三層包覆防護技術在冀東油田海洋鋼樁防腐修復中的應用

代兆立，竇海余，焦 輝，張彥軍，崔偉強，劉清洋

1.中國石油冀東油田南堡作業(yè)區(qū)，河北唐山 063200

2.中國石油集團工程技術研究有限公司，天津 300451

冀東油田位于渤海灣北部沿海，沿渤海灣灘海地區(qū)建有5 座人工島和1 座導管架生產平臺。人工島登陸點（含引橋和碼頭） 下有各種鋼樁700 多根，從生產投用至今約有10 年的時間。為了保證安全生產，2016 年和2018 年對油田的各種海洋鋼結構鋼樁（包括登陸點鋼樁及海洋平臺鋼樁） 進行了檢測和維護[1]，檢測內容包括：外觀檢查、鋼樁壁厚檢查、陰極保護效果檢測等。檢測中發(fā)現，有一定數量的鋼樁原有防腐涂層脫落，鋼樁本體出現了較嚴重的腐蝕，最大腐蝕坑深度達3.1 mm。為了保證油田的安全生產，在2018 年對冀東油田4 座人工島的登陸點鋼樁采用三層包覆防護技術進行了防腐修復，達到很好的防腐效果[2-3]。

1 三層包覆防護技術簡介

三層包覆防護結構包括：底層（自憎水密封油）、中間層（防腐帶）、外護層（防護套），見圖1[4]。自憎水密封油具有良好的憎水效果，含有優(yōu)良的緩蝕劑成份，涂敷于經過處理的鋼樁表面，能夠有效阻止腐蝕介質的侵蝕；防腐帶周向纏繞在管樁表面；防護套為軸向單側開口法蘭結構。防腐帶和防護套具有良好的緩沖和耐沖擊性能，不但能隔絕海水，還能抵御機械損傷破壞。防護套周長為管樁周長的90% ～98% （依據不同管徑確定），安裝時用液壓扳手沿管樁圓周拉緊，使防護套軸向邊沿的兩法蘭條貼合，通過法蘭條上的螺栓孔，用不銹鋼自鎖螺栓固定。

圖1 三層包覆防護結構示意

該技術不僅可用于新建海洋鋼樁及其他設施的腐蝕防護，也適用于在役海洋鋼樁和設施的防腐層修復；不僅能夠應用于鋼結構，亦可應用于海洋環(huán)境其他材質結構。

三層包覆防護技術的特點有：表面處理要求低、安全環(huán)保、可水下施工、操作簡單、具有一定的抗沖擊性能和防海生物附著性能。

2 現場應用

在2018 年，對冀東油田的NP1-1、NP1-2、NP1-3、NP4-1 人工島的引橋和碼頭下的所有鋼樁采用三層包覆防護結構進行了防腐施工，鋼樁直徑有1 100 mm 和1 200 mm 兩種，每根鋼樁的包覆高度為平均低潮位下500 mm 至樁頂，鋼樁包覆長度從 3.2 m 至 3.9 m 不等。

2.1 施工過程

施工分為四個主要步驟：鋼樁表面處理、自憎水密封油涂敷、防腐帶纏繞、防護套安裝。具體施工工藝流程見圖2。

圖2 三層包覆防護技術工藝流程

當需要處理的鋼樁段位于海水以下時，在水上作業(yè)平臺的配合下，由潛水員實施鋼樁的表面處理、自憎水密封油涂敷、防腐帶纏繞及防護套安裝等工作，一般根據鋼樁的直徑確定潛水員數量，本項目中一組包覆施工人員由3～4 名潛水員組成，具體施工過程見圖3。

圖3 現場施工

2.2 施工技術要求

2.2.1 鋼樁表面處理

（1） 表面處理可以采用高壓水射流處理、電動或手動工具處理。

（2） 鋼樁表面處理要清除鋼樁表面松動的鐵銹及漆皮，清除雜物、泥土，達到無可見的油、脂和污物，無附著不牢的氧化皮、鐵銹、涂層和外來雜質。處理等級達到GB/T 8923.4 要求的Sa2 級或St2 級。

2.2.2 自憎水密封油涂敷

（1） 用工具將自憎水密封油自上而下涂抹在鋼樁表面。

（2） 將鋼樁表面的坑凹處用自憎水密封油填滿。

（3） 確保自憎水密封油無漏涂，涂膜厚度達到 200 μm 以上。

2.2.3 防腐帶纏繞

（1） 在樁的起始和結束位置纏繞2 圈完整的防腐帶。

（2） 在開始位置纏繞后，采用自上而下螺旋式纏繞對鋼樁進行防腐帶施工。螺旋纏繞時搭接寬度不低于防腐帶寬度的55%。在纏繞施工過程中，應始終保持纏繞拉力均勻，保證防腐帶與鋼樁平整緊密結合，不得出現褶皺和空隙。

（3） 施工過程中需要使用多卷防腐帶時，要保證防腐帶的接頭處搭接長度不少于150 mm。

2.2.4 防護套安裝

（1） 將防護套預安裝在鋼管樁上。

（2） 逐漸緩慢拉緊液壓扳手，均勻地對不同扳手施加液壓力，直至法蘭條完全貼合，防護套軸向兩端有自憎水密封油擠出。

（3） 微調防護套位置，直至準確就位，使用316 L 不銹鋼自鎖螺栓緊固護甲法蘭條，確保法蘭條完全貼合，螺栓螺帽朝向一致。

（4） 取出液壓扳手的定位銷，用自鎖螺栓擰實。

（5） 鋼樁分段包覆時，保證上、下兩節(jié)防護套的接縫緊密連接。

3 應用效果

施工結束后現場照片如圖4 所示。

從施工過程和效果看，三層包覆防護技術施工簡單，修復后整體美觀，效果良好，特別適用于在役海洋鋼樁的防腐及防腐層修復。

圖4 現場完工照片

4 結論

（1） 三層包覆防護技術具有材料安全環(huán)保、可水下施工、施工工藝簡單、防護體系整體密封性好、防水、抗?jié)B、防海生物附著、抗浮冰沖擊等特性，該技術對于海洋鋼結構防腐層修復具有很好的應用前景。

（2） 最先完成包覆防護施工的鋼樁距今已歷時近一年，三層包覆防護結構外觀良好、表面完整、海生物附著少，不銹鋼螺栓連接牢固，無腐蝕跡象，可以滿足海洋環(huán)境樁腿的腐蝕防護要求。

（3） 后期將對已完成包覆施工的鋼樁進行持續(xù)跟蹤觀察，進行外觀檢查，必要時應進行破壞性檢查和抽查。