本文介绍了复层矿脂包覆技术在某海中平台上的防腐蚀工程示范应用，具体介绍了工程的施工工艺和施工流程，分析了该技术的优势，简要指明了其应用前景。

    环境和工程概况

    在海洋浪花飞溅区，钢结构处干湿交替状态，供氧充分，盐分浓缩，结合日照、风力和海浪运动等协同作用，此区域钢铁材料会发生严重腐蚀。一般海洋大气中钢铁平均腐蚀速度约为0.03 ～ 0.08 mm/a，而浪花飞溅区的腐蚀速度可达0.3 ～ 0.5 mm/a，腐蚀速度高出3 ～ 10 倍。而在此区域，一般的涂层易发生鼓泡、开裂、剥落等问题，从而导致更加严重的局部腐蚀；又由于干湿交替作用，电化学保护措施也难以起到应有的保护效果。针对这一难题，中国科学院海洋研究所侯保荣院士团队研发了具有自主知识产权的复层矿脂包覆防腐蚀技术（Petrolatum Tape andCovering system，简称PTC 技术）。该技术由四层紧密相连的保护层组成，即矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层和防蚀保护罩等（图1）。矿脂防蚀膏和防蚀带中含有抗腐蚀组分，具有优良的保护性、粘附性，盐水浸泡和盐雾试验均为A 级；兼具较大强度和韧性的不饱和树脂玻璃钢防蚀保护罩（含聚乙烯泡沫衬里）在保护内部抗腐蚀材料的同时，能够有效减免外界环境的物理和化学作用。它们形成一个完整的保护系统，大幅减缓和避免外界环境对浪花飞溅区钢结构的物理、化学和生物侵蚀作用。该技术是在“十一·五”国家科技支撑计划的重要科研成果，突破了海洋工程防腐蚀的技术瓶颈，解决了海洋浪花飞溅区结构的防护和修复难题。

    某海中平台于2008 年建成，设计使用寿命为50 年，平台基础采用钢管桩加填芯钢筋混凝土结构建成，PTC 工程示范桩为数根直径为1.5m的钢管桩，施工桩处水深25m。该平台处于强潮海域，该海域水位变化大，平均高潮位2.52m，平均低潮位-2.12m，潮大流急，泥沙含量高，对钢桩的腐蚀破坏作用尤为强烈。在2012 年12 月调查时，发现平台钢桩在浪花飞溅区已存在普遍且较为严重的腐蚀现象（ 见图2），原有的涂层已受到严重破坏，锈迹累累，部分锈层厚度已超过2mm。对此，于2013 年10 月采用PTC 技术进行防腐蚀工程示范。主要施工工艺包括工程设计、表面处理、涂矿脂防蚀膏、缠绕矿脂防蚀带、安装缓冲层和防蚀保护罩、端部密封等工艺步骤。

    具体施工流程

    施工设计、搭建作业平台

    示范施工桩采用PTC 包覆段为6m，即自厢梁底部向下6 米，分为2 段进行施工（上、下两段各3 米）。已搭建的脚手架主要用于整个平台钢桩涂刷涂料（示范桩除外）进行防护，脚手架距离混凝土厢梁底部约1.7m，可用于上段PTC 施工。由于脚手架用钢丝绳与平台顶部连接，承重有限，而且该海域潮差大，浪大流急，下段不适合再搭建脚手架，因此下段主要采用滑板、吊笼方式施工，施工过程中均须系安全绳，以保证施工人员安全。

    表面处理、安装支撑卡箍

    该平台钢桩表面附着的生物主要为藤壶，采用铁锨或铲刀去除，原有破损涂层和浮锈采用钢丝刷去除，即可达到PTC 技术的表面要求，钢桩表面水分及微小附着物不影响后续施工质量和保护效果。表面处理完成后安装防蚀保护罩下端的支撑卡箍，卡箍上焊有专用的牺牲阳极块，以减缓和抑制支撑卡箍的腐蚀。支撑卡箍的连接处采用不锈钢螺栓进行紧固。

    涂抹矿脂防蚀膏、缠绕防蚀带

    在处理好的钢桩表面涂抹矿脂防蚀膏，采用手工方式涂抹，可以利用刮板等工具。以少量多次原则涂抹，应在钢桩表面分布均匀，形成连续的保护膜层，在凹凸不平部位用防蚀膏抹平。防蚀膏的用量为300-500g/m2。涂抹防蚀膏可以带水作业，是该技术的一大优势。钢桩涂抹防蚀膏后应尽快缠绕矿脂防蚀带，因此防蚀膏的涂抹和防蚀带的缠绕分段反复进行，如图3-4 所示。每段防蚀带的缠绕由下至上进行。缠绕时用力将防蚀带拉紧铺平，将内部的空气挤出。起始处首先缠绕两层（重叠），之后要保持50% 以上的搭接，以保证双层缠绕，如图4 所示。

    安装防蚀保护罩、密封端部

    防蚀保护罩的安装过程中，用绳索将玻璃钢罩从平台顶部拉到钢桩表面并进行初步固定，采用铁丝将保护罩捆住后，用钢筋进行定位，最后安装不锈钢螺栓螺母，如图5 所示。两片保护罩之间要安装防渗挡板，防渗挡板具有良好的隔绝性能，如图6 所示。安装完成后，对螺栓进行紧固2-3 次，如图7-8。在安装保护罩过程中应该注意，两片玻璃钢的对接缝应当与水流方向垂直，以减少和避免水流的冲刷和进入；同时紧固螺栓的朝向不能相同，向左、向右交替进行；对于斜桩的防蚀保护罩，应当提前计算好角度对玻璃钢进行切割，在方便安装的同时增大保护面积。

    在保护罩上端和保护罩上、下两段结合处采用水中固化环氧树脂密封，以保证整个体系的密封性，端部的水中固化环氧树脂密封后应形成一定坡度，避免水分的积聚；上、下段保护罩应被环氧树脂完全密封，保证良好的隔绝密封效果，见图9-10。

    施工完成和20 个月后的保护效果

    施工完成后的效果图如图11 所示。2015 年6 月对该示范工程的保护效果进行调研，从现场（图12）来看，未采用该技术保护的钢桩表面海生物附着较为严重，而且已发生全面锈蚀。采用PTC 保护后，除少量海生物附着在防蚀保护罩结合处外，未见生物附着和锈蚀情况，保护效果良好。

    应用前景

    国内外工程实践表明，复层矿脂包覆技术在海洋石油平台、港口码头钢桩、苛刻工业腐蚀环境下的钢结构复杂节点、埋地管线等严酷腐蚀环境中展现了十分优异的防腐蚀效果。在当今大规模海洋开发建设的背景下，港口码头、跨海大桥等重要的基础设施和海洋构筑物的设计使用寿命越来越高，对长期防腐蚀性和全寿命周期成本的重视度也不断提高，复层矿脂包覆防腐技术表现出巨大的技术优势和广阔的应用前景。通过进一步技术创新和工程应用，复层矿脂包覆防腐技术将在我国海洋工程设施的防腐保护中发挥更大的作用。

    参考文献

    [1] 侯保荣等。 海洋腐蚀与防护。 北京， 科学出版社， 1997.

    [2] 侯保荣等。 海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀控制技术。 北京， 科学出版社， 2011.12.

    [3] 侯保荣。 钢铁设施在海洋浪花飞溅区的腐蚀行为及其PTC 包覆防护技术[J]. 腐蚀与防护， 2007, 28（4）： 174-175.

    作者简介

    麻福斌（1987.2-），男，博士，在站博士后。2015年6月毕业于中国科学院海洋研究所，师从侯保荣院士和李伟华研究员，海洋腐蚀与防护专业，主要从事海洋腐蚀与防护机理和技术研究。