海洋石油平台建造过程中的涂层破损与处理措施

胡亚坤 董恩强 卢艳吉(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油平台属大型钢结构，服役环境恶劣，通常采用重防腐涂层系统。此类涂层系统对钢结构的表面处理和喷涂施工技术要求较高，成本费用较高；平台建造周期较长，一般在一到两年之间，多采用模块化分层建造，建造过程中由于工艺、施工、管理等原因对涂覆完成的构件表面涂层造成大量损坏，后期涂层修补施工质量控制难度较大，且增加了后期涂层修补的费用成本。本文旨在通过分析施工阶段造成涂层破损的各种因素，并提出解决处理措施，从而降低涂层破损率，提升钢结构涂层整理防腐质量。

1 腐蚀的原理

腐蚀是一种材料，通常是指某一种金属，或其性能由于与周围环境发生反应而产生的一种降解，钢板底材上任何涂层体系的寿命在很大程度上均取决于表面处理的质量。光滑的焊缝、带有倒角的边缘和清洁的表面都对所涂装涂层的服务寿命起着很大的作用，腐蚀保护系统的预期服务寿命意味着通过为资产(也就是，船舶、桥梁、发电厂、石油平台等)提供保护，以使其免受腐蚀的影响，从而实现其经济价值。

特定腐蚀保护系统的选择通常必须综合经济、操作、环境和安全等各方面来考虑。海洋环境是一个非常恶劣的环境，锈蚀会很快发生。空气中所含的盐和化学污染物会刺激腐蚀的发生。湿气和海水提供了电解液，它也会促进该反应过程。

2 加工设计对涂层破损率的影响及处理措施

海洋石油平台在做建造工艺和加工设计时，未充分考虑项目建造一体化，造成涂覆完成的模块，后期需要焊接大量的管线支撑、电仪支架、设备底座等，从而造成涂层大量损坏；由于设计失误造成的现场变更，如需要增加支撑梁，增加的焊接区域造成周围涂层破损；场地资源限制，如喷涂车间高度限制，造成模块上部拉筋无法一次焊接完成，后期组装焊接造成涂层破损。

我们对2019年渤海某项目做统计分析，此类问题造成的涂层破损率约占平台整体涂覆面积的10%；上述涂层损坏有些受限于场地资源和整体建造工艺原因，无法进行避免，但有些可以通过精细化设计，提高模块建造一体化比率，从而有效降低涂层破损率。如提高工件安装准确度，把挡水扁铁、护管等散件纳入一体化建造中，设计过程中多专业交叉审核，有效的规避设计失误；优化模块吊装工艺，调配好场地吊机资源，提升单体模块焊接吨位。

3 施工环节对涂层破损率的影响及处理措施

海洋石油平台在建造过程中由于施工管理不到位造成的涂层破损，如管线、拉筋等在运输安装过程中，未进行有效防护，造成涂层磕碰、划伤等问题，甲板面水平度火焰调平、焊接或切割过程中未使用防火毯对周围涂层进行防护、工人随意焊接临时支撑、吊点等，此类问题约占平台整体涂覆面积的8%；可采取的应对措施，对所有施工人员进行培训，提升油漆保护意识，建立油漆防护程序，形成制度文件和奖惩措施；编制的相关涂层防护程序应细致且可操作，如管线、拉筋在转运过程中，应采用胶皮或纸板进行隔离防止碰撞，临时支撑吊点的使用应在工艺程序中详细说明焊接位置和数量，避免随意焊接添加，吨位满足的构件吊装过程应使用吊带，避免铁链吊装损伤涂层，程序中应说明吊带安全吨位和捆绑方式，相关管理人员应做好监督检查。施工交叉作业时，应合理安排施工工序，避免由于工序错误造成的返工。

减少涂层破损的具体处理措施，设备底座、支架、管线等安装时严禁在甲板上拖拉，应使用吊带、小车等等运输到位，管线、支架现场安装时禁止使用倒链、手拉葫芦等金属类硬质材料，管线、支架、小型结构件尽量避免用铁丝临时固定，以避免铁丝划伤或污染涂装表面，管线、支架吊装时严禁混吊，在大梁上使用抱卡时要进行隔离保护，严禁在结构梁上拖拉，吊装完毕后应检查抱卡位置是否有涂层破损，如有破损应用颜色鲜艳的记号笔在梁下进行标识，以便后期修补。

焊接、切割、打磨施工作业过程对涂层破损具有范围广、多样化的特点，其防护应遵循以下做法，在已经涂装好的构件周围焊接、切割、气刨等热工作业时，要对周围及下方的涂层进行热隔离防护，可使用铁皮、防火毯等进行遮盖，打磨或气刨时应注意风向，避免滚烫的铁屑落到涂层上；待焊接部位去除涂层时避免使用火烧，应进行动力工具打磨去除，结构及管线组对时应避免使用临时焊接类支撑，避免随意焊接；支架、散件定位焊接后，因图纸升版需要切除时，尽量使用砂轮机打磨去除，重新焊接的位置应打磨油漆后再焊接；搭设脚手架时，脚手架严禁倒运拖拉，以防止磕碰对涂层的破坏，脚手架搭设过程中，应避免与成品工件发生碰撞或划伤油漆，脚手架搭设时卡子固定在工件的位置应增加垫片隔离，通过增大卡子与工件表面的接触，减少表面受力，防止涂层破损。在已经完成涂装的甲板面上存放或搭设脚手架时，应在底部垫方木进行硬隔离，脚手架在拆除过程中，严禁向甲板抛扔。

甲板面、墙面等整体打磨、喷漆时，应警示隔离并设专人看护，确保周围作业不会对未干的涂层表面造成污染，必要时可停止施工作业。为避免涂装完毕的甲板、格栅下大梁等受踩踏、灰尘、铁屑污染产生浮锈情况，应用帆布进行整体防护。

4 破损处涂层修补的质量控制

通过对服役5～10年海上石油平台进行考察，发现涂层出现失效返锈的部位主要发生在修补位置，因此涂层修补的质量控制至关重要。对于轻微损伤的涂层，未深入到底材且底材未发生锈蚀，可先用纱布或砂纸清除严重污染和缺陷涂层，之后用适用于该涂层类型的稀释剂清洗表面，且保证搭接涂层边缘有一定的坡度，再按照修补涂层系统进行修补至原始膜厚，修补过程中应注意涂层的覆涂时间间隔和油漆混合后使用寿命的控制。若涂层损伤至底材，且底材表面已经发生了锈蚀，应考虑用点喷射或动力工具的方式进行表面处理，并在被损区域周围10 厘米范围内修补新的油漆，损坏涂层与完好涂层之间应打磨出坡度，搭接区域的原涂层应打磨出新鲜的涂层表面，以增加修补涂层与原始涂层的结合力，受损区域打磨完成后应进行清洁，清除表面的油漆粉末、灰尘等外来污染物，之后依据涂装程序中相应的油漆系统进行修补。

涂层修补环境参数的控制，除非另外清楚说明，否则涂料施工的最高表面温度一般为125℉(50℃)。表面太热可能会使涂料溶剂挥发过快从而使施工变得困难、发生起泡或导致漆膜多孔。绝大多数环氧配方在温度低于10℃(50℉)时停止固化过程。同时需要注意的是，为了防止正被涂装的表面上出现湿气，只有在底材温度高于所测得的露点至少3℃(5℉)时，才能进行涂料施工，露点是钢板表面上开始形成湿气的温度，它是一定量空气为达到饱和必须冷却至的温度。

涂层修补相对湿度一般应低于85%，它是空气温度和相对湿度的函数。相对湿度 (RH)是空气含水量与该温度空气饱和(最大)含水量的百分率，它会因湿度过高或相对湿度不够而影响涂装操作。当相对湿度太高时，许多涂装规格书会限制涂料施工的进行。一般来说，涂层漆膜中有溶剂需要挥发，如果相对湿度过高，就没有更多的空间让溶剂进行蒸发。如果发生这种情况，涂层内残留的溶剂会在漆膜内产生诸如溶剂滞留和不完全固化之类的问题。风速会以下面几种方式对涂装工作产生负面影响，将磨料从磨料喷砂工作区域的边界吹至正在进行涂装工作的区域，加速施工后的溶剂蒸发，应提防风可能会通过将诸如浪花、盐、喷砂介质、粉尘或沙之类的污染物，吹至工作表面而对涂装工作造成影响。

涂层修补工艺、技术参数应在涂覆程序中做详细说明，由于受限于环保法规的要求，通常涂层破损区域的表面处理无法进行喷砂作业，而是采用动力工具打磨的方式进行表面处理，最低处理等级应达到SSPC-SP3，对于飞溅区常年受海水的冲刷，打磨处理等级应达到SSPC-SP11，且应具有最少25 微米的粗糙度；破损区域周边涂层应打磨出破口，层次过渡；修补可采用刷涂方式，刷涂中应确保膜厚符合原程序要求，由于刷涂效率较低间隔时间较长，应注意油漆混合后有效使用时间，现场交叉作业中，应注意清除修补区域的污染物，避免涂层附着力不足，通常采用ISO4624 测试方法，飞溅区附着力不低于5 兆帕，大气区不低于3 兆帕。

涂层修补工作通常在项目建造周期的中后期，多专业交叉作业且遍布整个平台，跟踪及监督检查较困难，局部区域容易出现质量检验环节缺失，应对此类问题方法是，对于大片结构可分层分区域修补检验，对于管线可分层或按系统进行修补检验，同时应尽量避免修补完成的区域二次或三次损坏，可在项目后期分区域对涂层进行整体释放，从而避免破损涂层的修补被遗漏。

5 结语

本文主要分析了海洋石油平台建造过程中造成涂层破损的原因，并提出了相应的解决措施，通过合理的设计规避、有效的管理措施及质量控制，可极大的降低涂层修补率和修补费用，提升项目整体防腐质量。