本文介紹了復(fù)層礦脂包覆技術(shù)在某海中平臺(tái)上的防腐蝕工程示范應(yīng)用，具體介紹了工程的施工工藝和施工流程，分析了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)要指明了其應(yīng)用前景。

    環(huán)境和工程概況

    在海洋浪花飛濺區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)處干濕交替狀態(tài)，供氧充分，鹽分濃縮，結(jié)合日照、風(fēng)力和海浪運(yùn)動(dòng)等協(xié)同作用，此區(qū)域鋼鐵材料會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。一般海洋大氣中鋼鐵平均腐蝕速度約為0.03 ～ 0.08 mm/a，而浪花飛濺區(qū)的腐蝕速度可達(dá)0.3 ～ 0.5 mm/a，腐蝕速度高出3 ～ 10 倍。而在此區(qū)域，一般的涂層易發(fā)生鼓泡、開裂、剝落等問題，從而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的局部腐蝕；又由于干濕交替作用，電化學(xué)保護(hù)措施也難以起到應(yīng)有的保護(hù)效果。針對(duì)這一難題，中國科學(xué)院海洋研究所侯保榮院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)層礦脂包覆防腐蝕技術(shù)（Petrolatum Tape andCovering system，簡(jiǎn)稱PTC 技術(shù)）。該技術(shù)由四層緊密相連的保護(hù)層組成，即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護(hù)罩等（圖1）。礦脂防蝕膏和防蝕帶中含有抗腐蝕組分，具有優(yōu)良的保護(hù)性、粘附性，鹽水浸泡和鹽霧試驗(yàn)均為A 級(jí)；兼具較大強(qiáng)度和韌性的不飽和樹脂玻璃鋼防蝕保護(hù)罩（含聚乙烯泡沫襯里）在保護(hù)內(nèi)部抗腐蝕材料的同時(shí)，能夠有效減免外界環(huán)境的物理和化學(xué)作用。它們形成一個(gè)完整的保護(hù)系統(tǒng)，大幅減緩和避免外界環(huán)境對(duì)浪花飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)和生物侵蝕作用。該技術(shù)是在“十一·五”國家科技支撐計(jì)劃的重要科研成果，突破了海洋工程防腐蝕的技術(shù)瓶頸，解決了海洋浪花飛濺區(qū)結(jié)構(gòu)的防護(hù)和修復(fù)難題。

    某海中平臺(tái)于2008 年建成，設(shè)計(jì)使用壽命為50 年，平臺(tái)基礎(chǔ)采用鋼管樁加填芯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建成，PTC 工程示范樁為數(shù)根直徑為1.5m的鋼管樁，施工樁處水深25m。該平臺(tái)處于強(qiáng)潮海域，該海域水位變化大，平均高潮位2.52m，平均低潮位-2.12m，潮大流急，泥沙含量高，對(duì)鋼樁的腐蝕破壞作用尤為強(qiáng)烈。在2012 年12 月調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)平臺(tái)鋼樁在浪花飛濺區(qū)已存在普遍且較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象（ 見圖2），原有的涂層已受到嚴(yán)重破壞，銹跡累累，部分銹層厚度已超過2mm。對(duì)此，于2013 年10 月采用PTC 技術(shù)進(jìn)行防腐蝕工程示范。主要施工工藝包括工程設(shè)計(jì)、表面處理、涂礦脂防蝕膏、纏繞礦脂防蝕帶、安裝緩沖層和防蝕保護(hù)罩、端部密封等工藝步驟。

    具體施工流程

    施工設(shè)計(jì)、搭建作業(yè)平臺(tái)

    示范施工樁采用PTC 包覆段為6m，即自廂梁底部向下6 米，分為2 段進(jìn)行施工（上、下兩段各3 米）。已搭建的腳手架主要用于整個(gè)平臺(tái)鋼樁涂刷涂料（示范樁除外）進(jìn)行防護(hù)，腳手架距離混凝土廂梁底部約1.7m，可用于上段PTC 施工。由于腳手架用鋼絲繩與平臺(tái)頂部連接，承重有限，而且該海域潮差大，浪大流急，下段不適合再搭建腳手架，因此下段主要采用滑板、吊籠方式施工，施工過程中均須系安全繩，以保證施工人員安全。

    表面處理、安裝支撐卡箍

    該平臺(tái)鋼樁表面附著的生物主要為藤壺，采用鐵锨或鏟刀去除，原有破損涂層和浮銹采用鋼絲刷去除，即可達(dá)到PTC 技術(shù)的表面要求，鋼樁表面水分及微小附著物不影響后續(xù)施工質(zhì)量和保護(hù)效果。表面處理完成后安裝防蝕保護(hù)罩下端的支撐卡箍，卡箍上焊有專用的犧牲陽極塊，以減緩和抑制支撐卡箍的腐蝕。支撐卡箍的連接處采用不銹鋼螺栓進(jìn)行緊固。

    涂抹礦脂防蝕膏、纏繞防蝕帶

    在處理好的鋼樁表面涂抹礦脂防蝕膏，采用手工方式涂抹，可以利用刮板等工具。以少量多次原則涂抹，應(yīng)在鋼樁表面分布均勻，形成連續(xù)的保護(hù)膜層，在凹凸不平部位用防蝕膏抹平。防蝕膏的用量為300-500g/m2。涂抹防蝕膏可以帶水作業(yè)，是該技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。鋼樁涂抹防蝕膏后應(yīng)盡快纏繞礦脂防蝕帶，因此防蝕膏的涂抹和防蝕帶的纏繞分段反復(fù)進(jìn)行，如圖3-4 所示。每段防蝕帶的纏繞由下至上進(jìn)行。纏繞時(shí)用力將防蝕帶拉緊鋪平，將內(nèi)部的空氣擠出。起始處首先纏繞兩層（重疊），之后要保持50% 以上的搭接，以保證雙層纏繞，如圖4 所示。

    安裝防蝕保護(hù)罩、密封端部

    防蝕保護(hù)罩的安裝過程中，用繩索將玻璃鋼罩從平臺(tái)頂部拉到鋼樁表面并進(jìn)行初步固定，采用鐵絲將保護(hù)罩捆住后，用鋼筋進(jìn)行定位，最后安裝不銹鋼螺栓螺母，如圖5 所示。兩片保護(hù)罩之間要安裝防滲擋板，防滲擋板具有良好的隔絕性能，如圖6 所示。安裝完成后，對(duì)螺栓進(jìn)行緊固2-3 次，如圖7-8。在安裝保護(hù)罩過程中應(yīng)該注意，兩片玻璃鋼的對(duì)接縫應(yīng)當(dāng)與水流方向垂直，以減少和避免水流的沖刷和進(jìn)入；同時(shí)緊固螺栓的朝向不能相同，向左、向右交替進(jìn)行；對(duì)于斜樁的防蝕保護(hù)罩，應(yīng)當(dāng)提前計(jì)算好角度對(duì)玻璃鋼進(jìn)行切割，在方便安裝的同時(shí)增大保護(hù)面積。

    在保護(hù)罩上端和保護(hù)罩上、下兩段結(jié)合處采用水中固化環(huán)氧樹脂密封，以保證整個(gè)體系的密封性，端部的水中固化環(huán)氧樹脂密封后應(yīng)形成一定坡度，避免水分的積聚；上、下段保護(hù)罩應(yīng)被環(huán)氧樹脂完全密封，保證良好的隔絕密封效果，見圖9-10。

    施工完成和20 個(gè)月后的保護(hù)效果

    施工完成后的效果圖如圖11 所示。2015 年6 月對(duì)該示范工程的保護(hù)效果進(jìn)行調(diào)研，從現(xiàn)場(chǎng)（圖12）來看，未采用該技術(shù)保護(hù)的鋼樁表面海生物附著較為嚴(yán)重，而且已發(fā)生全面銹蝕。采用PTC 保護(hù)后，除少量海生物附著在防蝕保護(hù)罩結(jié)合處外，未見生物附著和銹蝕情況，保護(hù)效果良好。

    應(yīng)用前景

    國內(nèi)外工程實(shí)踐表明，復(fù)層礦脂包覆技術(shù)在海洋石油平臺(tái)、港口碼頭鋼樁、苛刻工業(yè)腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、埋地管線等嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境中展現(xiàn)了十分優(yōu)異的防腐蝕效果。在當(dāng)今大規(guī)模海洋開發(fā)建設(shè)的背景下，港口碼頭、跨海大橋等重要的基礎(chǔ)設(shè)施和海洋構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)使用壽命越來越高，對(duì)長(zhǎng)期防腐蝕性和全壽命周期成本的重視度也不斷提高，復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)表現(xiàn)出巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。通過進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用，復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)將在我國海洋工程設(shè)施的防腐保護(hù)中發(fā)揮更大的作用。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 侯保榮等。 海洋腐蝕與防護(hù)。 北京， 科學(xué)出版社， 1997.

    [2] 侯保榮等。 海洋鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕控制技術(shù)。 北京， 科學(xué)出版社， 2011.12.

    [3] 侯保榮。 鋼鐵設(shè)施在海洋浪花飛濺區(qū)的腐蝕行為及其PTC 包覆防護(hù)技術(shù)[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2007, 28（4）： 174-175.

    作者簡(jiǎn)介

    麻福斌（1987.2-），男，博士，在站博士后。2015年6月畢業(yè)于中國科學(xué)院海洋研究所，師從侯保榮院士和李偉華研究員，海洋腐蝕與防護(hù)專業(yè)，主要從事海洋腐蝕與防護(hù)機(jī)理和技術(shù)研究。