图 2 采油平台化学注入系统及生产工艺管线不锈钢腐蚀图片
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涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
涂料技术
Coatings Technology
表 1 典型的大气区碳钢新建涂层系统
用途 大气区 -50~120 ℃不保温 大气区 -50~120 ℃保温 大气区 120~450 ℃ 大气区 涂层 1 2 3 4 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 涂层系统 车间底漆 富锌底漆 环氧 聚氨酯 酚醛环氧底漆 酚醛环氧面漆 无机富锌底漆 硅树脂 硅树脂 硅树脂 硅树脂 硅树脂 环氧富锌底漆 耐磨防滑环氧(A) 耐磨防滑环氧(B) 环氧富锌底漆 耐磨防滑环氧(A) 耐磨防滑环氧(B) 干膜厚度/μm 15~25 75 200 60 150 150 50 25 25 25 25 25 75 125 125 75 200 200
装系统不在本文的讨论范围之内。而涂层设计寿命是基于 锈蚀在到 Ri3 时进行的第一次维护可以达到最好效果进行 确定。 正常情况涂层设计寿命应包括建造期及投产前的建 造安装和调试的时间，通常在油田设计寿命的基础上增加 1~2 a 的时间。
3 涂层系统
3.1 不需要涂装的表面
除非特殊说明，海洋工程以下部件不需要进行涂装。 (1) 铜镍合金以及蒙乃尔合金或镍基合金等有色金 属； (2) 室内不保温的不锈钢； (3) 机械结合面； (4) 热浸镀锌格栅； (5) 非金属。
3.3 热喷涂铝
采用有机封闭剂封闭的热喷涂铝(TSA)涂层(火焰喷涂 或电弧喷涂)已用于大气区特别是高温环境例如火炬臂上。 表面处理应达 SSPC-SP 5 的要求。 密封剂应确保稀释到足够渗入到热喷铝涂层并且封 闭涂层的孔隙。封闭层与热喷涂铝宜有颜色的区别以便于 外观检查。 在施工后的热喷铝涂层的密封层宜小于 38 μm。 在温度低于或等于 120 ℃时封闭层的材料应为双组分环 氧，温度高于 120 ℃应为硅树脂。 所有的热喷铝涂层应该按照 NACE No.12 标准施工。
5 涂层系统质量检验
5.1 涂层要求
涂层系统应按照标准检测并通过所有的认证标准。如 果质量检验之后涂层配方发生变化，应在独立实验室中对 涂层系统重新检验。 主结构涂层系统、甲板涂装系统、飞溅区涂装系统及 不锈钢涂装系统和全浸区涂装系统需要满足ISO 20340— 2009《Paints and Varnishes Performance Requirements for Protective Paint Systems for Offshore and Related Structures》对涂装系统的循环测试。 飞溅区及全浸区涂层还要根据ISO 20340的要求进行 阴极剥离测试和海水浸泡测试， ISO 20340对于涂料的性能 测试方法和要求有着非常详细的规定，在海洋工程方面， 涂料厂商要能提供各方面都同意的第三方实验室的测试 报告，才能应用到海洋工程项目中。
涂料技术
Coa油工程及涂装防腐 设计及施工
Application and Design of Coating System in Offshore Oil & Gas Project
张国庆，李妍，陆长山 (海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津 300451)
外部全浸区和压载水舱(内部全浸区)，外部全浸区也包括
3.4 热浸镀锌
对于复杂钢构件，用通常的方法施加涂层费用会很 高，而且也困难，而热浸镀锌会是一种有效的方法。像护 栅、扶栏、梯子、仪表盒、设备橇座及其他类似形状的构 件可用热浸镀锌层保护。 热浸镀锌层暴露在飞溅区和全浸区时作为阳极牺牲 自己，会很快破坏或失效，因此，在这些区域不宜使用热 浸镀锌。 热浸镀锌涂层用海洋大气环境条件时宜用防腐涂层 来覆盖。 新的热浸镀锌表面宜采用轻微磨料喷射按照 SSPC-SP 7 进行表面处理或用磷化涂层进行化学蚀刻来获得均匀的 粗糙度。宜按 SSPC-SP 1 采用溶剂预清洗以去除涂覆在热 浸镀锌涂层表面的防腐油。环氧涂层可以涂覆在风化的热 浸 镀 锌 层 (典 型的 外 暴 露 于 室 外 大 于 1 a) ， 并 先按照 SSPC-SP 12 用低压水清洗进行表面处理。 所有热浸镀锌涂层的施工应遵循 ASTM A 123/A 123M 和 ASTM A 153 /A153M。
注：(A) 为了提高防滑效果可洒防滑砂提高摩擦系数。(B) 防滑砂在施 工前应混合在液体涂料中，以便充分湿润。细的防滑砂宜与防滑环氧 一起施工。
4.1.2 不锈钢典型的大气区涂层 奥氏体及马氏体以及双向不锈钢广泛应用于海上构 筑物。海洋环境中的不锈钢应使用涂层来保护以防缝隙腐 蚀和应力腐蚀开裂。不锈钢典型的大气区涂层见表2。
图5 飞溅区防腐涂层系统海上照片
在结构设计上就要规避缝隙腐蚀或采用良好的防腐方案 解决缝隙腐蚀和电偶腐蚀问题，同时保证良好的电连续性 或电绝缘。
新建构筑物的飞溅区保护涂层系统见表4。
表 4 典型的飞溅区碳钢保护涂层系统
用途 碳钢飞溅区 ＜60 ℃ 涂层 1 2 涂层系统 环氧玻璃鳞片 环氧玻璃鳞片 干膜厚度/μm 550 550
图 1 飞溅区上部格栅的涂层降解照片
3.5 不锈钢和高镍铬合金涂层
在海洋大气环境中对缝隙腐蚀敏感的不锈钢应涂装 防腐涂层。用于不锈钢或高镍铬合金的防腐涂层不应含高 于 200 mg/kg 可浸出的氯化物(按照 ASTM C87116 分析法)。 防腐涂层中不应含金属锌，因为存在诱导液体金属开裂的 可能性。 对于室内环境下和操作温度低于 60 ℃且点蚀系数 PRE≥35 的非保温不锈钢需要进行涂层保护，对于仪表管 等控制用不锈钢管在不存在应力条件下则可以不涂装。图 2 为采油平台化学注入系统及生产工艺管线不锈钢腐蚀图 片。图 3 为双向不锈钢投产前的锈蚀照片。
2 设计寿命
海洋工程防腐涂装设计及施工是基于大于或等于 15 a 防腐寿命的涂装系统，对于小于 10 a 设计寿命的临时涂
0 引言
海洋工程及其油田设施，其腐蚀环境最为恶劣，必须 对其进行特别的关注，一方面要有效地对腐蚀进行控制而 延长其使用寿命，另一方面要减少安全风险和操作费用。 本文针对中国海洋石油开发过程中的防腐涂装设计及建 造施工过程中提出的最低要求，给出了海上设施和相关设 备的建造安装过程中， 有关涂装材料的选择、 表面预处理、 应用程序以及保护层的检验的要求。 本文针对海上油气生产的钢质构筑物以及处理设备 的新建造及维修和改造用腐蚀控制涂层的具体介绍，涵盖 对碳钢及不锈钢材质的涂装保护，包括涂层材料、涂层质 量预先确认测试方法及其相关标准、 表面处理、 涂层涂覆、 质量保证和控制以及修补措施。海上构筑物包括海上金属 的和沿海的构筑物例如固定式平台、张力腿平台(TLPs)、 半潜式、浮式平台和浮式生产储油装置(FPSOs)以及水下生 产设施。
摘 要：通过对 NACE SP 0108、NORSOK M501、以
海底设施，例如阀门和管汇。各区可使用不同的涂层保护 系统。 本文是基于环境条件 ISO 12944-2 中的 C5-M 和 Im2 腐蚀环境下的防护涂层应用。 C5-M 是指高湿度高盐度的海洋腐蚀环境。 Im2 是指海水浸没环境。
及 ISO 20340 等国际标准中对海洋环境涂装系统的 技术要求以及中国海洋石油采油平台的现场调研 和实际应用效果，结合海洋石油防腐涂装保护设 计、海底管线防腐设计成果和经验，对海洋石油工 程设计涂装和施工提出具体的设计及施工要求。 关键词： 涂装系统； 牺牲阳极阴极保护； 海底管线； 立管；导管架
图 3 双向不锈钢投产前的锈蚀照片
450~540 ℃ 甲板和地板 轻度或一般载荷 甲板和地板 重度荷载和直升飞机 甲板及走道
4 典型涂层系统
海上钢结构暴露于几种不同的环境和条件下，需要不 同的涂层系统进行腐蚀防护。对于大多数有涂层的表面， 已建立对大气区、飞溅区、全浸区外部的涂层系统进行实 验室性能对比的测试规程。通过认证标准的涂层系统应用 于指定用途。对于每一个应用范畴，典型的涂层保护系统 都列于这一章。只要通过了认证标准，典型涂层系统之外 的涂层系统也可应用。图 4 为海洋石油采油平台的涂装系 统分部图片。
表 2 典型的大气区不锈钢涂层系统
用途 不锈钢大气区 -50~120 ℃不保温 不锈钢大气区 -50~150 ℃保温 不锈钢大气区 150~450 ℃ 涂层 1 2 1 2 1 2 涂层系统 环氧底漆 聚氨酯面漆 酚醛环氧底漆 酚醛环氧面漆 硅树脂 硅树脂 干膜厚度/μm 200 75 150 150 50 50
除格栅和踏步外其他暴露于海洋大气环境下的镀锌 件均需要额外的防腐涂装保护。对于格栅和踏步，以往的 防腐涂装系统通常在热浸镀锌后进行清扫砂后涂装液体 防腐涂料，但经过近几年的海上防腐调研以及国外类似项 目的经验，该部分采用增加镀锌层的厚度要远远好于热浸 镀锌与液体涂料联合防腐的设计方案。图 1 是施工后 3 年 的渤海某平台飞溅区上部格栅的涂层降解的照片，由照片 可以看出，联合防腐的方案并没有起到很好的防腐效果。
图 4 海洋石油采油平台的涂装系统
4.1.3 热浸镀锌的典型大气区涂层系统 热浸镀锌的典型大气区涂层系统列于表3。
表 3 典型的大气区热浸镀锌涂层系统
用途 热镀锌涂层大气区 -50~120 ℃ 涂层 1 2 涂层系统 环氧底漆 聚氨酯面漆 干膜厚度/μm 150 75
4.1 典型大气区涂层系统
选择大气区涂层系统也应根据当地的天气条件，确保 涂层系统在规定的时间内固化。对于维修涂层系统的施 工，还应考虑适用期和重涂时间间隔。 4.1.1 碳钢的典型大气区涂层系统 对碳钢的典型大气区涂层系统，用于新建的见表1， 在这里强调一点，在海洋防腐涂装设计配套过程中，要考 虑含锌涂料的适用性，如果选用不当，含锌涂料则会加速 碳钢的腐蚀。
4.2 飞溅区典型的保护涂层
一般来说，飞溅区比大气区和全浸区更具腐蚀。宜采 用环氧玻璃鳞片加强的液体涂层以提高涂层的阻隔性能 和机械强度。飞溅区防腐涂层系统海上照片见图 5。