平臺防腐理論知識介紹ppt課件

1、平臺防腐理論知識介紹中國船級社湛江分社 歐利軍2009年11月目錄第一章 防腐的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則第二章 涂層第三章 陰極保護第一章 防腐的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則 海上平臺的腐蝕主要分三個區(qū)域：大氣區(qū)飛濺區(qū)全浸區(qū)(外表面、內(nèi)表面）一、大氣區(qū)的防腐設(shè)計做法控制大氣區(qū)腐蝕常用保護涂層系統(tǒng)。采取如下措施可減少涂敷面積，并易于施工：用管形構(gòu)件代替其他形狀構(gòu)件。金屬構(gòu)件組合在一起時采用密封焊接。避免跳焊。避免緊配合面和搭接面。有色金屬和非金屬材料可以減少大氣腐蝕問題。二、全浸區(qū)外部的防腐設(shè)計做法全浸區(qū)指從飛濺區(qū)以下包括泥線以下區(qū)域。這個區(qū)域通常用陰極保護來實現(xiàn)。盡可能使用圓管構(gòu)件。當疲勞和腐蝕疲勞是影響某些結(jié)構(gòu)的重要因

2、素時，應(yīng)消除焊接應(yīng)力，以降低熱影響區(qū)可能出現(xiàn)的腐蝕并 減小裂紋出現(xiàn)的可能性。焊縫應(yīng)連續(xù)，不應(yīng)使用跳焊和點焊。立管、灌漿管、排放管和套管等群集在平臺樁腿周圍，會造成屏蔽和干擾陰極保護電流的流通。鋼管間的最小間距應(yīng)是較小鋼管直徑的1.5倍。也可使用涂層減少屏蔽。泥線以下部分包括鋼樁，鋼樁也需要和導管架連接才能受到陰極保護。泥線以下腐蝕速率低，但泥線處的腐蝕速率較高，如與陰極保護沒有適當連接，可能出問題。應(yīng)確保所有被保護鋼結(jié)構(gòu)與陽極的電連接。三、全浸區(qū)內(nèi)部的防腐設(shè)計做法對于構(gòu)件被密封后不與海水、大氣接觸的密封艙的內(nèi)表面，其腐蝕常被忽略。某些構(gòu)件在平臺下水期間會充水，并在平臺壽命期間保持充水狀態(tài)。為防

3、止內(nèi)部腐蝕，應(yīng)關(guān)閉充水閥避免充水艙接觸大氣中的氧。如充水后不能密封，應(yīng)采取防止內(nèi)腐蝕措施。如采用陰極保護。四、飛濺區(qū)的防腐設(shè)計做法飛濺區(qū)是指受潮汐、風和波浪影響，干濕交替的區(qū)域。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)減少鋼結(jié)構(gòu)在飛濺區(qū)的表面積，避免采用“T”、“K”、“Y型節(jié)點。在平臺安裝后要拆除的穿越飛濺區(qū)的臨時構(gòu)件，最好不要采用焊接方式與平臺連接。在飛濺區(qū)通常需要增加鋼的壁厚。飛濺區(qū)鋼腐蝕控制措施的選擇A)熱噴涂鋁噴涂厚度為200m,涂層的附著力應(yīng)超過7000kpa。需做好表面處理。且用硅氧烷密封劑封閉后，可封閉涂層的孔隙而提高保護壽命。對全浸區(qū)，陰極保護電位難到達的部位如管夾內(nèi)側(cè)和幾何屏蔽區(qū)也可采用熱噴涂鋁系統(tǒng)

4、。B)熱縮套用來保護飛濺區(qū)直管段。當熱縮套被加熱到一定溫度時會收縮，且其內(nèi)表面預涂一層密封膠。要求表面除銹及較大粗糙度。熱縮套受到輕微損傷時，密封膠粘劑的粘彈性與收縮套的收縮力使密封膠流到損傷部位有效地將損傷處密封好。C)厚膜有機涂層涂層中含有石英玻璃鱗片或玻璃絲。涂層用在噴砂處理的清潔表面，典型厚度15mm。該涂層可在現(xiàn)場涂敷，對節(jié)點的保護和直管一樣。D)250500m高性能平臺涂層系統(tǒng) 高性能涂層系統(tǒng)也可用于飛濺區(qū)，效果不錯。第二章 涂層一、涂層系列1. 常規(guī)的涂料、表面處理工藝和涂覆方法不適用于海上惡劣的腐蝕環(huán)境。只能使用高性能保護涂料。2. 涂層系統(tǒng)以高防蝕性底漆為基礎(chǔ)。常用底漆包括：

5、A)富鋅底漆 含高比例鋅粉作填料的有機或無機涂層，涂層破裂時鋅粒還可起到犧牲陽極的作用。鋅可與酸或堿發(fā)生反應(yīng)，當富鋅底漆用于平臺會暴露于堿性的鉆井泥漿和酸性完井液中，故需施加一層抗化學物質(zhì)侵蝕的涂層。施工前期，富鋅底漆是一種良好的保護漆。B)有機防銹底漆為溶劑型、化學固化型涂料，由溶劑揮發(fā)后成膜。化學固化涂料一般需要增加第二組分來固化。含有防銹顏料。顏料與濕氣接觸，即產(chǎn)生一個堿性離子的環(huán)境，減緩基底金屬的腐蝕。C)洗滌底漆以聚乙烯醇縮丁醛樹脂為溶劑，加入鉻酸鋅或鉻酸鍶為顏料而形成的溶劑。使用前需加入含酒精和磷酸溶液的第二組分。有磷化作用，與鋼接觸后，會在其表面產(chǎn)生一層鈍化膜。為獲得最有效的保護

6、性能和避免鐵銹穿透，在洗滌底漆涂完后，必須迅速加上層涂層。3.上層涂層。用于海上平臺的底漆上面均應(yīng)施加中間涂層和表面涂層，為底漆提供一個保護層，減緩和限制水汽、氧和化學活性離子的滲入。常用上層涂層包括：A)化學固化涂層這類涂層通常為環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酚醛樹脂、聚酯或某些聚氨酯材料。它的固化需通過添加第二類通稱為“催化劑或轉(zhuǎn)換劑的材料來實現(xiàn)。該涂層材料有很好的抗化學腐蝕性能，每層厚度常超過100m。B)溶劑沉淀型或熱塑型涂料這類涂料包含乙烯丙烯酸樹脂、乙烯樹脂。不同于環(huán)氧樹脂漆，聚酯和其他化學固化涂料，該涂料自液相變?yōu)楣滔噙^程中沒有化學變化，固化靠溶劑揮發(fā)來完成。主要缺點，耐溫性差、抗溶性低，以及固

7、體含量低。涂料在相對濕度高至90%，溫度低至零度時仍能進行涂覆。二、涂料選擇原則1. 為涂料選擇而設(shè)計的加速試驗按GB/T 1771進行的鹽霧試驗4000h）。按GB/T 1865進行的老化試驗2000h）。按照GB/T 1740進行潮濕箱試驗4000h）。2.下面列出的可在實驗室測定其他涂料特性的試驗方法，有助于涂層材料的選擇：GB/T 1732漆膜耐沖擊性測定法GB/T 6739漆膜硬度鉛筆測定法GB/T 6742漆膜彎曲試驗GB/T 9286色漆和清漆 漆膜的劃格試驗GB/T 14826和GB/T 13825金屬覆蓋層 黑色金屬材料熱鍍鋅層的質(zhì)量測定 稱量法。七、表面處理1.概述大氣鋼結(jié)

8、構(gòu)表面處理的目的是為涂層系統(tǒng)的施工提供必需的清潔度和規(guī)定的粗糙度。所有外露的毛刺、鱗皮、焊接飛濺和氧化皮在表面處理時應(yīng)全部去除。如表面處理在室外進行，應(yīng)在白天完成，且盡早噴底漆，以免出現(xiàn)銹蝕。有霧和潮濕的情況下，不能進行鋼表面常規(guī)涂覆作業(yè)。不宜采用手工方法，應(yīng)用自動噴砂清理機，除非在正常方法不能使用的小面積上。2.表面處理標準 表面處理的等級或程度由所選涂層的要求確定。 SY/T 0407-97提供了目視比較規(guī)則，用于確定噴砂清理的四個等級，如下：Sa3出白級金屬表面噴砂清理定義為表面灰白色金屬本色），輕微打粗以滿足涂層的粗糙度要求。表面無油、脂、氧化皮、銹和其他異物。Sa21/2(近白級金屬

9、表面噴砂清理定義為除了少量黑斑、暗條或優(yōu)越氧化物殘留在金屬表面造成的輕微變色外，表面除去所有的油、脂、灰塵、氧化皮、銹和其他異物。任何給定表面上，至少95%達到Sa3級，其他區(qū)域僅可輕微變色。Sa2工業(yè)級金屬表面噴砂清理定義為除了由于殘留的銹蝕或氧化皮造成的少量黑斑、暗條或變色外，表面已去除所有銹、氧化皮、油脂和其他異物。至少三分之二表面上無肉眼可見異物。其余部分僅可有輕微變色和少量銹蝕。如果表面有點蝕，則可見微量異物。Sa1清掃級表面噴砂清理定義為表面已經(jīng)去除油脂、灰塵、松動的銹皮、氧化皮，但對附著牢固的氧化皮、銹和涂層，如果表面已經(jīng)達到粗糙度要求，可允許留在金屬表面。3.表面處理方法空氣噴

10、砂清理空氣供應(yīng)能力應(yīng)保證在噴嘴處空氣壓力至少為690kpa。磨料。為獲得規(guī)定的粗糙度，噴砂清理應(yīng)采用清潔的、各種等級的磨料。（ SY/T 0407-97涂裝前鋼材表面預處理規(guī)范) 第三章 陰極保護一、陰極保護準則1.目的 應(yīng)用陰極保護的目的是控制與電解質(zhì)溶液接觸的金屬表面的腐蝕。2.原理 該技術(shù)的基本原理是對被保護的金屬表面施加一定的直流電流，使其產(chǎn)生陰極極化，當金屬的電位負于某一電位值時，腐蝕的陰極溶解過程就會得到有效抑制。 3.準繩A)電位測量平臺表面與接觸海水的銀-氯化銀20 海水)參比電極Ag/AgCl/SW)之間測出的負電位差至少應(yīng)為-0.80V)。通常平臺表面的陰極電位是在施加保護

11、電流時測得的，規(guī)定的-0.8V包含了電流通過鋼/水界面的電壓降，但不含在水中的電壓降。施加保護電流時，負陰極)電位最小偏移量為300mV。與海水接觸的平臺表面 電位偏移量可由參比電極測出。此量包括電流通過鋼/水界面的電壓降，但不包含水中的電壓降。B)外觀檢查 為保證平臺的使用壽命，對整個平臺的各種外觀檢查方法所獲結(jié)果均應(yīng)表明腐蝕進展沒有超過平臺使用壽命允許的限度。4.可供選擇的參比電極 下面列出的其他類型的參比電極可取代Ag/AgCl/SW參比電極，它們的電位等同于對Ag/AgCl/SW參比電極的-0.8V電位。飽和銅硫酸銅CSE)參比電極：-0.85V用于保護時可更負）高純鋅參比電極：電位為

12、+0.25V用于保護時可稍低于+0.25V）。飽和甘汞電極SCE飽和KCL）：-0.78V用于保護時可更負）。鋅參比電極：電位為+0.25V用于保護時可稍低于+0.25V）。Ag/AgCl飽和KCL)：-0.76V用于保護時可更負）。二、陰極保護系統(tǒng)的設(shè)計1.陰極保護系統(tǒng)設(shè)計的要點遵循選用的陰極保護準則，確定出設(shè)施設(shè)計壽命期間保護平臺所需的足夠電流和良好的電流分布。盡量減少所用陰極保護系統(tǒng)對鄰近管道和金屬結(jié)構(gòu)的影響。使陽極系統(tǒng)的設(shè)計壽命與被保護平臺的設(shè)計壽命相匹配。應(yīng)將陰極保護系統(tǒng)的所有組件放在受干擾或被破壞可能性最小的地方。2.陰極保護系統(tǒng)類型。A)犧牲陽極系統(tǒng)犧牲陽極可以是鎂、鋅、鋁等活潑

13、金屬的合金，這些合金采用不同形狀和大小以最佳的電流分布形式為平臺提供電流保護。陽極塊與平臺連接方法應(yīng)根據(jù)陽極塊的類型來確定，在陽極塊使用壽命期間必須保持低的接觸電阻。海水中犧牲陽極的性能主要取決于合金成分。鎂陽極非?；顫?，可提供很大的電流輸出。對于有涂層的結(jié)構(gòu)，犧牲陽極的使用壽命較長。B)外加電流系統(tǒng) 外加電流系統(tǒng)陽極材料包括鉛-銀合金、各種基體上的鉑陽極、混合金屬氧化物、鉛-鉑、石墨電極等 。這些陽極應(yīng)當通過絕緣導管連接到整流器或發(fā)電機等直流電源的接線柱，被保護的平臺與直流電源的負極接線柱連接。C)犧牲陽極和外加電流系統(tǒng)的聯(lián)合使用 聯(lián)合陰極保護系統(tǒng)用于平臺施工期間或外加電流系統(tǒng)尚未運行期間為

14、平臺提供保護。3.影響選擇陰極保護系統(tǒng)類型的因素A)電流供給。B)系統(tǒng)整體的可靠性。犧牲陽極系統(tǒng)具有長期保護的可靠性。外加電流系統(tǒng)具有長期保護的功能。但對設(shè)計、安裝和維修方面的要求比犧牲陽極系統(tǒng)高。留出安裝余量，采用適當?shù)脑O(shè)計安全系數(shù)，以及規(guī)劃好整個使用期間的維護措施，能夠提高外加電流保護系統(tǒng)的可靠性。C)保護電流總需求量。D)給定所需電流后，犧牲陽極保護的可行性和陽極材料選擇可按如下事項確定：電解質(zhì)的電阻率。陽極對平臺的電位。在安裝，下水和運行過程中機械破壞的可能性。陽極材料的預計使用壽命。平臺重量和結(jié)構(gòu)限制。E)應(yīng)充分考慮陰極保護系統(tǒng)在使用期間的經(jīng)濟性，合理評價不同方案的效果。犧牲陽極系統(tǒng)

15、初始投資費用大，但幾乎沒有維修費用。外加電流陽極系統(tǒng)初始投資費用低，但整個壽命使用期間需要電力，且維修費用較高。4.決定陰極保護系統(tǒng)總電流的因素。A)整個全浸區(qū)面積 包括浸入水中的面積，泥線以下的面積，隔水套管數(shù)。B水下構(gòu)件預計要求的最小設(shè)計保護電流密度。開闊海區(qū)結(jié)構(gòu)在典型水域中的陰極保護電流密度范圍為：55430mA/ 泥線以下區(qū)域的電流保護密度為：1030mA/ C)電流分布效率。使用較大數(shù)量，單個輸出能力較低的陽極塊可提高電流分布效率。在結(jié)構(gòu)表面涂敷涂層，也可改善電流分布。2m2m外加電流陽極系統(tǒng)，使用較少數(shù)量的陽極產(chǎn)生的電流輸出要比犧牲陽極大，降低了電流分布效率。這類陽極單個輸出電流能

16、力為30200A以上，這種較高的電流輸出會對最近的構(gòu)件表面產(chǎn)生過保護。為了補償保護電流分布效率不足，需使用效率系數(shù)取值通常為67%80%）。因此，陰極保護電流時總電流值的1.251.5倍?？傠娏魅Q于表面積與選擇的設(shè)計電流密度。5.決定陽極電流輸出、使用壽命和效率的因素。從陽極表面流出給定的電流密度時，各種不同的陽極材料有不同的消耗率。因此，對給定的電流輸出，陽極壽命取決于陽極材料和陽極塊重量。應(yīng)將犧牲陽極和陽極系統(tǒng)設(shè)計成有足夠大的裸露面積，在陽極系統(tǒng)壽命期間能產(chǎn)生所需保護電流。正確地設(shè)計犧牲陽極系統(tǒng)必須考慮平臺對陽極的電位，相應(yīng)的陽極電流輸出和連接陽極導線電阻。犧牲陽極壽命公式：式中：L陽極壽命； W陽極凈重量； E 陽極消耗率； u利用系數(shù)，取決于剩余陽極材料不能輸出所需電流時所消耗的陽極材料質(zhì)量。 I在壽命期間陽極平均電流輸出值。 陽極的形狀會影響陽極的利用系數(shù)，選用適當?shù)拈L度、直徑和鋼芯直徑可使陽極利用系數(shù)范圍從0.75至接近1。IEuWL6.特殊問題。A)犧牲陽極需考慮的情況：陽極應(yīng)置于結(jié)構(gòu)上以確保節(jié)點焊縫盡早極化。節(jié)點焊縫的極化很重要。陽極鋼芯在形狀上必須與陽極重量和承受的其他作用力