王 健

（中海油田服務股份有限公司，天津 300450）

0 引言

隨著地球資源的消耗，海洋無限寶藏的聚寶盆必將成為時代的新寵。21 世紀是海洋的世紀。然而，由于海洋的特殊環(huán)境，海上平臺的腐蝕是一個巨大的問題。因此，將介紹長期防腐材料和防腐技術的幾個特點，并討論新型防腐技術的應用。

1 管道被腐蝕的分類及機理

（1）涂層被可溶性鹽所破壞。涂層的穩(wěn)定性是不與腐蝕性材料發(fā)生物理或化學反應的能力，但目前所有涂層都不是100%保護的，特別是在可溶性鹽的作用下。濕度是海洋環(huán)境最重要的特征，很容易對后續(xù)噴霧造成損害。

（2）管道被H2S 所腐蝕。腐蝕機理有2 個：①電化學失重腐蝕（圖1）；②應力腐蝕。應力腐蝕是指氫原子積聚在鋼表面的凹陷處，在一定條件下與H2結合，致使缺陷處的壓力增加，導致鋼變脆，產生裂縫和裂縫。

（3）海洋大氣條件的腐蝕。海洋的氣氛很特別，無論大氣腐蝕還是海水腐蝕，兩者都加速海上平臺腐蝕速率的電化學腐蝕的條件。

圖1 管道腐蝕原理

（4）海洋平臺飛濺區(qū)的腐蝕。在波浪與潮汐的作用下，飛濺區(qū)域的海水與空氣完全接觸，氧氣含量增加，濕潤部分長時間暴露在陽光下。鋼表面上的電解質濃度增加并且可能發(fā)生電化學腐蝕。飛濺區(qū)域通常受富氧噴霧的影響，這通常會導致保護層脫落并加劇腐蝕。

（5）潮差區(qū)的腐蝕。潮汐區(qū)一年四季都處于潮汐運動狀態(tài)。這導致涂層的大面積脫落和破裂，更是加劇了腐蝕。

（6）海水全浸區(qū)的腐蝕這導致涂層的大面積脫落和破裂，這也是進一步加劇了腐蝕。

（7）海泥區(qū)的腐蝕。完全沉沒的海水區(qū)域的腐蝕與溶解氧、鹽度、溫度等密切相關。其中，表面完全浸沒區(qū)域氧含量最高、腐蝕最嚴重。

2 管理措施

2.1 涂料涂裝防腐

如果發(fā)現(xiàn)噴砂不方便，用手工刮刀手動除銹，然后用壓縮空氣清潔表面，最后涂上保護底漆。這樣可以使涂層更高質量地完成，并降低腐蝕的可能性。

2.2 設備的防腐結構設計原則

（1）避免間隙的產生。海上平臺結構的建設將不可避免地存在差距。腐蝕后經(jīng)常發(fā)生應力腐蝕和點腐蝕，進一步損壞設備。避免裂縫和引起腐蝕的方法是使用良好的設計和施工方法，并使用焊點來解決源頭的間隙問題。

本項目組在此次實踐過程中也發(fā)現(xiàn)了新的亟待解決的問題，例如怎樣提升藥品集中配送過程中的藥品查對準確性、怎樣減少藥品在轉運過程中的破損以提高藥品配送的質量。

（2）避免死角的出現(xiàn)。如果海上平臺施工設備的死區(qū)中存在液體殘留物并且未及時清潔，則這些液體在高強度陽光和海洋中高鹽霧濃度下極易發(fā)生局部濃度。濃縮物進一步導致腐蝕。應盡快標記并及時清理，以防止局部集中。

（3）建立預防性養(yǎng)護制度。發(fā)生嚴重腐蝕時，應通知相關負責人員進行審查和及時修復。應建立備用備件倉庫，存儲可用于更換的備件，以確保維護和早期檢測腐蝕部件能夠及早更換。

3 新型防腐技術

3.1 新型防腐涂料

3.1.1 高固體分、無溶劑防腐涂料

聚天冬氨酸樹脂聚脲涂料具有高固含量、低VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機化合物）以及不錯的耐腐蝕性與耐候性。

3.1.2 石墨烯防腐涂料

石墨烯相對于其他的材料來說是一種最薄，最硬的納米材料，有非常穩(wěn)定的混合結構和非常不錯的阻隔性能。涂層中的石墨烯形成致密的屏障，具有合理的屏蔽效果（圖2）。

3.2 熱噴鋁技術

熱噴涂技術是一種表面處理技術，它使用諸如氣體、激光和電弧之類的材料將碳化物、金屬和合金的材料加熱到半熔融或熔融狀態(tài)。

圖2 石墨烯防腐涂料“迷宮效應”示意

加工過程：采用獨特的冶煉工藝制備了多組分鋅鋁合金，冶煉后連續(xù)澆鑄多組分鋅鋁合金鑄錠。然后使用350～500 t 擠出機在（380～420）℃下熱擠壓該材料，并 使該材料通過圓形模頭以形成直徑為（4.5～8）μm 的線材。將鋼絲在真空退火爐中在（180～280）℃下退火（1.5～3.0）h 以進行拉伸。重復上述退火和拉伸步驟，直至產生（1.5～4.0）mm 的線。

3.2.1 金屬涂層

金屬涂層方法技術主要采用噴涂各種金屬的方法實現(xiàn)對海洋平臺的保護。該技術起源于20 世紀初，逐漸發(fā)展成為一種熱噴涂鋁防腐技術，以等離子和火焰為原料將金屬加熱至半熔化狀態(tài)。它可以有效隔離各種腐蝕性物質，保護海上平臺。另外，可以將一層樹脂施加到海上平臺的表面上以形成雙層復合涂層，以增強海上平臺的抗腐蝕能力。

3.2.2 技術要求

海洋平臺防腐中的熱噴鋁防腐技術主要需要采取以下步驟：首先，預處理海上平臺的表面；其次，海上平臺的表面應采用熱噴鋁處理；第三，將樹脂等材料應用于海上平臺的表面；第四，海洋平臺受到二次涂抹。當鋁線進入熔融狀態(tài)時，它可以噴涂在海上平臺上，厚約（85～100）μm，而且還能增強其金屬吸附能力。

3.2.3 優(yōu)點

作為海洋平臺最好的防腐底漆，與其他防腐技術相比，熱噴涂鋁防腐技術可以有效保護海上平臺，具有高性價比和高穩(wěn)定性，有效降低海上平臺日常工作和維護的成本。

3.3 環(huán)保型Al—Zn—Si 水溶性涂料

這種新材料是一種新的鋁鋅基合金，由微米級粉末和稀釋劑、固化劑和納米增強劑組成，形成水溶性合金涂層，適用于大氣降雨、高溫、咸霧、強風等海洋腐蝕環(huán)境。其關鍵技術有：①稀土鋁鋅硅粉的制備方法；②制取鉻酸鹽取代劑。

4 結束語

隨著中國海洋油氣資源的不斷發(fā)展，海洋平臺的不斷設計和建設，每年海上平臺的腐蝕問題都會造成大量的損失。目前海洋平臺腐蝕現(xiàn)狀對石油工業(yè)的發(fā)展極為不利。正因為如此，海上平臺的防腐已成為海上石油項目的重中之重了。因此，必須不斷研究海洋平臺的新型防腐技術，以確保海上平臺的安全，促進國家海洋油氣資源的開發(fā)。