盛慧春

（上海交通大學(xué)，上海 200240）

引言

海洋鉆井平臺長期工作在海洋腐蝕環(huán)境中，作為主要構(gòu)件的井架遭受著海洋大氣、海水、浪花等的腐蝕。熱鍍鋅是一種廣泛受歡迎的防腐處理方法，通過熱鍍鋅在鋼結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生合金層可以有效的確保鋼結(jié)構(gòu)井架在設(shè)計(jì)壽命中保持安全的工作狀態(tài)。為滿足鉆井平臺的功能需要，海洋井架的表面在鍍鋅后需要再進(jìn)一步作油漆處理。

1 海洋井架熱鍍鋅前的準(zhǔn)備

1.1 井架構(gòu)件的尺寸和外形

考慮到鍍鋅池的尺寸和運(yùn)輸?shù)姆奖阈?，海洋井架的?gòu)件在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮合適的外形尺寸，同時(shí)采用適當(dāng)?shù)牡跹b方法，確保將部件順利由工廠運(yùn)到鍍鋅廠完成鍍鋅的流程。如井架主體的主腿、橫梁等構(gòu)件，設(shè)計(jì)中考慮連接的節(jié)點(diǎn)位置，確保主腿的長度滿足鍍鋅池的限制長度要求。在設(shè)計(jì)時(shí)如遇到外形比較復(fù)雜或特殊的需要，建議在設(shè)計(jì)過程中與當(dāng)?shù)氐臒徨冧\廠商討論鍍鋅方案。

1.2 合適的流鋅孔和排氣孔

為確保有效的鍍鋅和鍍鋅前清理，需要在結(jié)構(gòu)上設(shè)置合適的流鋅孔。確保鋅水的在鍍鋅過程中可以從構(gòu)件中流出，防止鋅水在構(gòu)件中的堆積。同時(shí)在結(jié)構(gòu)上需要留出合適的排氣孔。當(dāng)部件浸入鍍鋅池后，在封閉腔體中會產(chǎn)生高壓的氣體（最高可以達(dá)1100MPa）。排氣孔用于排除這些氣體，防止由于高壓而導(dǎo)致的構(gòu)件損壞，同時(shí)防止高壓氣泡導(dǎo)致的鋅水外濺出來對鍍鋅人員的傷害風(fēng)險(xiǎn)。對海洋井架上的箱式梁，焊接方形梁，圓管欄桿等尤其要注意。

1.3 構(gòu)件的標(biāo)識

在海洋井架中對于主構(gòu)件廣泛采用焊接帶有記號的鋼板到主體結(jié)構(gòu)上的方法，或在構(gòu)件上打上鋼印的方法。對欄桿類輔件，一般采用掛帶有標(biāo)識的鋼牌等方法。為確保在熱鍍鋅后可以清楚地識別標(biāo)識，建議構(gòu)件上標(biāo)識文字深度需要達(dá)到0.8mm以上。

1.4 鍍鋅前表面處理

海洋井架在焊接制造后，熱鍍鋅前需要對鋼構(gòu)件表面處理，去除工件表面的油脂和油漆，去除焊接處的夾渣、飛濺、氣孔、未焊接、超標(biāo)的咬邊、裂縫。為確保工件表面有足夠的粗糙度，構(gòu)件表面通常采用噴砂處理，表面的粗糙度達(dá)到Sa2 ? 級別。在噴砂前或運(yùn)輸?shù)藉冧\廠前，對構(gòu)件的所有的棱邊、孔邊用砂輪機(jī)、磨光機(jī)打磨或絞刀倒成均勻的R2mm的圓角。在制造過程中作的油漆或油漆筆作的標(biāo)記需要通過溶劑、噴砂或砂輪去除。

2 海洋井架熱鍍鋅的工藝及質(zhì)量要求

噴砂后的井架部件，需要在熱鍍鋅前進(jìn)行酸洗，在酸洗合格后續(xù)經(jīng)流水沖洗表面殘留的酸洗液，進(jìn)入助鍍池進(jìn)行溶劑處理后再熱鍍鋅，鍍鋅的時(shí)間根據(jù)構(gòu)件的材質(zhì)和厚度制定。

在熱鍍鋅冷卻后，再經(jīng)鈍化處理，井架構(gòu)件表面鋅層應(yīng)該負(fù)著好、連續(xù)和有一定的光滑度。鋅層上應(yīng)該沒有氣泡、砂礫或漏鍍面等缺陷，主要表面沒有毛刺、鋅瘤、多余結(jié)塊。按EN ISO1461的標(biāo)準(zhǔn)，漏鍍面的面積不超過10且不超過總面積的0.5%時(shí)允許修復(fù)，修復(fù)采用ASTM A780標(biāo)準(zhǔn)，用富鋅涂料修復(fù)，再采用鍍鉻噴漆補(bǔ)色。

鍍鋅層防腐蝕的時(shí)間大致與鍍鋅厚度成正比。鍍鋅層的厚度常規(guī)采用非破壞性的鍍鋅層磁性測厚儀檢測。海洋井架用于極嚴(yán)酷的海洋工況下，為滿足井架的服役時(shí)間，要求鍍鋅厚度最小在125μm以上。

海洋井架的構(gòu)件中箱式焊接梁，在鍍鋅前開有流鋅孔，在完成鍍鋅后需要把流鋅孔填補(bǔ)上。對于鋅層損壞處的修補(bǔ)處通常采用熱噴鋅或富鋅涂料修補(bǔ)后鍍鉻噴漆補(bǔ)色。

3 鍍鋅后油漆工藝要求

為提高鍍鋅件表面的油漆附著性能，在清洗后需要對構(gòu)件表面輕微掃砂處理，掃砂的目的是使鍍鋅層變形而不是去除鋅層，需要與未作鍍鋅的構(gòu)件作油漆前的噴砂過程區(qū)別開來，金屬出白噴砂過程會去除鋅層破壞構(gòu)件的抗腐蝕能力?？梢允褂每焖僖苿訃娮斓哪チ蠏呱盎蛎呱埃チ系牧Ｗ討?yīng)該小于200～500μm，使鍍鋅表面粗糙達(dá)到25～40μm。

在高溫度，高濕度的環(huán)境下，掃砂后的表面很快會出現(xiàn)氧化鋅，影響油漆的附著性能。因此構(gòu)件應(yīng)該在表面處理后4h內(nèi)進(jìn)行油漆。如果超過時(shí)間沒有油漆，則應(yīng)該重新掃砂處理。

4 鍍鋅后油漆的質(zhì)量要求

在海洋井架的鍍鋅結(jié)構(gòu)上油漆一般采用兩層漆，底漆和面漆。油漆后要求外觀、顏色、光澤和遮蓋力符合要求，涂層沒有流掛、開裂、肥邊、氣泡、干碰、超厚、針孔等缺陷。涂層的附著力符合要求，單層涂層和總涂層厚度達(dá)到規(guī)定的要求。一般涂層厚度采用干膜厚度檢測器檢查，對于海洋井架涂層厚度要求不低于200μm。

5 結(jié)語

海洋井架的表面處理直接影響著井架整體的使用壽命，不合理的工藝要求會降低表面的質(zhì)量，如出現(xiàn)使用過程中油漆大面積剝落和表面腐蝕的情況，本文根據(jù)生產(chǎn)中總結(jié)的工藝方法進(jìn)行了研究總結(jié)，希望為海洋工程的加工制造者提供參考。

[1]American Galvanizers Association.The Design of Products to be Hot-Dip Galvanized after Fabrication.

[2]GB/T 13912-2000 金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術(shù)要求及實(shí)驗(yàn)方法.

[3]ISO 1461-1999.Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles-specifications and test methods.