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(shí)就是比常規(guī)涂料更具防腐性，能夠在嚴(yán)苛的環(huán)境中保證長(zhǎng)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(duì)運(yùn)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(zhǎng)久地為海洋資源保護(hù)與開發(fā)工作提供服務(wù)。

1 海洋環(huán)境存在強(qiáng)腐蝕性

海洋環(huán)境存在多種強(qiáng)腐蝕因素，鋼結(jié)構(gòu)裝備在海洋環(huán)境中運(yùn)行發(fā)生腐蝕可以根據(jù)其所處環(huán)境進(jìn)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(shí)由于海水滲透、浸潤(rùn)也會(huì)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(diǎn)。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(zhǎng)期在海水中運(yùn)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(duì)的問題就是，這一區(qū)域氧氣充足，氧化作用會(huì)助推腐蝕過程，并且海浪與其中的泥沙會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)變防護(hù)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(gè)區(qū)域運(yùn)行的海洋工程設(shè)備要面對(duì)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(dòng)電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，通常在海洋大氣區(qū)長(zhǎng)期運(yùn)行的鋼結(jié)構(gòu)裝備比內(nèi)陸同緯度地區(qū)運(yùn)行時(shí)會(huì)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(shí)間日益增長(zhǎng)、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(duì)于飛濺區(qū)的重防腐涂層而言，該區(qū)域長(zhǎng)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(jìn)行維護(hù)。然而在水下進(jìn)行涂層修復(fù)難以保證施工質(zhì)量，達(dá)不到預(yù)期效果，因此飛濺區(qū)的涂層還應(yīng)具有較強(qiáng)的抗沖擊能力。飛濺區(qū)較常用的重防腐涂層主要為高強(qiáng)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(qiáng)涂層的屏蔽性能和機(jī)械強(qiáng)度，使涂料具有抗?jié)B透力強(qiáng)、涂層收縮率低、抗熱沖擊性能優(yōu)異等特點(diǎn)，局限性在于漆膜較硬難以修復(fù)，施工時(shí)要求一次性成膜。目前英國(guó)的IP，丹麥的Hempel，挪威的Jotun等幾家大公司推出的長(zhǎng)效防腐涂料產(chǎn)品占據(jù)了我國(guó)海洋防腐涂料的主要市場(chǎng)。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(dá)30年以上免維護(hù)。該產(chǎn)品在挪威Ekofisk油田鉆井平臺(tái)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(yùn)輸?shù)暮５坠艿馈⒔ㄖ鈮σ约皹蛄旱娘w濺區(qū)或是無法進(jìn)行涂層維護(hù)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(dá)到一毫米厚，反應(yīng)為高分子材料的聚合過程，因此會(huì)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(qiáng)、更加環(huán)保且具有較強(qiáng)附著力與耐磨性、耐腐蝕壽命特別長(zhǎng)（甚至長(zhǎng)達(dá)50年）等諸多優(yōu)點(diǎn)，純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料在海洋石油平臺(tái)和儲(chǔ)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(jìn)行防腐，美國(guó)海軍將純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料應(yīng)用于美國(guó)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(jìn)行了防腐試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料遠(yuǎn)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?yàn)榉纪苛现写嬖阪I能超強(qiáng)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(qiáng)的耐腐蝕性能和耐磨性能，海洋運(yùn)行環(huán)境非常嚴(yán)酷，氟碳涂料可以保護(hù)設(shè)備運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)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(hù)中，氟碳涂料是非常好的防腐涂料選擇，同時(shí)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(hù)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(jìn)發(fā)、開發(fā)與保護(hù)海洋各種資源的過程中，少不了海洋工程裝備的幫助，但長(zhǎng)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(duì)海水環(huán)境的抵抗力，保證海洋裝備的運(yùn)行可靠性，利用重防腐涂料的保護(hù)作用可以使海洋工程裝備的抗腐蝕能力大大提升，在實(shí)際工作中要不斷進(jìn)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(guó)海洋資源的開發(fā)與保護(hù)貢獻(xiàn)力量。

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