钢管桩防腐方案优化方案

1.防腐方案

东海大桥海上风电场的钢管桩根据不同的防腐分区分别采取了不同的防腐措施，具体如下：

（1）全浸区。钢管桩采用800μm熔结环氧粉末涂层和牺牲阳极联合防腐方式。

（2）部分浪溅区。钢管桩采取玻璃纤维复合包覆防腐技术。其他浪溅区钢结构采用厚800μm的改性环氧树脂底漆+厚60μm的丙烯酸聚氨酯面漆。

（3）大气区。采用厚440μm的改性环氧树脂底漆+厚60μm的丙烯酸聚氨酯面漆。

由于该工程建成不久，所采用的防腐措施到目前还未出现问题。但这些防腐方法均已经应用在海洋环境的其他领域中，它们的作用机理及防腐效果在下文中分别叙述。

2.熔结环氧粉末涂层和牺牲阳极联合防腐方式

熔结环氧粉末涂层（FBE）是一种由环氧树脂、固化剂、助剂、填料和颜料等组成的单组分、热固性粉末涂料，具有热固性交联分子结构特点以及与钢的某种程度的化学键结合特性。FBE从1971年正式用于管道工程防腐，至今超过40年历史，由于其与钢管本体的卓越黏聚力和耐化学腐蚀性能、耐阴极剥离性能以及不会造成阴极保护屏蔽等突出的优点，故而成为国际国内埋地管道防腐材料的首选涂层结构。国外20世纪80年代就用FBE取代其他防腐涂层，90年代以来，在新制定的海洋工程项目中，管道的防腐基本都采用FBE技术。到目前为止，FBE的施工已具有非常成熟的工艺技术和国际国内通用的施工规范，如加拿大国家标准CAN/CSA-Z 245.20-M92《钢管外熔结环氧涂层》和我国石油行业标准SY/T 0315—97《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准》。

1981年，英国Marather石油公司首先成功地在北海安装了一条FBE和水泥配重涂层管线（直径为762mm）。1992年，美国在Exxon’s Santa Ynez海底管线项目（一条位于水深400m以下的深水管线）中，管道的防腐全部采用FBE技术。近年来，随着国内对管道防腐重要性认识的提高及管道防腐技术的发展，也开始采用FBE技术。

2005年，我国杭州湾和镇海海底管线项目的海底管线全部采用FBE和混凝土配重涂层管线，目前已铺设完成并投入运营。大量的应用表明，FBE是海底管道防腐的理想手段。

阴极保护是海水平均低潮位以下（包括全浸和海泥区）的钢构件防腐的最有效方法。阴极保护较显著的特征就是不仅能有效地防止或阻止均匀腐蚀，还能有效地防止或阻止局部腐蚀如孔蚀、缝隙腐蚀等。阴极保护分为牺牲阳极的阴极保护和外加电流的阴极保护两种。由于阴极保护的技术优势与特点，国内外兴建的海洋工程，包括码头、跨海大桥等全浸以及海泥区钢结构均采用了阴极保护作为腐蚀防护的主要措施。

对于钢板桩码头防腐，我国通用的做法是临海侧采用涂层和阴极保护联合保护的措施，临岸侧仅采用涂层保护。但是涂层毕竟不能抑制局部腐蚀，且在钢板桩打入海泥的过程中也容易遭到破坏。根据已调查的数据表明，海泥区的钢结构腐蚀也不容忽视，因此对于临岸侧的钢板桩实施阴极保护技术也是必要的。同时，由于海泥区的电阻相对较大，导致安装在海泥中的牺牲阳极接触电阻较大，为保证牺牲阳极发出的电流可以达到设计要求，势必增大阳极的体积，导致工程成本增加，在这一情况下实施外加电流阴极保护可以相对降低工程成本，对于全面控制钢板桩临岸侧的腐蚀是较为经济的选择。在海港码头钢板桩的临岸侧实施外加电流阴极保护，需重点考虑阳极的安装方式和对码头面已有结构可能会造成的杂散电流腐蚀等问题。

海洋环境对钢结构具有很强的腐蚀性，海港中仅采用涂层保护已不能满足防腐的要求，需要采用涂层保护和阴极保护联合防腐技术。牺牲阳极的阴极保护是一种成熟的防腐技术，在国内外有众多成功的工程先例。杭州湾跨海大桥的钢管桩采用了FBE+牺牲阳极+腐蚀裕量联合防腐方式，取得了较好的防腐效果。因此，该防腐方案用在海上风电场钢管桩的防腐上具有可行性。(www.xing528.com)

3.玻璃纤维复合包覆防腐技术

浪溅区和潮汐区的包覆防腐蚀措施主要有矿脂包覆防腐、玻璃钢包覆防腐、包覆耐蚀金属、包覆聚乙烯等。

矿脂包覆技术具有良好的黏着性、表面处理要求低、可带水施工、防冲击性能良好、防海生物污损、绿色环保等特点。一般由矿脂膏、矿脂带和防护罩组成。矿脂包覆技术因对基材表面处理要求低特别适合于建筑物的防腐修复。此项技术在国外已非常成熟，已有海洋和码头工程使用时间达30年以上的记录。目前国内矿脂包覆技术产品主要有中科院海洋所的PTC包覆防腐蚀系统和英国的Denso矿脂包覆防腐蚀系统。包覆防腐蚀系统已在胜利油田海上采油平台、青岛港液化码头、宁波港矿石码头、天津港联盟国际集装箱码头等项目上获得成功应用；Denso矿脂包覆防腐蚀系统已在香港南丫岛电厂、宁波北仑港盐田港（2008）、营口港、天津港联盟国际集装箱码头、宝钢马迹山港等成功应用。

玻璃纤维增强树脂复合包覆防腐采用耐候、耐海水不饱和聚酯作为基体树脂，玻璃纤维作为加强层，两者互相涂覆缠绕制成。复合材料在耐酸碱、耐腐蚀、抗拉强度、拉伸弹性模量等方面都具有优异的性能。理论推算2.5mm以上玻璃纤维增强树脂复合包覆层腐蚀寿命为58.1年。该技术已经成功用于上海洋山港东海大桥、上海石化总厂海运码头化工码头、宁波北仑商检取样平台、上海高桥石化销售码头、南通汇丰油码头、上海炼油厂码头、宝钢煤码头等多个项目。其中上海石化总厂化工码头在施工15年后、北仑商检取制样平台在施工17年后开包检测发现保护效果良好。

包覆耐蚀金属主要有耐海水不锈钢包覆技术和铜镍合金包覆技术。不锈钢包覆技术使用焊接耐海水锈蚀的不锈钢罩板将钢结构包覆起来。耐海水不锈钢包覆材料具有良好的耐腐蚀性、耐冲击性和耐疲劳特性，出现损伤的概率小，即使出现损坏，也可很快进行焊接修复。铜镍合金包覆技术可以使用镍铜合金400或铜镍合金90/10的铜镍合金板进行包覆。铜镍合金板耐蚀性好，年均腐蚀速度仅1～2μm。美国数以百计的海洋工程钢结构的浪溅区和潮汐区包覆了这种合金护板，国内也有相关产品出售。

聚乙烯包覆技术是在埋地钢质管道上使用较多的一种防腐方法。有聚乙烯胶带和聚乙烯夹克两种防腐层形式。聚乙烯粘胶带防腐层是由底漆、内带和外保护带组成，可采用手工或机械缠绕施工。聚乙烯夹克又有两层结构和三层结构两种，两层结构底层为胶粘剂，面层为聚乙烯，三层结构是在两层结构的基础上加上一层环氧底涂层。聚乙烯粘胶带粘接和搭接不易确保严密，胶带层下易出现局部剥离而导致腐蚀。聚乙烯防腐层，尤其是三层结构的聚乙烯夹克，被认为在电性能、机械性能、化学性能、使用寿命等方面性能优异。其缺点是必须在工厂由特定设备预制。国内将聚乙烯包覆技术用于海洋工程结构的案例不多，已知的是丹东港大东港区码头工程。

在施工良好及漆膜完好的情况下，上述防腐措施均具有较好的效果。环氧粉末涂料和100%固体份聚氨酯涂料相对较为便宜，但是两者对底材处理要求高，施工期易被破坏，现场修复困难。玻璃钢包覆也存在同样的问题。改性环氧树脂涂料和改性环氧玻璃鳞片涂料表面处理要求低，可用于现场修复，可复涂，但是用于水下区修复效果较差（＜5年），潮湿环境修复效果较好（10～15年）。玻璃鳞片涂料和改性环氧树脂涂料耐候性好，耐冲击，可以用于冰区。矿脂包覆和包覆耐蚀合金费用较贵，可考虑用于敏感部位。矿脂包覆可带水施工，对底材处理要求低，尤其适用于防腐涂层修复。

4.改性环氧树脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆复合防腐技术

环氧重防腐涂料具有施工方便、附着力强、防腐效果好、长效、经济等优点，在浪溅区和潮汐区的恶劣环境下具有良好的防腐效果，因此在国内得到了广泛应用。天津港、东海大桥、马迹山港、宁波25万t原油中转码头等都使用了环氧重防腐涂料。

改性环氧树脂分子量低，渗透性强，具有优异的封闭性能和附着力，溶剂含量少，有利于环境保护，与阴极保护有着良好的相容性。厚浆型改性环氧树脂涂料具有优异的防腐蚀性能，国外海洋平台上已经有30年以上的使用业绩。改性环氧树脂漆对表面处理要求低，可以用于漆膜破损修复。

厚浆型聚氨酯涂料物理机械性能良好，漆膜坚韧耐磨，附着力强，耐腐蚀性优良、耐酸碱、抗盐雾性强。100%固体份刚性聚氨酯重防腐涂料在营口港液体化工码头、青岛黄岛液体化工码头、洋山深水港码头等水工建筑物中已使用，在国外已有20多年的使用记录。