海洋工程重防腐涂料的要求及應(yīng)用
中國(guó)是海陸兼?zhèn)涞拇髧?guó),對(duì)海洋的探索從未停止過,從最初的魚鹽之利,到初步的海權(quán)思想,再到近年來國(guó)家提出的發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新海洋科技、保護(hù)海洋環(huán)境、建設(shè)海洋生態(tài)文明等一系列思路,對(duì)海洋的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)由淺入深的階段。
海洋油氣資源儼然是沿海開發(fā)的關(guān)鍵,沿海省市把海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)作為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。其中,不僅有鉆井平臺(tái),儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施,石油和天然氣管道,而且近年來還開發(fā)了石油加工船,即移動(dòng)石化廠。我們通常定義水深0~300 m為淺水區(qū)、300~1 500 m為深水區(qū)、1 500~3 000 m為超深水區(qū)。海工設(shè)備的建造成本按照水深程度和離岸距離等情況不同而變動(dòng)幅度巨大,維修、折舊和運(yùn)營(yíng)成本比陸地高得多,對(duì)防腐技術(shù)要求更高、更復(fù)雜,因?yàn)槿魏我蛲苛戏栏阅芤鸬耐.a(chǎn)、停工都將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
除了海洋油氣開發(fā)工程,近年來隨著全球?qū)Φ吞记鍧嵞茉吹年P(guān)注,各國(guó)均將目光投向了風(fēng)力資源巨大的海上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。我國(guó)有較長(zhǎng)的海岸線,豐富的天然風(fēng)能資源,雖然風(fēng)電行業(yè)在海上的發(fā)展起步較晚,但海風(fēng)資源以其穩(wěn)定性和發(fā)電功率大的特點(diǎn),發(fā)展日益迅速。近幾年來,我國(guó)也在上海、廣東等地沿海建成了多處海上風(fēng)力發(fā)電廠。與海上石油平臺(tái)一樣,海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)施也受到海風(fēng)、鹽霧、日曬、潮汐等因素的影響,防腐形勢(shì)十分嚴(yán)峻。
一、海工防腐涂裝特點(diǎn)及要求
海工項(xiàng)目設(shè)施所處環(huán)境惡劣,所需防腐蝕技術(shù)相對(duì)復(fù)雜,需要按不同的防腐要求進(jìn)行分解,從而有針對(duì)性地進(jìn)行。其中防腐的難點(diǎn)在于海面以上的部位,主要受鹽霧、海氣和波浪飛濺的腐蝕,其通常是指涉及高水位向上1.5 m到低水位向下1 m之間的區(qū)域,在這個(gè)區(qū)域腐蝕速率高,是大氣區(qū)和全浸沒區(qū)的數(shù)倍,最大腐蝕區(qū)在平均海水高潮位以上0.5 m左右。
造成嚴(yán)重腐蝕的原因主要有3個(gè):(1)大氣因素:日照輻射,干濕交替;(2)海水因素:溫度變化,且海水富含氯離子;(3)潮汐因素:不間斷的海水沖刷。
同時(shí),這個(gè)區(qū)域的施工環(huán)境惡劣,維修難度高,對(duì)涂層技術(shù)性能、施工性能要求極高,通常要滿足以下幾個(gè)要求:(1)能帶濕、帶銹涂裝,能在低表面處理的底材上有良好的附著力;(2)能在水下施工,水下固化;(3)固化時(shí)間短;(4)施工方式可選擇噴涂或刮涂等;(5)能有長(zhǎng)效的防腐能力;(6)機(jī)械性能優(yōu)異。
二、海工防腐相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
目前,就固定式平臺(tái)、自升式平臺(tái)、輔助設(shè)施及鉆井船等簡(jiǎn)單海工設(shè)施,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院已具備自主設(shè)計(jì)能力[2]。FPSO、FLNG、大型半潛平臺(tái)等未來將大力發(fā)展的中大型海工設(shè)施,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院尚無法自主設(shè)計(jì),F(xiàn)EED設(shè)計(jì)階段通常由國(guó)外設(shè)計(jì)公司負(fù)責(zé),詳細(xì)設(shè)計(jì)階段再由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院如708所,海工設(shè)計(jì)部等負(fù)責(zé),所以海工項(xiàng)目的涂裝配套設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。
在海工項(xiàng)目建設(shè)中,國(guó)內(nèi)石油石化設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的配套多參考石油石化標(biāo)準(zhǔn),面對(duì)國(guó)內(nèi)業(yè)主參考的標(biāo)準(zhǔn)主要有:(1)SY/T 4091—2018灘海石油工程外防腐技術(shù)規(guī)范;(2)SY/T 6930—2012海上構(gòu)筑物的保護(hù)涂層腐蝕控制;(3) GB/T 30790—2014色漆和清漆防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。
國(guó)外海工設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的配套通常會(huì)將船用標(biāo)準(zhǔn)和海工標(biāo)準(zhǔn)并用,通常包括ISO12944、ISO 20340、NORSOK M501、NACE SP0108等幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
海上風(fēng)電行業(yè),目前主要的設(shè)計(jì)院包括華東勘察設(shè)計(jì)研究院,廣東電力設(shè)計(jì)院,上??辈煸O(shè)計(jì)研究院等,也基本都會(huì)參考Norsok和ISO 20340標(biāo)準(zhǔn)推薦的涂層配套系統(tǒng)。
ISO 20340—2009 (GB/T 31415) PERFORMANCE REQUIREMENTS FOR PROTECTIVE PAINT SYSTEMS FOR OFFSHORE AND RELATED STRUCTURES海洋工程及相關(guān)結(jié)構(gòu)保護(hù)涂層系統(tǒng)的性能要求。其針對(duì)海洋工程腐蝕環(huán)境,規(guī)定了海上建筑及相關(guān)結(jié)構(gòu)(即那些暴露于海洋大氣和浸于咸水或微咸水中的結(jié)構(gòu))所用防護(hù)涂料體系的性能要求,本標(biāo)準(zhǔn)也適用于其他采用符合本標(biāo)準(zhǔn)的涂料或防護(hù)涂料體系的建筑結(jié)構(gòu),定義了3種涂料性能測(cè)試方法:循環(huán)老化試驗(yàn)、海水浸泡試驗(yàn)和耐陰極剝離試驗(yàn)。
ISO 12944—2017 (GB/T 30790) Paints and varnishes-Corrosion protection of steel structures by protective paint systems色漆和清漆防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)明確定義了各種腐蝕條件和環(huán)境類型,針對(duì)采用涂料體系和涂覆層來保護(hù)。其內(nèi)容宗旨是為了獲得適當(dāng)?shù)?、成功的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù)效果。ISO20340—2009修訂后編入最新版ISO12944—2014第9部分,根據(jù)暴露的環(huán)境可以在標(biāo)準(zhǔn)中合并C5-I和C5-M,重新定義了離岸(CX)和浸沒(IM4)兩個(gè)區(qū)域,另外還有兩個(gè)綜合處于離岸(CX)和浸沒(IM4)之間的區(qū)域,就是浪濺區(qū)和潮汐區(qū),并給出了一套資格認(rèn)證試驗(yàn)規(guī)范。
NORSOK M501—2012 SURFACE PREPARATION AND PROTECTIVE COATING海洋工程的表面處理和涂裝。NORSOK標(biāo)準(zhǔn)由挪威石油工業(yè)制訂,以確保其石油工業(yè)的發(fā)展和運(yùn)行足夠安全、增值(附加價(jià)值)和資金的有效利用。該標(biāo)準(zhǔn)盡可能廣泛地代替石油公司的技術(shù)規(guī)格書并可作為官方規(guī)章之用。針對(duì)固定式或系泊式海上平臺(tái)在建造和安裝過程中所采用的防護(hù)涂層,就涂層材料的選擇、表面處理、施工工藝、涂層檢查提出了要求。標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了油漆、金屬涂層和鋼結(jié)構(gòu)防火涂層,測(cè)試方法采用了ISO 20340的方法。其中對(duì)于海工項(xiàng)目最重要的3個(gè)系統(tǒng)為:(1)適用于大氣區(qū)域外表面防腐;(2) 7A適用于浪濺區(qū)和潮差區(qū)防腐;(3) 7B適用于水下區(qū)防腐。
其全部需要經(jīng)過第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)的預(yù)認(rèn)證。分別采用ISO20340定義的3種涂料性能測(cè)試方法:循環(huán)老化試驗(yàn)、海水浸泡試驗(yàn)和耐陰極剝離試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)完畢后還需要按照要求對(duì)涂層狀況、附著力、劃痕處銹蝕寬度等數(shù)據(jù)進(jìn)行考察,是目前涂料界較為嚴(yán)苛的涂層測(cè)試要求。
NACE SP0108—2008 (SY/T6930)CORROSION CONTROL OF OFFSHORE STRUCTURES BY PROTECTIVE COATINGS用涂料保護(hù)的方法控制海洋鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)飛濺區(qū)的涂料性能給出了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),推薦環(huán)氧玻璃鱗片涂料配套,其性能必須滿足:(1)抗腐蝕蔓延,耐濕熱循環(huán):<3.5 mm(不含鋅粉底漆涂層系統(tǒng));(2)邊緣成膜性良好;(3)耐熱,無開裂;(4)良好的柔韌性,沖擊強(qiáng)度>5.6J(50in·1b);(5)耐陰極剝離:<7.0 mm。
另外,常引用的一些海工防腐的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還有:(1)NACE TM0104—2004海上平臺(tái)結(jié)構(gòu)壓載水艙涂層體系評(píng)估;(2)NACE TM0204—2004海水浸沒(構(gòu)件)外部防護(hù)涂層;(3)NACE TM0304—2004海上平臺(tái)結(jié)構(gòu)大氣區(qū)和飛濺區(qū)涂層體系評(píng)估;(4)NACE TM0404—2004海上平臺(tái)結(jié)構(gòu)大氣區(qū)和飛濺區(qū)涂層體系評(píng)估。
三、夢(mèng)能科技
夢(mèng)能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計(jì)、涂裝施工為一體的科技公司,夢(mèng)能科技專長(zhǎng)于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢(mèng)能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計(jì)階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。