海洋导管架平台防腐技术
发布日期：2014-05-15 浏览次数：62
1、海洋平台防腐海水淡化后对铝合金牺牲阳极性能的影响实验
1.1海洋平台防腐室内实验情况
利用新鲜海水配制成不同盐度的海水样品，采用CB4948-85规定的方法研究海水盐度的变化对铝基牺牲阳极电化学性能的影响。实验选用六种盐度的海水，盐度分别为30、25、20、15、10、5。每次试验时间为13天，实验结果为：
(1)在不同盐度的海水中阳极的开路电位随时间的变化结果。在盐度为10以上的海水中，铝阳极的开路电位其值向正移动，但变化不大，保持在国标规定(-1.18～-1.10V)的范围内。在盐度为5的海水中，铝阳极的开路电位正移较大，大约在-1.07V即超出国标规定的范围。
(2)在不同盐度的海水中阳极的闭路电位随时间的变化结果。阳极的闭路电位即阳极的工作电位是评价阳极电化学性能的重要指标。实验结果显示，阳极的闭路电位值随海水盐度变低有正移趋势，在盐度为10以上的海水中，铝阳极的闭路电位值保持在国标规定(-1.1 2～-1.05V）的范围内。在盐度为5的海水中，铝阳极的闭路电位值变化较大，达到-1.0 0V即超出国标规定的范围。
(3)阳极的电流效率随盐度的变化结果。阳极的电流效率在海水盐度大于10时，其值都在85%以上，即在国标规定的范圉内。海水盐度为5时，其阳极的电流效率明显下降，在81%左右，已低于国标要求的范围。
由以上结果可知，盐度为10以上的海水对铝阳极的各种电化学性能无明显影响。只有海水盐度低于5以后才对铝阳极的各种电化学性能产生明显影响。并使电化学性能指标低于国标规定的范围。
1.2埕北海域海水盐度变化情况
埕北海域海水盐度变化情况通过对埕北海域海水一年多(1995.07.11～1996.09.11)的取样分析，海水盐度最大35，最小25，相差10。详细数据见表2。从表中数据可知，埕北海域海水盐度不会小于20，其海水盐度的变化对铝阳极的电化学性能无明显影响。
铝阳极在不同盐度海水中的电化学试验与埕北海域海水盐度的分析，证明了铝基阳极在埕北海域中电化学性能比较稳定。据中科院青岛海洋研究所实测。埕北海域海泥电阻率在3 7～100Ω·cm之间。这样低的电阻率可以确保铝基阳极在埕北海域海底使用是安全可行的。
2、海洋不同区域对钢材的腐蚀性试验
根据平台腐蚀条件的差别。一般将海洋环境分为海洋大气区、飞浅区、潮差区、全浸区和海泥区。1995年10月至1996年10月进行的海上空白挂片试验主要针对海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区，确定这几个区域对碳钢的腐蚀速度。此次海上空白挂片试验的详细数据见表1。
海洋大气区。海洋大气与内陆大气有着明显的不同，首先表现在海洋大气湿度大，易在钢铁表面形成水膜。其次，海洋大气中盐分多，它们积存钢铁表面形成导电良好的电介质，是电化学腐蚀的有利条件。因此海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高得多。此次试验海上大气区的挂片实测平均腐蚀速度为0.187mm／a。
飞溅区。这个区域位于高潮位的上方，由于经常受到浪花飞溅冲击，钢铁表面是湿润的，而且这里供氧充足，形成了腐蚀最严重的环境。此次试验飞溅区的挂片平均腐蚀速度为0. 349mm/a。
潮差区。从高潮位到低潮位的区域称为潮差区。在潮差区的钢铁表面经常和饱和了空气的海水相接触。同时，由于潮流的原因，使钢铁的腐蚀加剧。另外，在冬季有流冰的海域，潮差区的钢铁设施还会受到冰块的磨蚀。此次试验潮差区的挂片实测平均腐蚀速度为0.27 1mm／a。
全浸区。全浸于海水中的钢铁其腐蚀受到溶解氧、流速、盐度、温度、污染和海生物等因素的影响。由于钢铁在海水中的腐蚀反应受到氧的还原反应所控制，所以溶解氧对钢铁腐蚀起着主导作用。在低潮位以下约1m的范围内，由于溶解氧是饱和甚至是过饱和的，故该处对钢铁的腐蚀要比深水区严重。流速对腐蚀的影响，除了冲刷的作用外，主要起着不断给钢铁表面供氧的作用。腐蚀速度随流速的增大而加快，当流速增至6m／s时，腐蚀速度达到最大值。盐度对腐蚀的影响主要是它的导电性，海水一般含盐3%～3.5%是良好的电
解质溶液，使电化学腐蚀有了极好的条件。占海盐离子总量50%以上的氯离子，对钢铁的腐蚀尤为显著。另外温度、污染和海生物等因素对钢铁的腐蚀也有一定影响。一些试验和调查资料表明。全浸于海水的钢铁其平均腐蚀速度为0.2mm/a。但是引起海中钢结构腐蚀破坏的主要危险不在于钢铁厚度的平均减薄。而在于严重的局部腐蚀和腐蚀疲劳。此次试验全浸区的挂片平均腐蚀速度为0.144mm/a。
海底泥土区，海底沉积物是很复杂的物质。尤其是表层淤泥。一般认为由于氧气缺乏，电阻率较大等原因，海泥中钢铁的腐蚀要比海水轻得多。与海水交界的浅层泥中，也会发生氧浓差电池腐蚀，对于有污染物质和大量有机物沉积的软泥，需要特别加以注意。
综上所述，通过这次海上空白挂片试验，大致掌握了海上大气区、飞溅区、潮差区、全浸区对碳钢的腐蚀速度。以上几个区域对钢铁的腐蚀都是严重的，以飞溅区和潮差区最为突出。因此在今后的平台防腐设计中。对飞溅区和潮差区应予以高度重视并采取有效的措施。
3、不同配套涂层在海洋各区域的耐腐蚀性研究
3.1浅海导管架平台防腐涂料的选择
海上平台长期处于恶劣的腐蚀环境中，而且在使用期间维修困难，因此在平台防腐材料上大部分选择了超重型平台防腐涂料。材料选择时着重考虑以下几项内容：
(1)底漆的选择
涂层系统的底漆要求与基材附着力强，防锈能力强，并且具有良好的综合平台防腐能力。选择了三种底漆：环氧目锌、无机富锌、转化型带锈底漆。环氧富锌和无机富锌属于富锌类涂料。含有了大量活性颜料一锌粉，锌粉主要有两方面的作用，一是锌的阴极保护作用。二是锌的腐蚀产物比较稳定且能起到封闭、堵塞漆膜孔隙的作用。另外富锌涂料的附着力强，并且与其他类涂料有很好的粘和性。转化型带锈底漆是一种对表面处理要求不高的涂料，选择它作为试验对象是考虑到现场施工环境差、海岸边空气湿度大、钢铁表面处理后容易返锈。以上三种涂料中，无机富锌在国内外的海上平台防腐工程中作为涂层系统的底漆被广泛使用。但该涂料对钢材的表面处理和其涂层的平台施工要求严格。环氧富锌其综合性能稍差于无机富锌，但其涂层平台施工要求相对不高。转化型带锈底漆表面处理和施工工艺要求都不高。但其作为长期的平台防腐涂料还有待于进一步的试验论证。
(2)中层漆的选择
海上平台防腐涂层系统对钢材保护的长期性主要取决于中层漆平台防腐能力，中层漆要求防渗透能力强、综合平台防腐能力强（耐碱、耐盐、耐海水等），并且要有优良的物理机械性能（如柔韧性好、抗冲击能力强、硬度高、附着力强）。中层漆绝大部分选择的是环氧系涂料，如H87环氧防腐涂料、环氧玻璃鳞片涂料、环氧聚氨酯涂料、环氧沥青涂料、云铁环氧中层漆。其中H87环氧防腐涂料、环氧玻璃鳞片涂料、坏氧聚氨酯涂料己在油田高温污水的防腐中广泛应用并获得成功。环氧系涂料在国内外的海上防腐工程中作为涂层系统的中层漆和面漆被广泛使用。此次试验主要是考虑和其它类涂料的配套防腐能力。
(3)面漆和加强层的选择
海洋大气区面漆要求其漆膜耐候性好（耐盐雾、耐暴晒雨淋、耐辐射等）。试验中选择了耐候性优良的氯化橡胶、高氯化聚乙烯、丙烯酸聚氨酯、醇酸磁漆。试验中除醇酸磁漆挂片耐海洋大气性差外，其余涂料挂片均完好。对于潮差飞溅区要求面漆具有良好的耐腐蚀性、耐候性及耐冲性。选择的面漆有氯化橡胶、高氯化聚乙烯、丙烯酸聚氨酯及环氧系的部分涂料如环氧玻璃鳞片涂料、环氧聚氨酯涂料、环氧沥青涂料。此外部分试片还增加了环氧砂浆加强层以提高其抗冲击性。对于全浸区面漆要求进一步提高整个涂层体系的抗渗性、防腐性、抗冲击性和耐磨性。主要选择了环氧系涂料，如H87环氧防腐涂料、环氧玻璃鳞片涂料、
