張馳，朱勝林

(中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100010）

1 樁靴腐蝕環(huán)境特點(diǎn)和防腐重要性

海洋環(huán)境復(fù)雜，以鋼鐵作為主要結(jié)構(gòu)材料的海洋石油自升式鉆井平臺(tái)，樁腿和樁靴長(zhǎng)期面臨嚴(yán)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(qiáng)腐蝕性的水膜?？諝庵械哪承?qiáng)腐蝕性介質(zhì)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(tái)通常所處的海洋腐蝕環(huán)境

海洋石油自升式鉆井平臺(tái)通常所處的海洋腐蝕環(huán)境可劃分為五大區(qū)域，即海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和泥砂區(qū)（如圖1）。鋼鐵在不同的區(qū)域中腐蝕速度不同，根據(jù)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(gè)海洋平臺(tái)的大型構(gòu)件，作為支撐整個(gè)海洋石油鉆井平臺(tái)的三根樁腿，樁腿樁靴的防腐效果直接影響到整個(gè)平臺(tái)的使用壽命。由此可見(jiàn)，靴樁腿的防腐涂裝工作對(duì)于海洋工程平臺(tái)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

2 海洋石油自升式鉆井平臺(tái)大樁靴泥砂區(qū)腐蝕分析

泥砂區(qū)是指海水全浸以下部分，主要由海底沉積物構(gòu)成，腐蝕環(huán)境十分復(fù)雜，這方面的研究開(kāi)展得較少。這一區(qū)域沉積物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)都會(huì)影響腐蝕性。海底的沉積物通常均含有細(xì)菌，由細(xì)菌作用而產(chǎn)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(huì)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(qū)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(tái)樁靴受自身和平臺(tái)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(duì)它的沖擊和摩擦，以及洋流、海水溫度、泥沙中的鹽類物質(zhì)和細(xì)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(hù)起來(lái)，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(tái)大樁靴涂裝建造工藝的應(yīng)用

海洋石油自升式鉆井平臺(tái)是目前最常用的淺海海域海洋鉆井平臺(tái)，為了滿足部分軟地層海域的作業(yè)要求，目前，國(guó)內(nèi)已有采用大樁靴設(shè)計(jì)型式的平臺(tái)并完成首次建造。自升式鉆井平臺(tái)大樁靴設(shè)計(jì)作為用于支撐平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)的大型構(gòu)件，全船共3 個(gè)。

3.1 樁靴主要參數(shù)物量及結(jié)構(gòu)形式

按照設(shè)計(jì)，海洋石油自升式鉆井平臺(tái)三個(gè)大樁靴分別為長(zhǎng)22.5m，寬17.7m，高4.7m 的長(zhǎng)方體，總重約1500 噸，樁靴內(nèi)部總面積約4230 ㎡，外部總面積約870 ㎡。三個(gè)樁靴均為長(zhǎng)方體，樁靴內(nèi)部為結(jié)構(gòu)面，外部為非結(jié)構(gòu)面，分為B 單元、PW 單元、QW 單元（左右）、及散裝件1、2、3。詳見(jiàn)圖2、3。

因考慮到單個(gè)樁靴噸位太大和樁靴內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜給涂裝施工帶來(lái)的巨大困難，故將每個(gè)樁靴在分段制作階段劃分為B、PW、QW、QW 4 個(gè)單元建造，其中，QW 單元左右對(duì)稱，各單元制作完成后，分別先預(yù)裝再進(jìn)噴砂房，打砂涂裝后，再依次合攏成整體樁靴，在船臺(tái)階段與樁腿進(jìn)行總裝。

圖2 樁靴結(jié)構(gòu)劃分圖

圖3 樁靴剖視圖

3.2 樁靴結(jié)構(gòu)及表面處理

涂層防腐措施是海洋石油自升式鉆井平臺(tái)防腐技術(shù)中最常見(jiàn)的方式之一，主要通過(guò)隔斷鉆井平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)與腐蝕介質(zhì)實(shí)現(xiàn)防腐工作。涂層的防腐蝕作用可以歸納為以下幾點(diǎn)：第一，性能優(yōu)良的涂料可抑制水、氧、二氧化碳等物質(zhì)透過(guò)涂層接觸鋼結(jié)構(gòu)，并可以抑制微生物活動(dòng)，減少微生物的附著污損；第二，由于鋼結(jié)構(gòu)在海水中會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，而涂層可以通過(guò)抑制陽(yáng)極金屬離子在腐蝕介質(zhì)中的溶解和陰極的放電現(xiàn)象，起到保護(hù)作用。目前，國(guó)內(nèi)建造自升式鉆井平臺(tái)大部分的涂層缺陷大部分都來(lái)自鋼結(jié)構(gòu)不良的表面處理，高等級(jí)的表面處理質(zhì)量將會(huì)延長(zhǎng)涂層的壽命。因此，樁靴的表面處理對(duì)于整個(gè)樁靴涂層使用壽命非常重要。樁靴的表面處理要點(diǎn)主要包含以下幾點(diǎn)。

（1）結(jié)構(gòu)處理：對(duì)于底材本身必須進(jìn)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(bǔ)焊及磨平等常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)弊病。

（2）表面清理：除去表面上對(duì)涂層有害的物質(zhì)，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(duì)涂層接觸表面，并有機(jī)械吻合作用，提高了涂層對(duì)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(shí)，環(huán)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(zhì)量，環(huán)境條件主要有空氣溫度、鋼板溫度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等。

高濕度能造成水性涂料固化緩慢，并且表面結(jié)露會(huì)影響涂層質(zhì)量。如果環(huán)境溫度、濕度達(dá)不到施工預(yù)期，建議采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)ISO8501-1:1988/SIS05 5900:1967 或SSPC/NACE 標(biāo)準(zhǔn)，通常的要求是涂裝施工時(shí)相對(duì)濕度要低于85%，面積噴砂時(shí)，要求相對(duì)濕度控制在50%以下，鋼板溫度要高于露點(diǎn)溫度3℃以上。如果被涂表面溫度接近露點(diǎn)或低于露點(diǎn)時(shí)，應(yīng)通過(guò)改變環(huán)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(zhì)量。

3.3 平臺(tái)樁靴各單元涂裝施工

在大樁靴鉆井平臺(tái)建造涂裝過(guò)程中，為了更好地滿足建造涂裝質(zhì)量，樁靴油漆施工過(guò)程如下：

（1）噴漆前，檢查好油漆的生產(chǎn)日期、批次、油漆顏色、施工注意事項(xiàng)。充分混合攪拌均勻熟化后施工，混合后的油漆應(yīng)在4 小時(shí)內(nèi)施工完畢。

（2）噴槍嘴尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照油漆產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求。

（3）對(duì)于密性焊縫及合攏焊縫用膠帶紙做好保護(hù)，防止沾上油漆。

（4）涂料施工主要采取高壓無(wú)氣噴涂進(jìn)行。在狹小的空間或無(wú)法進(jìn)行噴涂的區(qū)域可以采用刷涂或輥涂。各層油漆噴涂前必須做好預(yù)涂，特別是手工焊道、自由邊、各種減輕孔、流水孔、過(guò)焊孔等部位必須預(yù)涂。每度油漆按油漆說(shuō)明書(shū)規(guī)定的涂裝間隔進(jìn)行，膜后要求達(dá)到兩個(gè)85%，表面不應(yīng)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(jīng)檢驗(yàn)合格后，在船臺(tái)場(chǎng)地以B 單元為基準(zhǔn)依次合攏QW 左右單元，合攏焊縫密性試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)焊縫打磨至ST3 級(jí)，形成油漆坡口（如圖4），經(jīng)檢驗(yàn)合格后，按照后續(xù)涂層要求依次修補(bǔ)油漆。再合攏PW單元，樁靴內(nèi)部應(yīng)提供足夠的照明和通風(fēng)，依次打磨合攏焊縫，按照后續(xù)涂裝要求逐層修補(bǔ)油漆。最后安裝散裝件1、2、3，密性試驗(yàn)后修補(bǔ)油漆。

圖4 油漆坡口

3.4 樁靴涂層保護(hù)

涂層保護(hù)對(duì)整個(gè)涂層質(zhì)量占很大比重。因此，樁靴在涂裝完成后需要用三防布保護(hù)起來(lái)，防止后續(xù)工種動(dòng)火或焊接對(duì)涂層的破壞，同時(shí)，在后續(xù)平臺(tái)建造施工工作過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)涂裝施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和培訓(xùn)，提高施工工人的涂層保護(hù)意識(shí)，避免涂層破壞對(duì)涂裝質(zhì)量帶來(lái)影響。

4 結(jié)語(yǔ)

涂層防腐是海上石油自升式鉆井平臺(tái)最重要的防護(hù)措施，已在世界各海域取得了長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的防腐效果，對(duì)海洋石油開(kāi)采業(yè)的發(fā)展起到了積極作用。針對(duì)海上石油鉆井平臺(tái)樁靴所處的腐蝕環(huán)境，新型的海洋重防腐涂料及施工工藝仍在不斷地研發(fā)和改進(jìn)。為了盡可能地避免腐蝕損失，延長(zhǎng)海洋平臺(tái)的使用壽命，保障平臺(tái)及作業(yè)人員安全，發(fā)展海洋石油自升式鉆井平臺(tái)防腐技術(shù)具有深遠(yuǎn)意義。