國際防腐蝕標準在海洋工程領(lǐng)域中的應(yīng)用大盤點
海洋工程鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)需要花費大量的投資,并且分布在世界各地。此外,越來越多的海上平臺結(jié)構(gòu)將處于深海區(qū),因此,它們將會越來越龐大,結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,費用也越來越昂貴。海上平臺的腐蝕控制對于維持油、氣的正常生產(chǎn)、提供安全的工作和生活保障、避免對環(huán)境的潛在損害都是十分必要的。海洋工程防腐蝕涉及到國家海洋開發(fā)的戰(zhàn)略,目前隨著海洋工程的發(fā)展,越來越多的人意識到防腐蝕在海洋工程中所占有的重要地位,也越來越重視防腐蝕工作。腐蝕不僅對我國的資源和能源造成了很大的浪費,而且一些鋼鐵、水泥、混凝土材料的腐蝕也進一步導(dǎo)致相應(yīng)的碼頭、船舶、橋梁等發(fā)生突發(fā)性災(zāi)難事件,給人們的生產(chǎn)生活安全帶來了很大的危害。海洋環(huán)境中的腐蝕與其他環(huán)境下的腐蝕相比更為嚴重。海洋防腐蝕是海洋工程的關(guān)鍵技術(shù)之一,金屬在海洋中腐蝕導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕斷裂(SCC)、氫脆(HE)、腐蝕疲勞(CF)、晶間腐蝕(IC)等會使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生突然斷裂,導(dǎo)致海洋環(huán)境生態(tài)災(zāi)難,造成巨大損失。此外,防腐蝕涂層的提前失效和涂層維修帶來的停工損失也相當(dāng)大。因此,必須采取合適的防腐蝕技術(shù)和標準的支持予以解決。
一、腐蝕的定義、原理以及防腐蝕的途徑
腐蝕是材料變壞的現(xiàn)象,是材料與周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的一種降解,它是一種自然過程,是材料"釋放"能量并回歸自然狀態(tài)的一種傾向或趨勢。腐蝕的原理:陰極+陽極+金屬通道+電解液,它涉及到一個化學(xué)反應(yīng),實際上是電化學(xué)反應(yīng),即這個過程中會產(chǎn)生電流。當(dāng)腐蝕的四要素都出現(xiàn)時腐蝕就會發(fā)生,如果缺少其中任何一項要素,腐蝕過程就不會繼續(xù)。防腐蝕的三個途徑:屏蔽、擬制、犧牲陽極。
二、海洋工程鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)況
海洋石油開采設(shè)施是一項投資較大的永久性工程,一般設(shè)計壽命在15~30年,其設(shè)施長期耐久地使用防腐蝕是極為重要的環(huán)節(jié)。在海洋這個嚴酷的腐蝕環(huán)境中,以鋼鐵為主要結(jié)構(gòu)的海上鉆井平臺、采油平臺、FPSO(浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置)、導(dǎo)管架、海底管道以及各種設(shè)備設(shè)施在這種環(huán)境中遭受到嚴重的腐蝕,從而使平臺構(gòu)建壁厚減薄,局部甚至產(chǎn)生穿孔,海浪的周期作用還會引起腐蝕疲勞,因此,腐蝕是海上平臺設(shè)計和制造中所要考慮的最重要的因素之一。
海洋腐蝕事故觸目驚心。1980年3月,在北海大埃科菲斯克油田作業(yè)的亞歷山大·基定德號鉆井平臺,在海浪的反復(fù)沖擊下,5根巨大樁腿中的D號樁腿因6根撐管先后斷裂,萬余噸重的平臺在25min內(nèi)傾倒,123人遇難,造成近海石油鉆探史上罕見的災(zāi)難。調(diào)查表明,該次事故是腐蝕疲勞所致。美國東部的一座鐵橋,由于應(yīng)力腐蝕開裂而塌落在俄亥俄河中,46人喪生。2010年9月7日23時,山東東營勝利油田位于渤海的作業(yè)3號修井作業(yè)平臺受瑪瑙臺風(fēng)影響(風(fēng)力最大時陣風(fēng)9級,浪高近4m),平臺發(fā)生傾斜45°事故,出現(xiàn)了人員傷亡。
平臺的設(shè)計通常都考慮臺風(fēng)的影響,況且又是發(fā)生在中國的內(nèi)海--渤海,所以出現(xiàn)平臺倒塌事故與海洋腐蝕應(yīng)是有一定的關(guān)聯(lián)。為了滿足日益增加的能源需求,"走出陸地,走向海洋"已成為了一條必由之路。但是由于海上石油工程所處的環(huán)境條件復(fù)雜、惡劣,因此工程本身需要經(jīng)受嚴酷的考驗,做到安全、穩(wěn)定、高效。其中海洋環(huán)境腐蝕是造成工程能否長期運行的關(guān)鍵因素,因此在海洋油氣工程的建設(shè)中,要綜合考慮各方面因素,采用各種技術(shù)手段做好防腐蝕處理,減少作業(yè)期間的維修與保養(yǎng)費用,確保海洋油氣工程長期穩(wěn)定、安全地運轉(zhuǎn)。
三、國際防腐蝕標準的應(yīng)用情況
開展防腐蝕系統(tǒng)工程標準化工作,解決長期以來在防腐蝕工程中由于缺乏整體考慮、系統(tǒng)管理造成的防腐蝕效益難以最大化,以防腐蝕作為標準化主體對象,從工程防腐蝕的設(shè)計、選材、制造、施工、檢測評定、使用、維護等開展全過程、全要素的綜合標準化研究,特別是在一些重大防腐蝕工程,研制具有綜合性、系統(tǒng)性、相互協(xié)調(diào)優(yōu)化性、高效性的防腐蝕工程標準,通過標準來引導(dǎo)防腐蝕工程在安全、環(huán)保、節(jié)能方面發(fā)揮突出作用。防腐蝕的復(fù)雜性決定了防腐蝕標準化工作并非一項簡單的工作,需要投入大量的人力、資源開展工作,在統(tǒng)一目標下,繼續(xù)發(fā)揮各自作用,優(yōu)化配合,最佳最優(yōu)實現(xiàn)防腐蝕的最終要求。近幾年,我國的標準化進程非常迅速,參照部分國際防腐蝕標準,制定關(guān)于防腐蝕標準的數(shù)量越來越多,范圍也越來越廣。但由于我國的防腐蝕標準化工作起步較晚,與國外相比,我國的標準化工作是以政府管理為主導(dǎo)的行為,加之防腐蝕涉及面廣、自身地位不突出、輔助性、服務(wù)性為主等特點,因此,形成了防腐蝕標準化工作發(fā)展中標準的制定和推廣力度不夠,企業(yè)未能廣泛參與到標準的制定中來,造成標準的實用性、操作性不足的特點。并且目前國內(nèi)好多管理人員和工作人員仍然抱有重法律輕標準的思想,致使我國有些應(yīng)制定的標準不能及時制定,或者已存在的標準得不到很好地貫徹實施。世界各國的防腐蝕實踐證明:涂料涂層防腐蝕(涂裝)是最有效、最經(jīng)濟、應(yīng)用最為普遍的方法。
在海洋工程防腐蝕涂料領(lǐng)域內(nèi)的國際組織主要有NACE(美國防腐工程師協(xié)會)、ISO、SSPC(美國防護涂料協(xié)會)、NORSOK(挪威石油標準化組織)、ASTM(美國材料與試驗協(xié)會)等。其中NACE是目前世界上最大的防腐蝕技術(shù)專業(yè)組織,主要由其技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(TCC)負責(zé)標準的制修訂工作。NACE標準共分三大類,分別是:(1)作業(yè)標準[SP(RP),standardpractice];(2)檢測方法標準(TM,testmethod);(3)材料要求(MR,materialrequirement).而ASTM(美國材料與試驗協(xié)會)主要是制定材料、產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)等領(lǐng)域的特性以及性能標準、試驗方法和程序標準。
目前國內(nèi)尚未頒發(fā)Offshore專業(yè)防腐蝕涂裝國家標準或中海油行業(yè)標準,而直接采用的海洋行業(yè)通用國際標準主要有:
(1)ISO12944《防護涂料體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護》.這是一部在國際防腐蝕界通行的、權(quán)威的防護涂料與涂裝技術(shù)指導(dǎo)性標準,共分八個部分:總則,環(huán)境分類,設(shè)計上的考慮,表面類型與表面處理,保護漆體系,試驗方法,涂漆工藝,新工作和維護工作規(guī)范的制定。
(2)NORSOKM-501《表面處理和保護涂料》。該標準為挪威石油工業(yè)標準,對海洋相關(guān)設(shè)備、設(shè)施等在建造和組裝過程中,對用于保護涂層的涂料選擇、表面處理、涂裝系統(tǒng)、涂裝系統(tǒng)檢驗、涂裝施工、涂裝檢驗、人員資格以及金屬噴涂等,均作出了具體規(guī)定與要求。該標準在海洋領(lǐng)域被廣為推崇與采用[6].
(3)ISO20340《近海及相關(guān)結(jié)構(gòu)防護涂層體系的性能要求》.
(4)NACESP0108《防護涂層對近海結(jié)構(gòu)的腐蝕控制》.在國際上通用的海洋工程涂層設(shè)計標準是NACESP0108,它涵蓋了海上構(gòu)筑物保護涂層、檢驗及涂覆施工等各個方面。該標準從NACERP0176《海上固定式鋼質(zhì)石油生產(chǎn)平臺的腐蝕控制》中獨立出來,內(nèi)容更加豐富和全面,基本涵蓋了海上構(gòu)筑物防腐蝕涂層的各個方面,反映了目前國際上的發(fā)展水平,對海洋石油開發(fā)生產(chǎn)設(shè)施防腐涂層的設(shè)計有很好的指導(dǎo)作用。目前中海油的項目詳設(shè)中仍一直引用著該標準。
(5)SSPC制定的系列標準。
在各個國家和國際組織已制定的標準中,海洋工程設(shè)計中應(yīng)用較多的標準有NACE的5個標準,為涂料和涂層標準;ISO的5個標準,為性能試驗方法標準;SSPC的8個標準,為性能試驗方法標準;ASTM的3個標準,為涂料施工工藝標準[2].這些標準在海洋工程中進行應(yīng)用,在設(shè)計階段可以就不同的腐蝕環(huán)境(海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮汐區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū))以及根據(jù)項目的使用年限設(shè)計不同的防腐蝕系統(tǒng);在施工階段應(yīng)該嚴格按標準進行施工、檢驗。而涂裝檢驗又是保證涂裝質(zhì)量,防止涂層過早失效的最終環(huán)節(jié),也是非常重要的環(huán)節(jié),必須由具有專業(yè)資質(zhì)的檢驗人員來實施。
海洋工程鋼結(jié)構(gòu)使用環(huán)境惡劣,對防腐蝕要求很高,通常海洋工程鋼結(jié)構(gòu)和國際標準都要求實施涂層檢驗的人員必須受過NACE、SSPC、FROSIO(挪威涂裝檢查專家專業(yè)委員會)涂層檢驗的相關(guān)培訓(xùn)并取得相應(yīng)職業(yè)資質(zhì),需要達到相應(yīng)的級別才能進行此項工作。市場競爭歸根到底是人才的競爭和管理水平的競爭,我國海洋工程建造企業(yè)的防腐蝕涂裝部門與國外同類企業(yè)相比較,最薄弱的環(huán)節(jié)就在于此。目前從事涂料涂裝技術(shù)工作的人員多數(shù)是從化工、機械或焊接專業(yè)轉(zhuǎn)換過來的,由于專業(yè)設(shè)置原因,專業(yè)從事金屬腐蝕防護的人員很少,因此知其然者多,知其所以然者少,缺乏既能夠進行涂料防腐研究又精通涂裝施工技術(shù)這樣知識結(jié)構(gòu)全面的工程研究人員。國內(nèi)培養(yǎng)金屬防腐蝕專業(yè)人才的院校屈指可數(shù),不能滿足當(dāng)前海洋工程行業(yè)需求。同時,涂裝施工人員為涂裝工藝的最終實施者,其技術(shù)素質(zhì)的高低將直接影響到涂裝質(zhì)量,甚至涂膜的防腐性能。目前在一線進行涂裝施工的人員有些是未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的工人,專業(yè)知識欠缺,因此培養(yǎng)合格的涂裝工人尤其是噴砂、噴涂操作工,也是涂裝行業(yè)急待解決的問題。
我國近幾年也有一部分培訓(xùn)機構(gòu)引進了國外相關(guān)培訓(xùn)教材,按照國外標準進行系統(tǒng)地培訓(xùn),培養(yǎng)專職涂裝檢驗人員、涂裝管理人員以及涂裝施工人員,在海洋工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝項目中實施涂裝檢驗資格、涂裝施工資格的認證制度,大大提高了國內(nèi)涂裝檢驗水平以及海洋工程的涂裝質(zhì)量??梢娙瞬刨Y源才是"第一資源",實現(xiàn)標準化防腐蝕事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,必須有一支既懂防腐蝕技術(shù)又懂防腐蝕標準的人才隊伍作為保證,大力加強標準化知識的普及和宣傳工作,提高標準化意識;充分利用各種渠道進行標準化知識的宣傳,增進防腐蝕工程相關(guān)人員對標準化事業(yè)的了解,提高各個部門的管理人員、技術(shù)人員以及施工人員的標準化意識,同時對管理人員、技術(shù)人員和施工人員進行專門的標準化培訓(xùn)工作,提高相關(guān)的管理人員、技術(shù)人員和施工人員的標準化素質(zhì),進而達到提高防腐蝕工程的質(zhì)量,延緩材料的腐蝕,避免或減少后期服役的維修、維護費用和因維修造成的經(jīng)濟損失,減少重大惡性事故的發(fā)生,充分發(fā)揮防腐蝕在環(huán)保、節(jié)能、民生、財產(chǎn)、安全等方面的作用,適應(yīng)國內(nèi)、國際市場的規(guī)范需求,開拓我國防腐蝕標準化工作的新局面。
四、結(jié)語
通過技術(shù)標準提供的統(tǒng)一平臺,能使科學(xué)技術(shù)快速地過渡到生產(chǎn)領(lǐng)域,向現(xiàn)實的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,從而產(chǎn)生應(yīng)有的效益。技術(shù)標準的應(yīng)用與科技進步有著十分密切的關(guān)系,兩者相輔相成、互相促進。技術(shù)標準是科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要"橋梁",先進的科技成果可以通過標準化手段,轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,推動行業(yè)的進步??梢姌藴实乃綐酥局a(chǎn)品質(zhì)量水平,沒有高水平的標準,就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。當(dāng)前,由于能源日趨緊張,世界各國都加快了海上油氣設(shè)施的開采進程,海上平臺建設(shè)進入了一個高潮期。海上平臺及相關(guān)結(jié)構(gòu)由于具有腐蝕環(huán)境惡劣和要求防護期長等特點,受到各方的高度重視。一個完整有效的防腐蝕工程,包含了設(shè)計、選材、制造、施工、檢測評定、使用、維護等多個要素的全過程系統(tǒng)控制。單從個別要素孤立地加以控制,并不能保證達到最佳防腐蝕效果。而需要系統(tǒng)、整體考慮,在保證各要素達到要求的同時,以系統(tǒng)最優(yōu)化為目的,還要考慮各要素間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,形成環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)工程。在海洋工程鋼結(jié)構(gòu)防腐施工的過程中嚴格地遵循技術(shù)標準進行設(shè)計、施工、檢查和驗收,能夠達到很好的防腐效果,防止涂層的過早失效,減少維護的費用,穩(wěn)定和提高產(chǎn)品、工程和服務(wù)的質(zhì)量,促進企業(yè)走質(zhì)量效益型發(fā)展道路,增強企業(yè)素質(zhì),提高企業(yè)競爭力;保護人體健康,保障人身和財產(chǎn)安全,保護人類生態(tài)環(huán)境,合理利用資源。
五、夢能服務(wù)與支持
1、免費樣品
如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用,請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項目:驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。
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申請用量:在1KG以內(nèi)免費送貨上門。
2、免費打樣
如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實際應(yīng)用、外觀、性能測試,請與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢能科技營銷部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團隊
夢能對技術(shù)服務(wù)團隊始終進行一系列的標準化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計,以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進的涂裝檢驗儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗,以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
4、購買通道
零售:購買50kg以內(nèi),線上購買,抖店直接下單購買。
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業(yè)主、總包、設(shè)計院:提供防腐方案設(shè)計、性能檢測、施工方案、現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。
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