羊毛脂软涂层在海洋平台上的应用

朱晓宇，张 梁，卢 海

（中国船级社 青岛分社，山东 青岛 266034）

0 引言

结构防腐蚀研究一直是海洋工程领域的热点问题。海洋结构物在全生命周期中，因为结构腐蚀产生的运营成本一直居高不下。以一座自升式海洋钻井平台为例，通常情况下，超过15年的老龄海洋平台在特检期内，其换板、换骨材重量可能高达数百甚至上千吨，对船东造成了巨大的经济负担。为了降低成本、提高工作效率、减少资源浪费、节省人工劳动时间，国内外多家研究机构及科研人员就船舶与海洋工程结构物全生命周期内的防腐蚀问题进行研究。郭秀珍[1]阐述了羊毛脂防腐涂料的基本概念、应用环境等，为羊毛脂防腐涂料的应用等[2,3]分析当前我国海洋工程结构腐蚀的现状，提供了多种海洋工程结构防腐蚀对策。任伟等[4]结合现场技术，剖析了海上风电设备的腐蚀机理，对我国海上风电结构物防腐蚀方面存在的几个主要问题提出了相应对策。叶宗豪等[5-8]结合新型生物技术和方法，研究新型金属结构防腐蚀涂料，为结构防腐蚀领域的发展指明了研究方向。

随着我国海洋强国战略的提出和海洋工程领域的进一步发展，多台重要的海洋工程大型设备的使用年限甚至超过40年，这对海洋结构物全生命周期内的防腐蚀问题提出了更高的要求。因此，探索经济、高效、环保、健康的海洋结构物防腐蚀方法至关重要。笔者通过现场检验发现，某些进口老旧平台无人舱室内部的羊毛脂软涂层防腐性能优良，性价比极高，但是目前新建船舶和海洋平台已经基本不使用防腐软涂层。基于此现状，本文从防腐软涂层的基本概念、特点、规范法规、实际应用等方面出发，经过实效分析与综合考虑后，提出了相关建议，希望能为防腐软涂层在国内外海洋结构物防腐蚀领域的应用和发展提供一定的帮助。

1 防腐软涂层介绍

1.1 简介

羊毛脂是常见的防腐软涂层材料之一，表现为淡黄色或棕黄色的软膏状物；有黏性而滑腻；味道微弱而特异。在氯仿或乙醚中易溶，在热乙醇中溶解，在水中不溶，但能与约2倍量的水混合。在生活中羊毛脂通常被用于化妆品制备、药用软膏基质、乳化剂等。在工业上主要用于高级防锈油，工业用羊毛脂是由羊毛脂衍生物、石油烃和防锈颜料等组成的，作为一种永久性的软涂层，船舶工业中主要用于除锈和涂漆不方便的舱室防腐，如船舶的尾舱、舵舱、双层底舱、隔层舱及海洋石油平台的海水压载舱等处所，用作舱室长效防护。在20世纪80～90年代，羊毛脂曾广泛应用于海洋平台舱室结构的内部防腐，甚至国外近60%的平台压载舱、空舱等处所使用这种涂料，具有十分可观的应用前景。

1.2 优缺点分析

羊毛脂防腐涂料的优点主要有：

1）防腐性能优良。羊毛脂防腐涂料有着良好的水密性、气密性，使得腐蚀介质不易透过涂层渗入钢板表面，从而防止海水、海洋大气和工业大气对钢板的腐蚀。

2）预处理要求低。喷涂过程中，对钢材表面要求低，不必打磨、喷砂或喷丸除锈，一般只要除去浮锈和大于25 mm的锈泡，用布沾煤油除去所有污物、积水和水珠即可涂装。

3） 涂覆方便。可采用喷涂、刷涂、滚涂方式进行涂装，涂装后即可使用，不用等待晾干。

4）渗透性强。羊毛脂涂料对铁锈有较强的渗透性，能使锈层脱落，使带锈的钢板表面重新露出金属光泽，达到长期保护的效果。

5）劳动强度低。一次涂膜厚度为2 mm，涂层达到规定的厚度要求即可，不需要反复多次涂覆，可以大大减少劳动强度，节省资金，缩短生产周期。

6）安全健康。该涂料长效、无毒，没有刺激性异味，施工时对人体健康无影响。

在20世纪90年代，羊毛脂涂层曾应用到在役的海上储油平台压载舱，原本储油平台无涂层，为保护平台的整体结构，减小平台结构腐蚀，基于羊毛脂涂层“可带锈喷涂”的特性对其进行应用，但是在涂装之后出现了一些问题，具体为：

1）流挂、剥离脱落、冲刷脱落等现象比较明显。与原油舱临近的舱室以上现象格外严重；压载舱受压载水抽排冲刷的影响，整体防腐蚀效果较差，进水口附近难以起到长效防腐蚀作用。

2）温度升高时，粘附力下降明显。由表1羊毛脂性能测试结果可知，羊毛脂涂层大部分性能指标符合规范中防腐性能标准的要求，但在温度升高后，其粘度显著下降，下降幅度接近一半，导致其粘附力下降，由此造成部分舱室内部防腐效果不理想的问题。

表1 羊毛脂性能测试表

3）由于羊毛脂有黏性而滑腻，因此检验过程中容易造成人员滑倒受伤，限制了其应用范围。

4）由于羊毛脂软涂层能与约2倍量的水混合，压载舱中使用该涂层会导致无法满足海上防止油污水要求，因此，压载舱等舱室不再使用该防腐蚀方式。

2 标准要求

2006年，国际海事组织第82届海上安全委员会召开[9]，会议通过了“所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准”。按照该标准之中规定的新的涂层合格试验程序和合格要求，模拟压载舱环境和冷凝舱环境，进行涂层性能合格检验。

为了有效地实施上述该标准[10]，中国船级社在结合国际船级社协会的有关文件和国内工厂实际经验的基础上，编制了《实施IMO“所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准”暂行指南2007》，其中对模拟压载舱环境和冷凝舱环境，进行涂层性能合格检验的验收标准如表2和表3所示，为国内具体执行IMO标准提供了实际指导。根据该标准的要求，海水压载舱的防腐涂层应使用硬涂层，因此，羊毛脂防腐软涂层已经不再应用于海水压载舱中，但在老龄平台的空舱、双层底舱、围阱区/升降室等处所中，仍有部分应用。

表2 CCS指南中压载舱涂层试验的验收标准

表3 CCS指南中冷凝舱涂层试验的验收标准

3 案例分析

我国早期引进的部分国外平台均使用羊毛脂软涂层进行舱室防腐，如现存的XX6号、XX7号、XX9号和XX1号平台，在IMO决议生效后，对压载舱进行硬涂层更换，保留了部分空舱、升降室的羊毛脂防腐软涂层。根据资料显示，某一特检期内，在对XX6号、XX7号、XX9号和XX1号平台的压载舱、升降室进行测厚时发现，升降室的舱壁和骨材的腐蚀量明显较轻，大多在2%左右，明显低于更换硬涂层的压载舱和空舱。

以一座老龄平台A为例，从表4和表5中可以看出，平台A保持状态好的压载舱整体腐蚀量在1%～3%，状态差的压载舱整体腐蚀量达到4%～9.4%，空舱腐蚀量基本在3%～5%，平均腐蚀量为4%左右，局部腐蚀可能更大，但并未超过腐蚀极限，没有到需要换板的程度。平台A升降室不兼做压载舱，常年处于空舱状态。由于该平台常年处于渤海湾作业，周围环境温度和升降室内温度均不超过50℃，内部近观检查过程中未发现羊毛脂软涂层出现明显的流挂和剥离脱落现象。使用多年来，平台所有方也未对升降室进行额外的防腐工作。升降室作为自升式平台的重要受力结构，良好的防腐状态为平台安全提供了保障。

表4 平台A部分压载舱测厚结果

表5 平台A部分空舱测厚结果

对于在役平台而言，由于设计或使用等因素，存在许多难以到达的舱室或狭窄空间，比如围阱区升降室、桩靴（特别是干靴）、双层底等。如果在建造阶段未做好有效的防腐涂装，随着时间的发展，内部腐蚀严重，需进行涂装修补或重新涂装。现常用涂层体系多是硬质涂层，需经过多道喷涂，而且常用的涂层修补对表面处理要求高，需将损坏区域的涂层清至裸金属或通过打磨/抛砂清理至白级，并对边缘进行羽化。在平台涂层日常维护修补或是进坞检修期间，难以达到涂装要求的表面清洁度和干燥度，影响涂装质量，往往造成重复涂装，增加修理和进坞时间、增加营运成本。特别是对干靴、升降室、双层底等有限空间涂装作业受限，作业难度大，施工时间长，其舱壁等作为重要的受力结构，无法得到良好的防腐保护，为平台的安全带来风险。

从图1可以看出，桩靴内部空间狭小，外缘内部高度不足1.5 m，甚至部分老旧平台不足0.5 m，采用硬质涂层局部涂装修补打磨质量差，喷砂成本高，多道涂装工期长。而羊毛脂具有“带锈涂料”的特性，对施涂金属的表面处理要求低，不需喷砂，只要除去浮锈及松动的旧漆膜，擦去污物，积水和水珠，即可涂装。而且羊毛脂涂料对铁锈有较强的渗透性，能使锈层脱落，可以在日常和坞修正常除锈状态下达到优良的涂装效果。不用作压载舱的桩靴，特别是干靴的内部环境与平台A升降室相似，平均温度不超过50℃，此时羊毛脂涂层不会出现流挂、脱落等现象，长期防腐效果优异。

图1 干靴结构图

4 结语

1）IMO决议中，明确指出了压载舱等舱室应该使用硬涂层，但是对于船舶和海洋平台的其它舱室等处所并未作明确规定，因此，在海洋结构物的适当区域仍然可以使用软涂层。

2）防腐软涂层在空舱、升降室等处所效果较好，条件允许时可以继续采用此方法进行结构防腐。

3）防腐软涂层受温度影响较明显，但在非高温条件下性能优异、防腐效果优良，为在役移动平台特定处所，如围阱区/升降室、桩靴、双层底等的结构防腐提供了参考，也可将其应用在外侧与海水接触的无人且非机器处所内部，以达到良好的防腐效果。

4）针对羊毛脂软涂层有黏性而滑腻、极易造成人员滑倒事故的缺点，建议在舱室内部加装简易通道以克服该缺点，并供施工和检验人员进出。

5）固定式平台建成完工后，寿命期内无法进行坞检和坞修，硬涂层在某些部位效果欠佳。因此，可以探索将软涂层与硬涂层结合使用的方法，有人区域、温度较高区域，如梯道、机舱等使用硬涂层；无人区域、温度较低区域、处所等，如桩腿和桩靴内部、部分无人空舱等可以适当使用软涂层，以达到良好的防腐效果，并降低施工成本。

6）建议结合工程实践，探索防腐软涂层在海洋风机、升压站、渔业养殖设施、深海采矿船等新型海工结构物上的应用。