海洋石油平臺(tái)建造過程中的涂層破損與處理措施

胡亞坤 董恩強(qiáng) 盧艷吉(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油平臺(tái)屬大型鋼結(jié)構(gòu)，服役環(huán)境惡劣，通常采用重防腐涂層系統(tǒng)。此類涂層系統(tǒng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的表面處理和噴涂施工技術(shù)要求較高，成本費(fèi)用較高；平臺(tái)建造周期較長，一般在一到兩年之間，多采用模塊化分層建造，建造過程中由于工藝、施工、管理等原因?qū)ν扛餐瓿傻臉?gòu)件表面涂層造成大量損壞，后期涂層修補(bǔ)施工質(zhì)量控制難度較大，且增加了后期涂層修補(bǔ)的費(fèi)用成本。本文旨在通過分析施工階段造成涂層破損的各種因素，并提出解決處理措施，從而降低涂層破損率，提升鋼結(jié)構(gòu)涂層整理防腐質(zhì)量。

1 腐蝕的原理

腐蝕是一種材料，通常是指某一種金屬，或其性能由于與周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的一種降解，鋼板底材上任何涂層體系的壽命在很大程度上均取決于表面處理的質(zhì)量。光滑的焊縫、帶有倒角的邊緣和清潔的表面都對(duì)所涂裝涂層的服務(wù)壽命起著很大的作用，腐蝕保護(hù)系統(tǒng)的預(yù)期服務(wù)壽命意味著通過為資產(chǎn)(也就是，船舶、橋梁、發(fā)電廠、石油平臺(tái)等)提供保護(hù)，以使其免受腐蝕的影響，從而實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

特定腐蝕保護(hù)系統(tǒng)的選擇通常必須綜合經(jīng)濟(jì)、操作、環(huán)境和安全等各方面來考慮。海洋環(huán)境是一個(gè)非常惡劣的環(huán)境，銹蝕會(huì)很快發(fā)生。空氣中所含的鹽和化學(xué)污染物會(huì)刺激腐蝕的發(fā)生。濕氣和海水提供了電解液，它也會(huì)促進(jìn)該反應(yīng)過程。

2 加工設(shè)計(jì)對(duì)涂層破損率的影響及處理措施

海洋石油平臺(tái)在做建造工藝和加工設(shè)計(jì)時(shí)，未充分考慮項(xiàng)目建造一體化，造成涂覆完成的模塊，后期需要焊接大量的管線支撐、電儀支架、設(shè)備底座等，從而造成涂層大量損壞；由于設(shè)計(jì)失誤造成的現(xiàn)場(chǎng)變更，如需要增加支撐梁，增加的焊接區(qū)域造成周圍涂層破損；場(chǎng)地資源限制，如噴涂車間高度限制，造成模塊上部拉筋無法一次焊接完成，后期組裝焊接造成涂層破損。

我們對(duì)2019年渤海某項(xiàng)目做統(tǒng)計(jì)分析，此類問題造成的涂層破損率約占平臺(tái)整體涂覆面積的10%；上述涂層損壞有些受限于場(chǎng)地資源和整體建造工藝原因，無法進(jìn)行避免，但有些可以通過精細(xì)化設(shè)計(jì)，提高模塊建造一體化比率，從而有效降低涂層破損率。如提高工件安裝準(zhǔn)確度，把擋水扁鐵、護(hù)管等散件納入一體化建造中，設(shè)計(jì)過程中多專業(yè)交叉審核，有效的規(guī)避設(shè)計(jì)失誤；優(yōu)化模塊吊裝工藝，調(diào)配好場(chǎng)地吊機(jī)資源，提升單體模塊焊接噸位。

3 施工環(huán)節(jié)對(duì)涂層破損率的影響及處理措施

海洋石油平臺(tái)在建造過程中由于施工管理不到位造成的涂層破損，如管線、拉筋等在運(yùn)輸安裝過程中，未進(jìn)行有效防護(hù)，造成涂層磕碰、劃傷等問題，甲板面水平度火焰調(diào)平、焊接或切割過程中未使用防火毯對(duì)周圍涂層進(jìn)行防護(hù)、工人隨意焊接臨時(shí)支撐、吊點(diǎn)等，此類問題約占平臺(tái)整體涂覆面積的8%；可采取的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)所有施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升油漆保護(hù)意識(shí)，建立油漆防護(hù)程序，形成制度文件和獎(jiǎng)懲措施；編制的相關(guān)涂層防護(hù)程序應(yīng)細(xì)致且可操作，如管線、拉筋在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，應(yīng)采用膠皮或紙板進(jìn)行隔離防止碰撞，臨時(shí)支撐吊點(diǎn)的使用應(yīng)在工藝程序中詳細(xì)說明焊接位置和數(shù)量，避免隨意焊接添加，噸位滿足的構(gòu)件吊裝過程應(yīng)使用吊帶，避免鐵鏈吊裝損傷涂層，程序中應(yīng)說明吊帶安全噸位和捆綁方式，相關(guān)管理人員應(yīng)做好監(jiān)督檢查。施工交叉作業(yè)時(shí)，應(yīng)合理安排施工工序，避免由于工序錯(cuò)誤造成的返工。

減少涂層破損的具體處理措施，設(shè)備底座、支架、管線等安裝時(shí)嚴(yán)禁在甲板上拖拉，應(yīng)使用吊帶、小車等等運(yùn)輸?shù)轿唬芫€、支架現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)禁止使用倒鏈、手拉葫蘆等金屬類硬質(zhì)材料，管線、支架、小型結(jié)構(gòu)件盡量避免用鐵絲臨時(shí)固定，以避免鐵絲劃傷或污染涂裝表面，管線、支架吊裝時(shí)嚴(yán)禁混吊，在大梁上使用抱卡時(shí)要進(jìn)行隔離保護(hù)，嚴(yán)禁在結(jié)構(gòu)梁上拖拉，吊裝完畢后應(yīng)檢查抱卡位置是否有涂層破損，如有破損應(yīng)用顏色鮮艷的記號(hào)筆在梁下進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以便后期修補(bǔ)。

焊接、切割、打磨施工作業(yè)過程對(duì)涂層破損具有范圍廣、多樣化的特點(diǎn)，其防護(hù)應(yīng)遵循以下做法，在已經(jīng)涂裝好的構(gòu)件周圍焊接、切割、氣刨等熱工作業(yè)時(shí)，要對(duì)周圍及下方的涂層進(jìn)行熱隔離防護(hù)，可使用鐵皮、防火毯等進(jìn)行遮蓋，打磨或氣刨時(shí)應(yīng)注意風(fēng)向，避免滾燙的鐵屑落到涂層上；待焊接部位去除涂層時(shí)避免使用火燒，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力工具打磨去除，結(jié)構(gòu)及管線組對(duì)時(shí)應(yīng)避免使用臨時(shí)焊接類支撐，避免隨意焊接；支架、散件定位焊接后，因圖紙升版需要切除時(shí)，盡量使用砂輪機(jī)打磨去除，重新焊接的位置應(yīng)打磨油漆后再焊接；搭設(shè)腳手架時(shí)，腳手架嚴(yán)禁倒運(yùn)拖拉，以防止磕碰對(duì)涂層的破壞，腳手架搭設(shè)過程中，應(yīng)避免與成品工件發(fā)生碰撞或劃傷油漆，腳手架搭設(shè)時(shí)卡子固定在工件的位置應(yīng)增加墊片隔離，通過增大卡子與工件表面的接觸，減少表面受力，防止涂層破損。在已經(jīng)完成涂裝的甲板面上存放或搭設(shè)腳手架時(shí)，應(yīng)在底部墊方木進(jìn)行硬隔離，腳手架在拆除過程中，嚴(yán)禁向甲板拋扔。

甲板面、墻面等整體打磨、噴漆時(shí)，應(yīng)警示隔離并設(shè)專人看護(hù)，確保周圍作業(yè)不會(huì)對(duì)未干的涂層表面造成污染，必要時(shí)可停止施工作業(yè)。為避免涂裝完畢的甲板、格柵下大梁等受踩踏、灰塵、鐵屑污染產(chǎn)生浮銹情況，應(yīng)用帆布進(jìn)行整體防護(hù)。

4 破損處涂層修補(bǔ)的質(zhì)量控制

通過對(duì)服役5～10年海上石油平臺(tái)進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)涂層出現(xiàn)失效返銹的部位主要發(fā)生在修補(bǔ)位置，因此涂層修補(bǔ)的質(zhì)量控制至關(guān)重要。對(duì)于輕微損傷的涂層，未深入到底材且底材未發(fā)生銹蝕，可先用紗布或砂紙清除嚴(yán)重污染和缺陷涂層，之后用適用于該涂層類型的稀釋劑清洗表面，且保證搭接涂層邊緣有一定的坡度，再按照修補(bǔ)涂層系統(tǒng)進(jìn)行修補(bǔ)至原始膜厚，修補(bǔ)過程中應(yīng)注意涂層的覆涂時(shí)間間隔和油漆混合后使用壽命的控制。若涂層損傷至底材，且底材表面已經(jīng)發(fā)生了銹蝕，應(yīng)考慮用點(diǎn)噴射或動(dòng)力工具的方式進(jìn)行表面處理，并在被損區(qū)域周圍10 厘米范圍內(nèi)修補(bǔ)新的油漆，損壞涂層與完好涂層之間應(yīng)打磨出坡度，搭接區(qū)域的原涂層應(yīng)打磨出新鮮的涂層表面，以增加修補(bǔ)涂層與原始涂層的結(jié)合力，受損區(qū)域打磨完成后應(yīng)進(jìn)行清潔，清除表面的油漆粉末、灰塵等外來污染物，之后依據(jù)涂裝程序中相應(yīng)的油漆系統(tǒng)進(jìn)行修補(bǔ)。

涂層修補(bǔ)環(huán)境參數(shù)的控制，除非另外清楚說明，否則涂料施工的最高表面溫度一般為125℉(50℃)。表面太熱可能會(huì)使涂料溶劑揮發(fā)過快從而使施工變得困難、發(fā)生起泡或?qū)е缕崮ざ嗫?。絕大多數(shù)環(huán)氧配方在溫度低于10℃(50℉)時(shí)停止固化過程。同時(shí)需要注意的是，為了防止正被涂裝的表面上出現(xiàn)濕氣，只有在底材溫度高于所測(cè)得的露點(diǎn)至少3℃(5℉)時(shí)，才能進(jìn)行涂料施工，露點(diǎn)是鋼板表面上開始形成濕氣的溫度，它是一定量空氣為達(dá)到飽和必須冷卻至的溫度。

涂層修補(bǔ)相對(duì)濕度一般應(yīng)低于85%，它是空氣溫度和相對(duì)濕度的函數(shù)。相對(duì)濕度 (RH)是空氣含水量與該溫度空氣飽和(最大)含水量的百分率，它會(huì)因濕度過高或相對(duì)濕度不夠而影響涂裝操作。當(dāng)相對(duì)濕度太高時(shí)，許多涂裝規(guī)格書會(huì)限制涂料施工的進(jìn)行。一般來說，涂層漆膜中有溶劑需要揮發(fā)，如果相對(duì)濕度過高，就沒有更多的空間讓溶劑進(jìn)行蒸發(fā)。如果發(fā)生這種情況，涂層內(nèi)殘留的溶劑會(huì)在漆膜內(nèi)產(chǎn)生諸如溶劑滯留和不完全固化之類的問題。風(fēng)速會(huì)以下面幾種方式對(duì)涂裝工作產(chǎn)生負(fù)面影響，將磨料從磨料噴砂工作區(qū)域的邊界吹至正在進(jìn)行涂裝工作的區(qū)域，加速施工后的溶劑蒸發(fā)，應(yīng)提防風(fēng)可能會(huì)通過將諸如浪花、鹽、噴砂介質(zhì)、粉塵或沙之類的污染物，吹至工作表面而對(duì)涂裝工作造成影響。

涂層修補(bǔ)工藝、技術(shù)參數(shù)應(yīng)在涂覆程序中做詳細(xì)說明，由于受限于環(huán)保法規(guī)的要求，通常涂層破損區(qū)域的表面處理無法進(jìn)行噴砂作業(yè)，而是采用動(dòng)力工具打磨的方式進(jìn)行表面處理，最低處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到SSPC-SP3，對(duì)于飛濺區(qū)常年受海水的沖刷，打磨處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到SSPC-SP11，且應(yīng)具有最少25 微米的粗糙度；破損區(qū)域周邊涂層應(yīng)打磨出破口，層次過渡；修補(bǔ)可采用刷涂方式，刷涂中應(yīng)確保膜厚符合原程序要求，由于刷涂效率較低間隔時(shí)間較長，應(yīng)注意油漆混合后有效使用時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)中，應(yīng)注意清除修補(bǔ)區(qū)域的污染物，避免涂層附著力不足，通常采用ISO4624 測(cè)試方法，飛濺區(qū)附著力不低于5 兆帕，大氣區(qū)不低于3 兆帕。

涂層修補(bǔ)工作通常在項(xiàng)目建造周期的中后期，多專業(yè)交叉作業(yè)且遍布整個(gè)平臺(tái)，跟蹤及監(jiān)督檢查較困難，局部區(qū)域容易出現(xiàn)質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)缺失，應(yīng)對(duì)此類問題方法是，對(duì)于大片結(jié)構(gòu)可分層分區(qū)域修補(bǔ)檢驗(yàn)，對(duì)于管線可分層或按系統(tǒng)進(jìn)行修補(bǔ)檢驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)盡量避免修補(bǔ)完成的區(qū)域二次或三次損壞，可在項(xiàng)目后期分區(qū)域?qū)ν繉舆M(jìn)行整體釋放，從而避免破損涂層的修補(bǔ)被遺漏。

5 結(jié)語

本文主要分析了海洋石油平臺(tái)建造過程中造成涂層破損的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施，通過合理的設(shè)計(jì)規(guī)避、有效的管理措施及質(zhì)量控制，可極大的降低涂層修補(bǔ)率和修補(bǔ)費(fèi)用，提升項(xiàng)目整體防腐質(zhì)量。