海洋平台造价昂贵，且由于其远离海岸，一旦建成，很难挪动,这样就导致日常维护极为困难。所以，海洋平台的使用者和建造者都对海洋平台的防腐问题极为重视。本文首先分析了海洋平台的腐蚀规律，其次，探讨了热喷铝防腐技术的特点，同时，就热喷铝防腐技术应用在海洋平台防腐中的工艺流程进行了深入的讨论，另外，还研究了热喷铝防腐技术在海洋环境中的防腐性能。
关键词：热喷铝防腐技术；海洋环境；防腐性能
海洋平台是海上采油的一种大型工程结构物,海洋平台长期处于海水、潮气、盐雾的恶劣环境中，受到了海生物和海水的不断侵蚀，使得海洋平台材料的力学性能遭受了剧烈的电化学腐蚀影响，海洋平台的使用安全遭到了严重的威胁。海洋平台造价昂贵，且由于其远离海岸，一旦建成，很难挪动,不可能像船舶那样可以自由移动，这样就导致日常维护极为困难。所以，海洋平台的使用者和建造者都对海洋平台的防腐问题极为重视[1]。
1 海洋平台的腐蚀规律
海洋平台长期受到海生物侵蚀、季节温度变化、海水腐蚀、波浪冲击、海风、日照等，使用环境极其苛刻，这样就导致海洋平台的腐蚀速率，所以对其防腐要求也较高。按照腐蚀规律，海洋平台可以分为海泥区、水下全浸区、潮差飞溅区、大气区。不同的区域由于有不同的防腐要求和腐蚀规律而需要采用不同的防腐蚀方案[2]。
1.1 海泥区
海泥区是指海洋平台位于海泥面以下的入泥部分。在海泥区中, 因厌氧硫酸菌藏匿于细粉沙软泥和粘土中而导致海洋平台的钢材腐蚀速率加快，同时又由于很多海洋平台都处于浅海区域，陆地污染物会排入到浅海区域中，从而导致钢材腐蚀速率进一步加快，腐蚀也变得较为复杂。如果海洋平台的海泥区是处于浅海区域，那么就会由于氧浓差电池作用而导致埋在海底部分的海管和桩腿加快腐蚀。如果海洋平台的海泥区是处于深海区域，那么会由于深海区域 O2较少，不易产生氧化反应而导致腐蚀速率较低，海泥区主要采用电化学防腐保护。的部分。水下全浸区的腐蚀环境较为复杂，有石油泄漏污染、生物活性强、O2近于饱和、表层海水温度较高，水下全浸区的腐蚀一般都是由海水电解质腐蚀而造成的。海洋平台在水下全浸区的腐蚀速率大概在 0.1~0.2mm·a-1左右，且易发生疲劳腐蚀和局部
1.2 水下全浸区
水下全浸区是指海洋平台位于低潮水位以下的部分。水下全浸区的腐蚀环境较为复杂，有石油泄漏污染、生物活性强、O2近于饱和、表层海水温度较高，水下全浸区的腐蚀一般都是由海水电解质腐蚀而造成的。海洋平台在水下全浸区的腐蚀速率大概在 0.1~0.2mm·a-1左右，且易发生疲劳腐蚀和局部腐蚀。对于那些对负载有一定要求的半潜式平台,为了有效减轻牺牲阳极的重量，应该采取电化学保护与涂层保护相互结合的方法，涂层务必要具有良好的耐电位性能和耐海水性。
1.3 大气区
大气区是指海洋平台位于海面飞溅带以上的部分，这部分结构长期受到高浓度盐雾、冰雪、风雨、日光等作用,腐蚀速率很快, 距海水近的下部腐蚀比上部腐蚀要严重的多，阴面腐蚀比阳面腐蚀更严重。倘若大气中含有 SO2、H2S之类的话，腐蚀速率会加大，对整个海洋平台的安全造成严重的威胁。
所以这部分结构可以采用涂层保护的防腐蚀方法，甲板、直升机平台等部位的涂层应具有良好的防滑性、耐磨性、耐冲击性。其余部位的涂层要具有良好的盐沉积性能和耐大气老化性能。
1.4 潮差飞溅区
潮差飞溅区是指海洋平台位于海水飞溅及落潮和涨潮达到的部分，这部分结构长期受到石油化学品污染、海水电解质腐蚀、海面漂浮物的侵蚀和撞击、落潮和涨潮时干湿交替、浪花飞溅、浪花冲击、阳光照射等多种因素的影响，也是整个海洋平台腐蚀最为重要的部位，整个区域往往会有深度大于 2mm以上的蚀坑，严重影响到海洋平台的力学性能。整个区域的防腐可以采用电化学保护与有机涂层相互结合的方法，值得注意的是，所选用的有机涂层要厚涂，且应该具有耐干湿交替、耐化学腐蚀、耐冲击、耐磨损、耐候性等性能[3]。
2 热喷铝防腐技术的特点
热喷涂技术是一种表面加工技术，它利用激光、等离子弧、电弧、液体燃料、气体之类的热源将塑料、碳化物、氧化物、金属陶瓷、合金、金属等喷涂材料加热到半熔融状态或者熔融状态, 再通过气流吹动将这些喷涂材料以雾化的方式高速喷射到零件表面，以便形成喷涂层。在海洋石油平台的防腐技术中，热喷铝防腐技术还处于新工艺和新技术应用的初级阶段，目前主要是采用电弧线材热喷铝技术。热喷涂涂层具有较长的防腐寿命（使用寿命可达 30 年以上）和较好的工艺灵活性、经济性，具有较强的应用前景。
热喷铝防腐技术的防腐机理主要基于以下两点。
第一，与铁的电极电位相比，铝要低一些，在海洋盐水之类的电解质溶液中, 金属基体为阴极, 铝涂层为阳极,当铝涂层有孔隙或者局部破损的时候,牺牲阳极那么就是铝涂层, 这样一来可以有效地保护金属基体。
第二，热喷涂层覆盖在海洋平台的金属基体上，可以有效地将空气、水等介质与金属基体隔离开，起着良好的物理覆盖作用。同时,铝的耐蚀性远胜于铁。
3 热喷铝防腐技术应用在海洋平台防腐中的工艺流程
3.1 工件表面的处理
对海洋平台金属基体表面进行预处理, 关系到喷涂工艺过程的成败，能够有效地提高基材与涂层二者之间的结合强度，是热喷铝工艺中特别重要的部分。主要是由于金属基体的表面易形成氧化物质，如果在喷涂之前没有将这些氧化物质处理掉，就会导致基材与涂层二者之间的结合强度较差，不能有效地起到防腐蚀的作用。另外，金属基体的表面清洁之后，能够使得结合强度进一步提高，所以在喷涂海洋平台金属基体之前，务必要保证表面无灰尘、绝对干燥。在喷砂处理的时候，应该选择不违范国家环保规定和安全规定的磨料，如刚玉砂和磷铸铁砂，磨粒无油污、干燥清洁[4]。
3.2 喷涂材料
由于铝物质很容易被空气氧化, 我们选用铝线材来代替铝粉，这样可以有效地降低氧化率。按ISO2063- 1991 和 GB/T9793- 1997 的规定,铝线材为半硬态，直径为 3mm,纯度≥99.5%。
3.3 热喷涂铝
在表面喷砂之后的 4h 内应该进行热喷涂铝，采用 QX- 1 气体金属线材喷枪。倘若环境空气湿度太大,那么不能进行热喷涂铝，只有等到工件表面湿度升高至露点温度 3℃以上才可以进行。气体消耗量为: 惰性气体 1.5m3·h-1、压缩空气 1.2m3·min-1、乙炔 1.1m3·h-1、O21.7m3·h-1。气体工作压力为: 惰性保护气体 0.3~0.5MPa、压缩空气 0.5~0.6MPa、乙炔 0.07~0.1MPa、O20.4~0.5MP。另外，根据不同的喷涂厚度要求和工件形状要求来灵活确定工件、喷枪的移动速度和距离以及喷涂时间[5]。
3.4 热扩散由于喷铝层具有一定的孔隙率，存在许多的微孔,那么海洋环境中的酸性离子，如 SO2- 2和 Cl-就会穿透这些孔隙而致使海洋平台金属基体发生腐蚀现象。因此，应该将表面喷铝的工件放入加热炉中
进行热扩散以便提高其耐腐蚀性，温度控制在430~450℃左右。
3.5 封闭
工件表面在经过热扩散和热喷涂之后，往往不会有较好的光洁度。所以在工件进行了热扩散后,应该封闭处理试件表面，目的就在于要在最大程度上封住涂层孔隙,同时将凹坑（由喷涂颗粒堆砌而成）尽可能地填平。另外，在有条件的情况下，还可以对已封闭的金属涂层进行涂装，以便美观大方、且有效延长防腐措施的使用寿命。同时，还应该从涂层孔隙率、涂层厚度、弯曲试验、附着力、外观等方面对涂层进行有效的检测。工艺流程为:工件→表面预处理（喷砂处理 Sa2.5~Sa3.0）→喷涂金属涂层→有机封闭涂料涂层→常规面层涂料涂层（根据实际颜色需要）。
3.6 经济性比较
与传统的环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆等传统平台防腐油漆的涂层相比，从长期经济性考虑,喷铝涂层比常规的油漆更经济
4 热喷铝防腐技术在海洋环境中的防腐性能
喷涂层在海洋环境中有较突出的防腐性能。1993 年挪威科学家公布的其 11 个月的曝露试验结果表明，喷铝层的腐蚀速度为 2~3μm·a-1, 因此，200μm厚的涂层防腐寿命可达 60 年以上。1995 年德国科学家研究结果表明, 热喷铝层已成为海岸及海洋环境中钢结构的重要防护方法。采用电弧热喷涂得到的 200μm厚的热喷铝层在海洋飞溅区的防腐寿命可超过 30 年。我国腐蚀数据网站也进行了热喷涂层在海洋环境中耐蚀性的研究, 其研究结果表明喷锌、铝及铝镁涂层均可作为长寿命保护涂层应用于钢材上,其中喷铝层保护效果尤佳。喷铝涂层加防腐涂料封闭, 可大大延长涂层的使用寿命。从理论和实际应用效果来看,喷铝涂层是防腐涂料的最好底层。金属喷涂层与防腐涂料的复合涂层的防护寿命较金属喷涂层和防腐涂料防护层两者寿命之和还要长, 是单一涂料防护层寿命的数倍。
综上所述, 热喷铝防腐技术在海洋环境中有着很好的耐蚀性，有效地构成海洋平台的长效防腐技术，将会在不久的明天逐渐取代常规油漆的防腐材料。
参考文献略
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