防腐涂層主要為高強度環(huán)氧涂層或是厚膜型環(huán)氧玻璃鱗片涂層。厚膜型環(huán)氧玻璃鱗片涂料是在環(huán)氧樹脂內(nèi)增加玻璃鱗片或玻璃絲，玻璃鱗片的添加可增強涂層的屏蔽性能和機械強度，使涂料具有抗?jié)B透力強、涂層收縮率低、抗熱沖擊性能優(yōu)異等特點，局限性在于漆膜較硬難以修復(fù)，施工時要求一次性成膜。目前英國的IP，丹麥的Hempel，挪威的Jotun等幾家大公司推出的長效防腐涂料產(chǎn)品占據(jù)了我國海洋防腐涂料的主要市場。在眾多的重防腐涂料產(chǎn)品中，Jotun公司的聚酯漆不同于其他含玻璃鱗片環(huán)氧漆，是一種快速固化型耐磨聚酯玻璃鱗片厚漿涂料，防腐效果可達30年以上免維護。該產(chǎn)品在挪威Ekofisk油田鉆井平臺樁腿飛濺區(qū)已有30年工程應(yīng)用先例，適用于離岸海洋工程大型鋼鐵結(jié)構(gòu)物，流體物資（油、氣、水）運輸?shù)暮５坠艿馈⒔ㄖ鈮σ约皹蛄旱娘w濺區(qū)或是無法進行涂層維護的區(qū)域。

2.2 海洋工程裝備中所用的聚氨酯重防腐涂料

這種聚氨酯涂料是全固態(tài)的，其應(yīng)用過程需將多元醇和另一組分——多異氰酸酯互相混合，使之發(fā)生反應(yīng)形成聚氨酯涂層，其反應(yīng)過程較為迅速，形成的漆膜能夠達到一毫米厚，反應(yīng)為高分子材料的聚合過程，因此會放熱，在冬季及需要快速完成防腐處理的環(huán)境應(yīng)用較多，聚氨酯重防腐涂料具有應(yīng)用適應(yīng)性較強、更加環(huán)保且具有較強附著力與耐磨性、耐腐蝕壽命特別長（甚至長達50年）等諸多優(yōu)點，純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料在海洋石油平臺和儲油罐等裝備中的應(yīng)用非常廣泛，且很多船舶也都使用這種涂料進行防腐，美國海軍將純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料應(yīng)用于美國海軍軍艦中，并將其與聚脲涂料和傳統(tǒng)的聚氨酯涂層技術(shù)進行了防腐試驗對比，發(fā)現(xiàn)純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料遠比其他兩者防腐性能優(yōu)秀得多，這是由于不論是彈性聚氨酯涂層還是脲彈性體涂層，其形成的分子結(jié)構(gòu)都是線性的，沒有什么相交關(guān)聯(lián)度，雖然涂層耐沖擊、韌性好，但其附著力和耐腐蝕能力就較差了，而固態(tài)結(jié)構(gòu)性聚氨酯涂層則由于涂料分子間交聯(lián)度高，耐腐蝕能力非常好，更加符合海洋工程裝備的防腐需要。

2.3 海洋工程裝備中所用的氟碳重防腐涂料

氟碳涂料是一種改性氟樹脂，它作為新型涂料具有較高的耐久性，并且因為氟碳涂料中存在鍵能超強的碳氟鍵，保證了氟碳涂料在穩(wěn)定性上的表現(xiàn)，這一高能鍵的存在還使得氟碳涂料比聚酯涂料等具有更強的耐腐蝕性能和耐磨性能，海洋運行環(huán)境非常嚴酷，氟碳涂料可以保護設(shè)備運行長達20年后外涂層依然完好，其防腐表現(xiàn)非常優(yōu)良，在海洋工程的鋼結(jié)構(gòu)防護中，氟碳涂料是非常好的防腐涂料選擇，同時由于氟碳涂料還有具有非常好的耐酸堿和化學(xué)品腐蝕的性能，因此在需要保護船艙不受液體腐蝕的部位也可以應(yīng)用這種防腐涂料。

3 結(jié)束語

總之，海洋是巨大的資源寶庫，向海洋進發(fā)、開發(fā)與保護海洋各種資源的過程中，少不了海洋工程裝備的幫助，但長期在海洋環(huán)境中服役的海洋工程裝備常要面臨巨大的腐蝕威脅，只有通過高效的防腐處理才能提升海洋裝備對海水環(huán)境的抵抗力，保證海洋裝備的運行可靠性，利用重防腐涂料的保護作用可以使海洋工程裝備的抗腐蝕能力大大提升，在實際工作中要不斷進行技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新，以提升海洋裝備所需的重防腐涂料生產(chǎn)技術(shù)，用高質(zhì)量的涂料產(chǎn)品取代處于壟斷地位的歐美涂料產(chǎn)品，為我國海洋資源的開發(fā)與保護貢獻力量。

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