本文介紹了復層礦脂包覆技術在某海中平臺上的防腐蝕工程示范應用，具體介紹了工程的施工工藝和施工流程，分析了該技術的優勢，簡要指明了其應用前景。

    環境和工程概況

    在海洋浪花飛濺區，鋼結構處干濕交替狀態，供氧充分，鹽分濃縮，結合日照、風力和海浪運動等協同作用，此區域鋼鐵材料會發生嚴重腐蝕。一般海洋大氣中鋼鐵平均腐蝕速度約為0.03 ～ 0.08 mm/a，而浪花飛濺區的腐蝕速度可達0.3 ～ 0.5 mm/a，腐蝕速度高出3 ～ 10 倍。而在此區域，一般的涂層易發生鼓泡、開裂、剝落等問題，從而導致更加嚴重的局部腐蝕；又由于干濕交替作用，電化學保護措施也難以起到應有的保護效果。針對這一難題，中國科學院海洋研究所侯保榮院士團隊研發了具有自主知識產權的復層礦脂包覆防腐蝕技術（Petrolatum Tape andCovering system，簡稱PTC 技術）。該技術由四層緊密相連的保護層組成，即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護罩等（圖1）。礦脂防蝕膏和防蝕帶中含有抗腐蝕組分，具有優良的保護性、粘附性，鹽水浸泡和鹽霧試驗均為A 級；兼具較大強度和韌性的不飽和樹脂玻璃鋼防蝕保護罩（含聚乙烯泡沫襯里）在保護內部抗腐蝕材料的同時，能夠有效減免外界環境的物理和化學作用。它們形成一個完整的保護系統，大幅減緩和避免外界環境對浪花飛濺區鋼結構的物理、化學和生物侵蝕作用。該技術是在“十一·五”國家科技支撐計劃的重要科研成果，突破了海洋工程防腐蝕的技術瓶頸，解決了海洋浪花飛濺區結構的防護和修復難題。

    某海中平臺于2008 年建成，設計使用壽命為50 年，平臺基礎采用鋼管樁加填芯鋼筋混凝土結構建成，PTC 工程示范樁為數根直徑為1.5m的鋼管樁，施工樁處水深25m。該平臺處于強潮海域，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，對鋼樁的腐蝕破壞作用尤為強烈。在2012 年12 月調查時，發現平臺鋼樁在浪花飛濺區已存在普遍且較為嚴重的腐蝕現象（ 見圖2），原有的涂層已受到嚴重破壞，銹跡累累，部分銹層厚度已超過2mm。對此，于2013 年10 月采用PTC 技術進行防腐蝕工程示范。主要施工工藝包括工程設計、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罩、端部密封等工藝步驟。

    具體施工流程

    施工設計、搭建作業平臺

    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 段進行施工（上、下兩段各3 米）。已搭建的腳手架主要用于整個平臺鋼樁涂刷涂料（示范樁除外）進行防護，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，即可達到PTC 技術的表面要求，鋼樁表面水分及微小附著物不影響后續施工質量和保護效果。表面處理完成后安裝防蝕保護罩下端的支撐卡箍，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，應在鋼樁表面分布均勻，形成連續的保護膜層，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，是該技術的一大優勢。鋼樁涂抹防蝕膏后應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進行，如圖3-4 所示。每段防蝕帶的纏繞由下至上進行。纏繞時用力將防蝕帶拉緊鋪平，將內部的空氣擠出。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。

    安裝防蝕保護罩、密封端部

    防蝕保護罩的安裝過程中，用繩索將玻璃鋼罩從平臺頂部拉到鋼樁表面并進行初步固定，采用鐵絲將保護罩捆住后，用鋼筋進行定位，最后安裝不銹鋼螺栓螺母，如圖5 所示。兩片保護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，對螺栓進行緊固2-3 次，如圖7-8。在安裝保護罩過程中應該注意，兩片玻璃鋼的對接縫應當與水流方向垂直，以減少和避免水流的沖刷和進入；同時緊固螺栓的朝向不能相同，向左、向右交替進行；對于斜樁的防蝕保護罩，應當提前計算好角度對玻璃鋼進行切割，在方便安裝的同時增大保護面積。

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

    施工完成和20 個月后的保護效果

    施工完成后的效果圖如圖11 所示。2015 年6 月對該示范工程的保護效果進行調研，從現場（圖12）來看，未采用該技術保護的鋼樁表面海生物附著較為嚴重，而且已發生全面銹蝕。采用PTC 保護后，除少量海生物附著在防蝕保護罩結合處外，未見生物附著和銹蝕情況，保護效果良好。

    應用前景

    國內外工程實踐表明，復層礦脂包覆技術在海洋石油平臺、港口碼頭鋼樁、苛刻工業腐蝕環境下的鋼結構復雜節點、埋地管線等嚴酷腐蝕環境中展現了十分優異的防腐蝕效果。在當今大規模海洋開發建設的背景下，港口碼頭、跨海大橋等重要的基礎設施和海洋構筑物的設計使用壽命越來越高，對長期防腐蝕性和全壽命周期成本的重視度也不斷提高，復層礦脂包覆防腐技術表現出巨大的技術優勢和廣闊的應用前景。通過進一步技術創新和工程應用，復層礦脂包覆防腐技術將在我國海洋工程設施的防腐保護中發揮更大的作用。

    參考文獻

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

    [2] 侯保榮等。 海洋鋼結構浪花飛濺區腐蝕控制技術。 北京， 科學出版社， 2011.12.

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

    作者簡介

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