淺談自升式鉆井平臺大樁靴涂裝建造工藝

張馳，朱勝林

(中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100010）

1 樁靴腐蝕環境特點和防腐重要性

海洋環境復雜，以鋼鐵作為主要結構材料的海洋石油自升式鉆井平臺，樁腿和樁靴長期面臨嚴酷的腐蝕危害。海洋大氣中水分含量較大，由于NaCl 微粒使得在鋼鐵表面易于形成有強腐蝕性的水膜。空氣中的某些強腐蝕性介質如二氧化硫，溶于鋼鐵表面的水膜中，加大了水膜的腐蝕性。

圖1 自升式鉆井平臺通常所處的海洋腐蝕環境

海洋石油自升式鉆井平臺通常所處的海洋腐蝕環境可劃分為五大區域，即海洋大氣區、飛濺區、潮差區、全浸區和泥砂區（如圖1）。鋼鐵在不同的區域中腐蝕速度不同，根據上圖顯示樁靴由下向上腐蝕速率逐漸增大的，而樁靴主要是支撐整個海洋平臺的大型構件，作為支撐整個海洋石油鉆井平臺的三根樁腿，樁腿樁靴的防腐效果直接影響到整個平臺的使用壽命。由此可見，靴樁腿的防腐涂裝工作對于海洋工程平臺來說是至關重要的。

2 海洋石油自升式鉆井平臺大樁靴泥砂區腐蝕分析

泥砂區是指海水全浸以下部分，主要由海底沉積物構成，腐蝕環境十分復雜，這方面的研究開展得較少。這一區域沉積物的物理性質、化學性質和生物性質都會影響腐蝕性。海底的沉積物通常均含有細菌，由細菌作用而產生的氣體有NH3、H2S、C 等，也影響鋼鐵的腐蝕性，其中，硫酸鹽還原菌會生成有腐蝕性的硫化物，大大加速鋼鐵的腐蝕。但鋼鐵在海底泥土區中由于氧的供給受到限制，腐蝕往往比海水中的緩慢。海洋石油自升式鉆井平臺樁靴受自身和平臺重力作用直接插入海床泥土中，周圍被海底沉積物包圍，樁靴受到海床泥砂對它的沖擊和摩擦，以及洋流、海水溫度、泥沙中的鹽類物質和細菌的作用，這些因素都影響到樁靴并加速它的腐蝕速度。因此，樁靴很有必要被涂層保護起來，而且樁靴的油漆配套必須克服上述腐蝕因素。

3 海洋石油自升式鉆井平臺大樁靴涂裝建造工藝的應用

海洋石油自升式鉆井平臺是目前最常用的淺海海域海洋鉆井平臺，為了滿足部分軟地層海域的作業要求，目前，國內已有采用大樁靴設計型式的平臺并完成首次建造。自升式鉆井平臺大樁靴設計作為用于支撐平臺主體結構的大型構件，全船共3 個。

3.1 樁靴主要參數物量及結構形式

按照設計，海洋石油自升式鉆井平臺三個大樁靴分別為長22.5m，寬17.7m，高4.7m 的長方體，總重約1500 噸，樁靴內部總面積約4230 ㎡，外部總面積約870 ㎡。三個樁靴均為長方體，樁靴內部為結構面，外部為非結構面，分為B 單元、PW 單元、QW 單元（左右）、及散裝件1、2、3。詳見圖2、3。

因考慮到單個樁靴噸位太大和樁靴內部結構復雜給涂裝施工帶來的巨大困難，故將每個樁靴在分段制作階段劃分為B、PW、QW、QW 4 個單元建造，其中，QW 單元左右對稱，各單元制作完成后，分別先預裝再進噴砂房，打砂涂裝后，再依次合攏成整體樁靴，在船臺階段與樁腿進行總裝。

圖2 樁靴結構劃分圖

圖3 樁靴剖視圖

3.2 樁靴結構及表面處理

涂層防腐措施是海洋石油自升式鉆井平臺防腐技術中最常見的方式之一，主要通過隔斷鉆井平臺鋼結構與腐蝕介質實現防腐工作。涂層的防腐蝕作用可以歸納為以下幾點：第一，性能優良的涂料可抑制水、氧、二氧化碳等物質透過涂層接觸鋼結構，并可以抑制微生物活動，減少微生物的附著污損；第二，由于鋼結構在海水中會出現電化學腐蝕，而涂層可以通過抑制陽極金屬離子在腐蝕介質中的溶解和陰極的放電現象，起到保護作用。目前，國內建造自升式鉆井平臺大部分的涂層缺陷大部分都來自鋼結構不良的表面處理，高等級的表面處理質量將會延長涂層的壽命。因此，樁靴的表面處理對于整個樁靴涂層使用壽命非常重要。樁靴的表面處理要點主要包含以下幾點。

（1）結構處理：對于底材本身必須進行一定的處理，如銳邊的打磨倒角的磨圓、飛濺的去除、焊孔的補焊及磨平等常見的結構弊病。

（2）表面清理：除去表面上對涂層有害的物質，特別是氧化皮、鐵銹、可溶性鹽、油脂、水分、焊煙等。

（3）表面粗糙度：表面粗糙度增大了對涂層接觸表面，并有機械吻合作用，提高了涂層對底材附著力，理想的粗糙度范圍在35 ～75μm。

（4）另外，樁靴在表面處理時，環境條件非常重要，直接影響樁靴的表面處理效果和涂層的施工質量，環境條件主要有空氣溫度、鋼板溫度、相對濕度、露點等。

高濕度能造成水性涂料固化緩慢，并且表面結露會影響涂層質量。如果環境溫度、濕度達不到施工預期，建議采取相應措施進行調整。依據ISO8501-1:1988/SIS05 5900:1967 或SSPC/NACE 標準，通常的要求是涂裝施工時相對濕度要低于85%，面積噴砂時，要求相對濕度控制在50%以下，鋼板溫度要高于露點溫度3℃以上。如果被涂表面溫度接近露點或低于露點時，應通過改變環境條件降溫去濕，或者提高被涂裝表面的溫度，保證涂裝施工質量。

3.3 平臺樁靴各單元涂裝施工

在大樁靴鉆井平臺建造涂裝過程中，為了更好地滿足建造涂裝質量，樁靴油漆施工過程如下：

（1）噴漆前，檢查好油漆的生產日期、批次、油漆顏色、施工注意事項。充分混合攪拌均勻熟化后施工，混合后的油漆應在4 小時內施工完畢。

（2）噴槍嘴尺寸應嚴格按照油漆產品說明書的要求。

（3）對于密性焊縫及合攏焊縫用膠帶紙做好保護，防止沾上油漆。

（4）涂料施工主要采取高壓無氣噴涂進行。在狹小的空間或無法進行噴涂的區域可以采用刷涂或輥涂。各層油漆噴涂前必須做好預涂，特別是手工焊道、自由邊、各種減輕孔、流水孔、過焊孔等部位必須預涂。每度油漆按油漆說明書規定的涂裝間隔進行，膜后要求達到兩個85%，表面不應有漏涂、干噴霧、流掛、龜裂等缺陷。待B 單元、PW 單元、QW 左右單元分別沖砂油漆完工，經檢驗合格后，在船臺場地以B 單元為基準依次合攏QW 左右單元，合攏焊縫密性試驗結束后，對焊縫打磨至ST3 級，形成油漆坡口（如圖4），經檢驗合格后，按照后續涂層要求依次修補油漆。再合攏PW單元，樁靴內部應提供足夠的照明和通風，依次打磨合攏焊縫，按照后續涂裝要求逐層修補油漆。最后安裝散裝件1、2、3，密性試驗后修補油漆。

圖4 油漆坡口

3.4 樁靴涂層保護

涂層保護對整個涂層質量占很大比重。因此，樁靴在涂裝完成后需要用三防布保護起來，防止后續工種動火或焊接對涂層的破壞，同時，在后續平臺建造施工工作過程中，還應對涂裝施工人員進行技術交底和培訓，提高施工工人的涂層保護意識，避免涂層破壞對涂裝質量帶來影響。

4 結語

涂層防腐是海上石油自升式鉆井平臺最重要的防護措施，已在世界各海域取得了長期、穩定、可靠的防腐效果，對海洋石油開采業的發展起到了積極作用。針對海上石油鉆井平臺樁靴所處的腐蝕環境，新型的海洋重防腐涂料及施工工藝仍在不斷地研發和改進。為了盡可能地避免腐蝕損失，延長海洋平臺的使用壽命，保障平臺及作業人員安全，發展海洋石油自升式鉆井平臺防腐技術具有深遠意義。