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[摘 要]海洋工程结构维修不便且保养费用昂贵，因此迫切需要研究更为长效的腐蚀防护涂层。电弧喷涂具有高效节能、操作灵活、适合大面积喷涂、易于现场施工等特点。电弧喷涂铝层具有服役寿命长、兼具阴极保护功能、不含有机挥发性溶剂、无需固化时间、无最低施工温度、全寿命成本最低等特点，在海洋结构物腐蚀防护领域电弧喷涂铝涂层已经有许多工程应用实例。
[关键词]海洋工程；钢结构；热喷铝涂层
中图分类号：TE935 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0062-01
1 金属CUI机理
MEG（贫乙二醇）本身为有机溶剂，腐蚀性不大，但水在MEG中的溶解度极大，一旦在潮濕的环境中，极易吸水而形成水、乙二醇的混合溶液，而该液体具有导电性而容易导致钢铁材质的贫乙二醇罐腐蚀。由于贫乙二醇溶液为有机溶液，能够溶解有机涂层，因此，有机涂层不能在贫乙二醇罐中使用。
MEG罐体结构包括MEG罐主管、结构支撑管、包板、顶部法兰及氯丁橡胶垫圈、螺栓螺母垫片、底部封头等。根据结构图纸，MEG罐主管及支撑管需要在卷制管段的基础上进行接长。接长时，根据APISPEC.2B规定：相邻管段的纵缝应错开至少90°，纵缝错皮不应超过3.2mm，环缝错皮不应超过0.2t与6mm中的较小值，椭圆度不超过6mm，另有说明的情况除外。因MEG罐结构主管上有管线开孔，故在管段组对接长的时候注意避开焊缝与管线开孔的冲突，MEG罐支撑管脚印应避开主管环纵缝相应位置，在绘制管图时，管线开孔位置应提前考虑并体现在造管图上。MEG罐体主管场地组对焊接的焊道区域表面处理后应黏贴胶带等进行预留保护，其它所有的热喷铝施工应在车间内进行，只有小部分修补在组装现场完成。
1.1 抽真空法检验
抽真空检验需要先制作透明有机玻璃罩，有机玻璃罩的边缘装有弹性很好的密封胶条。把相应的有机玻璃罩罩在预先涂有肥皂水的焊段上，然后抽出空气，使罩内形成负压，根据出现的气泡部位判断密性不好的焊段。在抽气1～2s后，罩内页压为0.03～0.05MPa时可进行试验。负压不必过大，否则试验罩将设计得很笨重，不利于操作。
1.2 煤油渗透检验
利用煤油的高渗透性，在焊缝一侧表面上涂抹煤油，一段时间后在焊缝的另一侧表面涂抹白垩粉，检查是否有油污来检测焊缝是否有缺陷。在密性检验前，打磨清除焊缝处的氧化屑及焊渣，保持表面清洁。先用钢丝刷清洁罐壁内侧焊缝表面，再涂上白垩粉水溶剂，其宽度要超过焊道两侧边缘5mm。密性检验时，如果环境温度低于0℃，在白垩粉水溶剂中可加入不冻结又不影响白垩粉洁白的溶剂（如盐溶液、酒精）配置溶液。待白垩粉水溶剂干燥后，焊缝另一侧表面涂上足够的煤油，在检验过程中焊缝表面应保持煤油层的厚度。在煤油作用持续时间达到规定后，检查涂有白垩粉焊缝的表面，如未发现有煤油渗出的斑迹，即认为合格。如果发现有污迹，应排除非煤油渗漏等原因，如确实是煤油渗漏，应清楚标记渗漏处，以便焊缝返修处理。根据实际情况可以选用以上两种方法中的任何一种或者两种方法结合使用对焊缝密性进行预先检查。对于管体结构，纵缝一般采用抽真空法进行密性检验，环缝一般采用煤油渗透进行检验。所有焊缝密性检验全部合格后做内部热喷铝作业，热喷铝施工完成后再整体进行压力测试。
2 热喷铝涂层海洋工程应用
热喷涂铝涂层是海洋环境中最好的防腐材料之一，在海洋工程领域TSA涂层主要在重防腐区域、难以维护部位、不锈钢表面、高温腐蚀环境、以及某些盛装化学试剂的特殊储罐中施用。
2.1 重防腐
TSA层在全浸环境下兼具涂层隔离和阴极保护联合防腐功能，海水压载舱采用TSA层可使得检测时间间隔最大而维护最小。
海管系统保护涂层通过阴极保护系统来补偿因涂层缺陷、破损及老化造成的防腐能力下降，耐蚀涂层越有效，所需要的阴极保护系统越少。海管飞溅区外表面涂层要求其能抵御腐蚀介质在干湿交替环境下的联合侵蚀，TSA涂层已被用于保护有高温（操作温度可达200℃以上）和长防护寿命要求的立管结构。
TSA涂层比有机涂层通常能提供更为持久的保护，在海洋大气环境条件下200um厚的TSA涂层通常可维持30年。TSA涂层比有机涂层更耐久，难以接近维护保养的区域（例如保温表面、底层甲板背面、火炬臂、起重机臂、导管架飞溅区等）应考虑采用终生寿命涂装系统，这些区域可采用封孔TSA涂层。
2.2 不锈钢
不锈钢与普通碳钢相比具有优异的耐蚀性能，但是在海洋环境等含氯离子环境中，不锈钢材料宜遭受氯致应力腐蚀开裂（CSCC）和点蚀，因此所有承压不锈钢结构在建造过程中必须进行涂装处理。
TSA涂层可用于保护不锈钢免遭CSCC。不锈钢根据材质和耐CSCC能力不同有不同的使用温度范围，采用TSA涂层还可提高其最高使用温度限制。以海洋工程行业常用316不锈钢为例，在保温和非保温条件下，当操作温度在50-175℃之间时，316不锈钢容器、管线CSCC较为敏感，需要外加TSA涂层进行防护。当操作温度在-5-175℃之间循环变化时，316不锈钢容器和管线更需要喷涂TSA进行防护。
近年来，大型油气钻采、加工设施使用不锈钢材质的管线逐渐增多，对不锈钢材质管线的防腐，特别是对保温不锈钢表面的防腐多倾向于采用TSA涂层。
温度超过60℃时，奥氏体不锈钢（例如316L）尤其易遭受SCC，因此若不进行隔离防护的话316L已不适宜作为管线等结构材料。除热喷铝涂层以外，油漆和其他涂层已不足以防护SCC损伤。
2.3 高温
在干燥环境下TSA涂层最高使用温度可达590C，在潮湿或全浸条件下最高使用温度约为200C。因此TSA涂层特别适合于某些由于热辐射或热传导使得其使用环境温度超出400℃的高温区域，例如火炬臂、烟囱等。TSA涂层还具有较高的结合强度、延展性等，某些处于-5-175℃冷热循环服役环境中的碳钢容器和管线，也推荐采用热喷铝涂层进行防护。此外，TSA涂层还可扩大某些钢种最高服役溫度范围，如低温钢材质立管通过增加3mm腐蚀裕量和表面附加TSA涂层保护的方法可用于设计温度达350℃环境中。热喷铝涂层已经在超高温刚性立管防护领域取得了一系列实际工程项目成功。
2.4 化学品储罐
TSA适用于弱酸性和高温环境，其可接受的酸碱度范围在pH4-8之间。某些特殊化学品，如贫乙二醇（MEG），在运输过程中通常采用铝制容器或内衬铝箔容器进行运输。海洋油气钻采设施通常采用MEG作为脱水剂，盛装MEG的容器或储罐最好的内涂防腐保护涂层就是TSA涂层。化学注入剂盛装容器可选用316L不锈钢外加TSA涂层外表面防腐结构。
3 涂层检测及修补
质量控制措施应包括涂层厚度、结合强度和孔隙率等。按照ISO2808规定要求在热喷涂施工完工2小时内对膜厚进行测量。膜厚评价标准：局部膜厚最小值不低于最小膜厚的90%。拐角等局部区域TSA膜厚最大值不超过规定最小膜厚的2倍。
结束语
TSA涂层在海洋工程钢结构腐蚀防腐领域应用前景广阔，近年来在高端油气钻采设备上逐渐受到各国防腐设计人员的重视，特别是在不锈钢CSCC防护方面备受青睐。
参考文献
[1] 刘存，高伟，陈虹宇.海洋工程钢结构热喷铝涂层设计应用[J].全面腐蚀控制，2016，04：46-50.
[2] 阳利军，张国庆，李妍.热喷铝涂层在FPSO上的应用[J].全面腐蚀控制，2016，05：81-83.
[3] 秦松，夏光明，周建桥，严淑群，张倩倩，闵小兵.磁悬浮道岔Zn-Al防护涂层的研究及应用[J].表面技术，2016，09：95-99.
[关键词]海洋工程；钢结构；热喷铝涂层
中图分类号：TE935 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0062-01
1 金属CUI机理
MEG（贫乙二醇）本身为有机溶剂，腐蚀性不大，但水在MEG中的溶解度极大，一旦在潮濕的环境中，极易吸水而形成水、乙二醇的混合溶液，而该液体具有导电性而容易导致钢铁材质的贫乙二醇罐腐蚀。由于贫乙二醇溶液为有机溶液，能够溶解有机涂层，因此，有机涂层不能在贫乙二醇罐中使用。
MEG罐体结构包括MEG罐主管、结构支撑管、包板、顶部法兰及氯丁橡胶垫圈、螺栓螺母垫片、底部封头等。根据结构图纸，MEG罐主管及支撑管需要在卷制管段的基础上进行接长。接长时，根据APISPEC.2B规定：相邻管段的纵缝应错开至少90°，纵缝错皮不应超过3.2mm，环缝错皮不应超过0.2t与6mm中的较小值，椭圆度不超过6mm，另有说明的情况除外。因MEG罐结构主管上有管线开孔，故在管段组对接长的时候注意避开焊缝与管线开孔的冲突，MEG罐支撑管脚印应避开主管环纵缝相应位置，在绘制管图时，管线开孔位置应提前考虑并体现在造管图上。MEG罐体主管场地组对焊接的焊道区域表面处理后应黏贴胶带等进行预留保护，其它所有的热喷铝施工应在车间内进行，只有小部分修补在组装现场完成。
1.1 抽真空法检验
抽真空检验需要先制作透明有机玻璃罩，有机玻璃罩的边缘装有弹性很好的密封胶条。把相应的有机玻璃罩罩在预先涂有肥皂水的焊段上，然后抽出空气，使罩内形成负压，根据出现的气泡部位判断密性不好的焊段。在抽气1～2s后，罩内页压为0.03～0.05MPa时可进行试验。负压不必过大，否则试验罩将设计得很笨重，不利于操作。
1.2 煤油渗透检验
利用煤油的高渗透性，在焊缝一侧表面上涂抹煤油，一段时间后在焊缝的另一侧表面涂抹白垩粉，检查是否有油污来检测焊缝是否有缺陷。在密性检验前，打磨清除焊缝处的氧化屑及焊渣，保持表面清洁。先用钢丝刷清洁罐壁内侧焊缝表面，再涂上白垩粉水溶剂，其宽度要超过焊道两侧边缘5mm。密性检验时，如果环境温度低于0℃，在白垩粉水溶剂中可加入不冻结又不影响白垩粉洁白的溶剂（如盐溶液、酒精）配置溶液。待白垩粉水溶剂干燥后，焊缝另一侧表面涂上足够的煤油，在检验过程中焊缝表面应保持煤油层的厚度。在煤油作用持续时间达到规定后，检查涂有白垩粉焊缝的表面，如未发现有煤油渗出的斑迹，即认为合格。如果发现有污迹，应排除非煤油渗漏等原因，如确实是煤油渗漏，应清楚标记渗漏处，以便焊缝返修处理。根据实际情况可以选用以上两种方法中的任何一种或者两种方法结合使用对焊缝密性进行预先检查。对于管体结构，纵缝一般采用抽真空法进行密性检验，环缝一般采用煤油渗透进行检验。所有焊缝密性检验全部合格后做内部热喷铝作业，热喷铝施工完成后再整体进行压力测试。
2 热喷铝涂层海洋工程应用
热喷涂铝涂层是海洋环境中最好的防腐材料之一，在海洋工程领域TSA涂层主要在重防腐区域、难以维护部位、不锈钢表面、高温腐蚀环境、以及某些盛装化学试剂的特殊储罐中施用。
2.1 重防腐
TSA层在全浸环境下兼具涂层隔离和阴极保护联合防腐功能，海水压载舱采用TSA层可使得检测时间间隔最大而维护最小。
海管系统保护涂层通过阴极保护系统来补偿因涂层缺陷、破损及老化造成的防腐能力下降，耐蚀涂层越有效，所需要的阴极保护系统越少。海管飞溅区外表面涂层要求其能抵御腐蚀介质在干湿交替环境下的联合侵蚀，TSA涂层已被用于保护有高温（操作温度可达200℃以上）和长防护寿命要求的立管结构。
TSA涂层比有机涂层通常能提供更为持久的保护，在海洋大气环境条件下200um厚的TSA涂层通常可维持30年。TSA涂层比有机涂层更耐久，难以接近维护保养的区域（例如保温表面、底层甲板背面、火炬臂、起重机臂、导管架飞溅区等）应考虑采用终生寿命涂装系统，这些区域可采用封孔TSA涂层。
2.2 不锈钢
不锈钢与普通碳钢相比具有优异的耐蚀性能，但是在海洋环境等含氯离子环境中，不锈钢材料宜遭受氯致应力腐蚀开裂（CSCC）和点蚀，因此所有承压不锈钢结构在建造过程中必须进行涂装处理。
TSA涂层可用于保护不锈钢免遭CSCC。不锈钢根据材质和耐CSCC能力不同有不同的使用温度范围，采用TSA涂层还可提高其最高使用温度限制。以海洋工程行业常用316不锈钢为例，在保温和非保温条件下，当操作温度在50-175℃之间时，316不锈钢容器、管线CSCC较为敏感，需要外加TSA涂层进行防护。当操作温度在-5-175℃之间循环变化时，316不锈钢容器和管线更需要喷涂TSA进行防护。
近年来，大型油气钻采、加工设施使用不锈钢材质的管线逐渐增多，对不锈钢材质管线的防腐，特别是对保温不锈钢表面的防腐多倾向于采用TSA涂层。
温度超过60℃时，奥氏体不锈钢（例如316L）尤其易遭受SCC，因此若不进行隔离防护的话316L已不适宜作为管线等结构材料。除热喷铝涂层以外，油漆和其他涂层已不足以防护SCC损伤。
2.3 高温
在干燥环境下TSA涂层最高使用温度可达590C，在潮湿或全浸条件下最高使用温度约为200C。因此TSA涂层特别适合于某些由于热辐射或热传导使得其使用环境温度超出400℃的高温区域，例如火炬臂、烟囱等。TSA涂层还具有较高的结合强度、延展性等，某些处于-5-175℃冷热循环服役环境中的碳钢容器和管线，也推荐采用热喷铝涂层进行防护。此外，TSA涂层还可扩大某些钢种最高服役溫度范围，如低温钢材质立管通过增加3mm腐蚀裕量和表面附加TSA涂层保护的方法可用于设计温度达350℃环境中。热喷铝涂层已经在超高温刚性立管防护领域取得了一系列实际工程项目成功。
2.4 化学品储罐
TSA适用于弱酸性和高温环境，其可接受的酸碱度范围在pH4-8之间。某些特殊化学品，如贫乙二醇（MEG），在运输过程中通常采用铝制容器或内衬铝箔容器进行运输。海洋油气钻采设施通常采用MEG作为脱水剂，盛装MEG的容器或储罐最好的内涂防腐保护涂层就是TSA涂层。化学注入剂盛装容器可选用316L不锈钢外加TSA涂层外表面防腐结构。
3 涂层检测及修补
质量控制措施应包括涂层厚度、结合强度和孔隙率等。按照ISO2808规定要求在热喷涂施工完工2小时内对膜厚进行测量。膜厚评价标准：局部膜厚最小值不低于最小膜厚的90%。拐角等局部区域TSA膜厚最大值不超过规定最小膜厚的2倍。
结束语
TSA涂层在海洋工程钢结构腐蚀防腐领域应用前景广阔，近年来在高端油气钻采设备上逐渐受到各国防腐设计人员的重视，特别是在不锈钢CSCC防护方面备受青睐。
参考文献
[1] 刘存，高伟，陈虹宇.海洋工程钢结构热喷铝涂层设计应用[J].全面腐蚀控制，2016，04：46-50.
[2] 阳利军，张国庆，李妍.热喷铝涂层在FPSO上的应用[J].全面腐蚀控制，2016，05：81-83.
[3] 秦松，夏光明，周建桥，严淑群，张倩倩，闵小兵.磁悬浮道岔Zn-Al防护涂层的研究及应用[J].表面技术，2016，09：95-99.