海洋钻井平台防腐技术的研究

王 健

（中海油田服务股份有限公司，天津 300450）

0 引言

随着地球资源的消耗，海洋无限宝藏的聚宝盆必将成为时代的新宠。21 世纪是海洋的世纪。然而，由于海洋的特殊环境，海上平台的腐蚀是一个巨大的问题。因此，将介绍长期防腐材料和防腐技术的几个特点，并讨论新型防腐技术的应用。

1 管道被腐蚀的分类及机理

（1）涂层被可溶性盐所破坏。涂层的稳定性是不与腐蚀性材料发生物理或化学反应的能力，但目前所有涂层都不是100%保护的，特别是在可溶性盐的作用下。湿度是海洋环境最重要的特征，很容易对后续喷雾造成损害。

（2）管道被H2S 所腐蚀。腐蚀机理有2 个：①电化学失重腐蚀（图1）；②应力腐蚀。应力腐蚀是指氢原子积聚在钢表面的凹陷处，在一定条件下与H2结合，致使缺陷处的压力增加，导致钢变脆，产生裂缝和裂缝。

（3）海洋大气条件的腐蚀。海洋的气氛很特别，无论大气腐蚀还是海水腐蚀，两者都加速海上平台腐蚀速率的电化学腐蚀的条件。

图1 管道腐蚀原理

（4）海洋平台飞溅区的腐蚀。在波浪与潮汐的作用下，飞溅区域的海水与空气完全接触，氧气含量增加，湿润部分长时间暴露在阳光下。钢表面上的电解质浓度增加并且可能发生电化学腐蚀。飞溅区域通常受富氧喷雾的影响，这通常会导致保护层脱落并加剧腐蚀。

（5）潮差区的腐蚀。潮汐区一年四季都处于潮汐运动状态。这导致涂层的大面积脱落和破裂，更是加剧了腐蚀。

（6）海水全浸区的腐蚀这导致涂层的大面积脱落和破裂，这也是进一步加剧了腐蚀。

（7）海泥区的腐蚀。完全沉没的海水区域的腐蚀与溶解氧、盐度、温度等密切相关。其中，表面完全浸没区域氧含量最高、腐蚀最严重。

2 管理措施

2.1 涂料涂装防腐

如果发现喷砂不方便，用手工刮刀手动除锈，然后用压缩空气清洁表面，最后涂上保护底漆。这样可以使涂层更高质量地完成，并降低腐蚀的可能性。

2.2 设备的防腐结构设计原则

（1）避免间隙的产生。海上平台结构的建设将不可避免地存在差距。腐蚀后经常发生应力腐蚀和点腐蚀，进一步损坏设备。避免裂缝和引起腐蚀的方法是使用良好的设计和施工方法，并使用焊点来解决源头的间隙问题。

本项目组在此次实践过程中也发现了新的亟待解决的问题，例如怎样提升药品集中配送过程中的药品查对准确性、怎样减少药品在转运过程中的破损以提高药品配送的质量。

（2）避免死角的出现。如果海上平台施工设备的死区中存在液体残留物并且未及时清洁，则这些液体在高强度阳光和海洋中高盐雾浓度下极易发生局部浓度。浓缩物进一步导致腐蚀。应尽快标记并及时清理，以防止局部集中。

（3）建立预防性养护制度。发生严重腐蚀时，应通知相关负责人员进行审查和及时修复。应建立备用备件仓库，存储可用于更换的备件，以确保维护和早期检测腐蚀部件能够及早更换。

3 新型防腐技术

3.1 新型防腐涂料

3.1.1 高固体分、无溶剂防腐涂料

聚天冬氨酸树脂聚脲涂料具有高固含量、低VOC（Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物）以及不错的耐腐蚀性与耐候性。

3.1.2 石墨烯防腐涂料

石墨烯相对于其他的材料来说是一种最薄，最硬的纳米材料，有非常稳定的混合结构和非常不错的阻隔性能。涂层中的石墨烯形成致密的屏障，具有合理的屏蔽效果（图2）。

3.2 热喷铝技术

热喷涂技术是一种表面处理技术，它使用诸如气体、激光和电弧之类的材料将碳化物、金属和合金的材料加热到半熔融或熔融状态。

图2 石墨烯防腐涂料“迷宫效应”示意

加工过程：采用独特的冶炼工艺制备了多组分锌铝合金，冶炼后连续浇铸多组分锌铝合金铸锭。然后使用350～500 t 挤出机在（380～420）℃下热挤压该材料，并 使该材料通过圆形模头以形成直径为（4.5～8）μm 的线材。将钢丝在真空退火炉中在（180～280）℃下退火（1.5～3.0）h 以进行拉伸。重复上述退火和拉伸步骤，直至产生（1.5～4.0）mm 的线。

3.2.1 金属涂层

金属涂层方法技术主要采用喷涂各种金属的方法实现对海洋平台的保护。该技术起源于20 世纪初，逐渐发展成为一种热喷涂铝防腐技术，以等离子和火焰为原料将金属加热至半熔化状态。它可以有效隔离各种腐蚀性物质，保护海上平台。另外，可以将一层树脂施加到海上平台的表面上以形成双层复合涂层，以增强海上平台的抗腐蚀能力。

3.2.2 技术要求

海洋平台防腐中的热喷铝防腐技术主要需要采取以下步骤：首先，预处理海上平台的表面；其次，海上平台的表面应采用热喷铝处理；第三，将树脂等材料应用于海上平台的表面；第四，海洋平台受到二次涂抹。当铝线进入熔融状态时，它可以喷涂在海上平台上，厚约（85～100）μm，而且还能增强其金属吸附能力。

3.2.3 优点

作为海洋平台最好的防腐底漆，与其他防腐技术相比，热喷涂铝防腐技术可以有效保护海上平台，具有高性价比和高稳定性，有效降低海上平台日常工作和维护的成本。

3.3 环保型Al—Zn—Si 水溶性涂料

这种新材料是一种新的铝锌基合金，由微米级粉末和稀释剂、固化剂和纳米增强剂组成，形成水溶性合金涂层，适用于大气降雨、高温、咸雾、强风等海洋腐蚀环境。其关键技术有：①稀土铝锌硅粉的制备方法；②制取铬酸盐取代剂。

4 结束语

随着中国海洋油气资源的不断发展，海洋平台的不断设计和建设，每年海上平台的腐蚀问题都会造成大量的损失。目前海洋平台腐蚀现状对石油工业的发展极为不利。正因为如此，海上平台的防腐已成为海上石油项目的重中之重了。因此，必须不断研究海洋平台的新型防腐技术，以确保海上平台的安全，促进国家海洋油气资源的开发。