关键词：纳米防腐防护；光固化；隔水导管；
1 引言
海洋工程中的隔水导管受海洋环境的腐蚀主要有以下四种原因。第一，海洋大气环境中氯化物含量高，氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。第二，受海水的腐蚀，海水是腐蚀性电解质，盐度在33～38‰之间，平均电导率为4×10-2Ω·cm-1，pH值一般为8.1～8.3，温度范围-2-35℃，同时海水又具有一定流速和冲击作用，几十米深度内充气良好，含氧量较高，能加速金属的腐蚀。第三，受海洋生物的腐蚀，腐蚀常见附着生物有藤壶、贻贝、牡蛎、苔藓虫、石灰虫、海葵、海鞘、海藻等种类。第四，受船舶和浮冰的撞击影响，在近海岸区域海水容易结冰，浮冰和过往船舶的撞击对桩管腐蚀也有一定影响。因此，纳米防腐防护层作为一种海洋工程中隔水导管腐蚀问题的解决方案，对海上平台安全施工具有重要意义。
2 纳米防腐层结构组成
高分子纳米防腐防护层由底层、中间层和面层组成，见表1。
表1 高分子纳米防腐防护层系统结构
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2.1 StrataShield?
一种采用乙烯基树脂为基体并混合高强玻璃纤维织物、纳米改性颗粒而生成的一种高耐压耐磨擦型紫外光固化高分子复合片材，其具有上下承载膜，中间层为树脂和纤维的夹心结构（见图1）。
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图1 StrataShield?结构图
2.2 StrataPrimer?
一种由双酚型或酚醛型环氧树脂与甲基丙烯酸反应得到的一类改性环氧树脂，其采用的固化方式是紫外光引发固化，通常被称为紫外光固化乙烯基酯树脂。
3纳米防腐层技术工艺应用于隔水导管
3.1表面处理技术工艺
3.1.1隔水导管表面处理
为了保证隔水导管的表面能够使树脂发挥最佳性能，在喷砂前要对隔水导管的锐边、火焰切割边缘要抛光性打磨，焊缝不能有气孔/非连续焊（凹坑）等缺陷，焊缝及两侧要打磨平顺，无焊接飞溅物，焊渣等。
3.1.2除油和预清理
对隔水导管在制作、吊运、机加工过程中产生的油污以及探伤、拍片使用的有关试剂进行清洗，同时还应对其他污染物加以清理，以达到喷砂或抛丸前所需要的隔水导管表面。
3.1.3磨料
喷射清理用磨料应清洁、干燥、无油、无杂物。所选用的磨料应符合ISO11126-8《非金属喷砂清理磨料的规范》[1]的规定。并根据ISO11127-7《非金属喷沙清理磨料的试验方法》[2]的要求进行测试，非金属磨料的导电率不大于300us/cm。河沙、海沙不能用于喷射清理。磨料的粒径大小应达到涂层系统要求的粗糙度，钢丸和钢砂的大小在Φ1.0-1.2mm，钢砂的混合比为40%，在施工过程中应定期检查粗糙度，并定期加入适当量的钢砂，以确保隔水导管表面粗糙度符合设计和油漆涂层的要求。粗糙度级别应根据ISO8503《喷砂处理后钢材表面粗糙度特征》[3]的规定进行测量或评估。磨料应储存在干燥的库房中，不允许放在露天的场地上，以防雨水、雾等使磨料变潮湿。喷砂时注意防止油或水对喷砂后钢桩管表面的污染，空气压缩应安装油水分离器。
3.1.4抛丸或喷砂处理
隔水导管表面要求喷砂清理到GB 8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》[4]规定的Sa2.5级，粗糙度达到70-120μm。隔水导管经表面处理合格后，应在4小时内喷涂完底漆；如果隔水导管表面有可见的返锈、变湿或被污染要重新清理至规定要求的级别。经抛丸处理或喷砂处理并验收合格后的隔水导管表面用压缩空气吹净磨料颗粒及表面粉尘，清理用压缩空气应干燥无油，表面清理等级应达到ISO8502-3《钢材表面清洁度测试标准》[5]的要求，灰尘量应小于3级。当隔水导管表面有水或天气潮湿（相对湿度大于85%）时不允许进行喷砂作业。如果已经喷砂，应在相对湿度低于85%后重新喷砂。
3.2 紫外光固化乙烯基酯树脂底漆技术工艺
3.2.1根据紫外光固化乙烯基酯树脂底漆的特性，应该避开紫外线施工。
3.2.2干膜设计总厚度为100μm，分两道连续刷涂施工。
3.2.3当隔水导管表面温度不高于环境空气露点温度3℃或者相对湿度大于85%时，不得进行涂装作业。
3.2.4当下雨、冷凝、霜冻等天气条件下，在隔水导管表面形成潮气层时不得进行涂装作业。
3.2.5当空气温度低于5℃时，而没有有效的改善环境温度的措施不得进行涂装作业。
3.3 紫外光固化热固性预浸料片材技术工艺
3.3.1第二道底漆涂覆后，即时敷设紫外光固化热固性预浸料片材。
3.3.2打开一套紫外光固化热固性预浸料片材，先将底膜全部撕下，然后将撕掉膜的一面仔细地包裹在管道表面，不允许出现气泡，用罗拉反复压实，特别注意搭接口部位。
3.3.3沿着管线横向包裹另一套紫外光固化热固性预浸料片材片材，两个之间的搭接宽度为5cm左右，并依次操作直至完成整个安装工作（图2）。
3.3.4待紫外光固化热固性预浸料片材全部施工完成后开始抽真空工艺并利用紫外灯或太阳光进行固化。
图2 安装工序
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3.4 抽真空工艺
3.4.1撕掉紫外光固化热固性预浸料片材的表层膜，在裸露的预浸料表面敷设脱模布，在脱模布外表面敷设导流网，接导气管至抽真空设备，用真空袋包裹在导流网外部并密封真空袋，启动抽真空设备并打开紫外灯照射。
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图3 抽真空工艺图
3.5 聚氨酯面漆层根据用户要求进行。
4 质量检验
4.1 表面预处理检验
隔水导管防腐层表面预处理后表面应清洁干燥。隔水导管表面喷砂除锈等级应达到GB 8923-2011《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》[4]规定的Sa2.5级，粗糙度达到70-120μm。
4.2 紫外光固化乙烯基酯树脂底漆干膜厚度≥100μm。
4.3 紫外光固化热固性预浸料片材片材安装后应逐根进行质量检验，其表面应光滑平整，无气泡、无裂纹、不得起皱。搭接缝应在1点与3点方向相互错开，搭接宽度≥50mm。
4.4 紫外光固化热固性预浸料片材片材固化后其表面巴氏硬度不得小于50。
4.5 紫外光固化热固性预浸料片材片材固化采用拉拔测试仪抽检紫外线固化热固性预浸料片材与管道的粘结强度，其数值不得小于10MPa；
4.6 防腐防护层安装完成后其厚度不小于1800μm。
4.7 防腐防护层安装完成后需采用电火花检漏仪检漏，检测电压不小于10KV且检测结果为无漏点。
5纳米防腐防护层与常规环氧玻璃鳞片的优势对比
5.1 高分子纳米防腐防护层的施工和固化不受环境温度影响，解决了环氧玻璃鳞片低温下无法固化的问题。
5.2 高分子纳米防腐防护层由于有纤维类增强材料，极大的提升了机械强度，与环氧玻璃鳞片相比较在外力撞击作用下，表现出更出色的抗机械损伤能力。
5.3 高分子纳米防腐防护层从生产到施工无有害物质的挥发和释放，解决了环氧玻璃鳞片在生产过程中对人员健康的影响。
5.4 可承受230℃的高温，温度的变化对其无影响，保证了防腐层与管壁的良好粘结。
5.5 与环氧玻璃鳞片相比较其电阻抗能力更强，15KV电火花监测无漏点。
6 参考文献
[1]ISO11126非金属喷砂清理磨料的规范
[2]ISO11127非金属喷沙清理磨料的试验方法
[3]ISO8503涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
[4]GB 8923-2011 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
[5] ISO8502钢材表面清洁度测试标准
论文作者:马会珍
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：导管论文; 表面论文; 喷砂论文; 热固性论文; 磨料论文; 片材论文; 纳米论文; 《科学与技术》2019年18期论文;