海洋石油水下管汇撬涂装层设计分析
摘要：随着海洋石油向深水领域发展，水下管汇撬被广泛应用于海洋油气田的开采过程中，因位于水下且海水腐蚀严重，所以海洋油气田水下管汇撬涂装层设计变得尤为重要，本文对涂装层设计要求、涂层选用等方面进行了系统阐述。 关键词：海洋石油；水下管汇撬；涂装层设计
引言：在水下结构物中，除了不锈钢控制油管、接合板和控制耦合器以外，其他水下结构物中的水中部件均应按照DNV-RP-B401中的第三项采用水下三层环氧树脂体系进行施涂。三层环氧树脂涂层由底漆、中间漆和罩面漆三部分组成，不同层发挥的作用不一样。底漆的主要作用是保持水的湿润特性和良好的粘附性质以防止锈蚀；中间漆及罩面漆，它们在水中能有效地阻止水蒸汽、氧气等活性化学离子的侵入。
制备合适的涂层表面是非常重要的，否则涂层性能将受到影响。因此，对涂层系统的清洁和对施涂表面的保护至关重要。要使涂料具有优良的附着力，必须有足够强的表面活性物质、
合适的润湿性能以及良好的润滑条件，同时还应有较低的摩擦系数。人们普遍认为为了达到最佳的涂层粘附强度，应该采用干砂喷射清理法处理表面，喷砂清理的目的是消除表面缺陷和提高涂层性能及结构完整性。首先检查被清洁区是否存在严重的不平整现象，其次是用压缩空气将该区域中产生的粉尘吹走，再次是把已污染的粉尘收集起来并清洗干净，最后对其干燥。喷砂处理过程中，空气喷管的作用是将大气中的粉尘及砂粒吹向地面，以保证弹丸能够顺利地通过[1]。另外，表面粗糙度对涂料的粘附力和应用性能有很大的影响，粗糙度是由喷抛介质和涂层类型决定的。
二、涂层的选择
在按照工程设备及材料用户协会的要求对水下涂层系统（含现场补口系统）进行选型与设计过程中，涂层选型须综合考虑各方面因素：
1、涂层结构上的阴极保护级别；
2、预期工作温度；
3、涂层温度梯度；
4、预期作业深度；
5、海床状况；
固体氧6、基底材料；
7、周期性回收；
8、涂层预期功能；
钛合金型材9、涂层设计寿命；
10、安装技术；
11、作业期间的检修。
对扣（一）阴极保护相容性
在为涂层结构设计保护系统时需估算涂层在结构寿命内的破坏级别以用于阴极保护计算，对防护涂层系统的耐阴极剥离性进行评价也是重要的。在某些情况下，还需知道它的失效
时间，为了准确地评价这种性能，必须对环境条件、涂层厚度及所用涂层种类有详细了解。
（二）工作温度
最大所需操作温度决定设计人员可使用的涂层系统范围在较高温下，一般要考虑无机涂层如：热喷铝和胶结陶瓷系统等，在某些情况下，这些涂层可能需要使用不同种类和数量的材料，但这也会增加制造费用[2]。另外，如果对产品性能没有足够重视的话，则可能导致生产效率降低，在应用多种涂层的情况下，成本会占主导地位。 （三）作业深度
深水施加涂层系统时，需要考虑作业深度所带来的伤害。人们普遍认为涂层系统在静水压力作用下可能产生不良影响，吸水后可能使涂层劣化。如果考虑到涂层具有绝热性质，则工作水深亦是至关重要的，但在一些特殊情况下，例如水下爆炸和海底管线破裂等情况，则不能忽略静水压力对绝缘结构的影响。
（四）海床条件
考虑涂层系统和海床泥或者沉积物相容性问题，涂层中微生物在环境变化时发生迁移，并将污染物转移到周围土壤或海水之中。此外，还可以通过生物作用改变海洋表面性质（包括温度、pH值以及溶解氧），从而造成污染。泥的性质也会给涂层性能带来负面影响，时间的推移、细菌的滋长、盐度的偶尔变化等都能使涂层层受到破坏。
（五）基底材料
不同基底材料因其耐腐蚀性不同而要求涂层系统也不相同，在进行腐蚀防护时，应根据被保护表面情况和要求选择适当的材料，以保证涂层与基体间有良好的结合力。所以，原始材料的性能是涂层的选择要素之一。
（六）周期性收回
若打算定期回收水下的涂层设备，就需要考虑涂层性能的压力循环问题。由于海水中存在大量气泡和溶解物质，所以这些过程都将影响涂层质量。例如，当回收时，会出现涂层破裂、脱落等现象，而下到海床时会发生严重腐蚀。有的回收并下到海床的装置，压力循环可能造成起泡或者涂层损坏（位于涂层表面），其原因是涂层表面能够吸收或者圈闭海床中可能天然形成的气体。
（七）涂层功能
可以使用不同的功能或功能组合来使用所述表面涂料，包括：
1、防腐蚀；
2、防污染；
3、防冲蚀；
4、机械保护；
5、保温；
6、海床稳定性；
7、识别。
（八）涂层设计寿命
在水下开采中，最好把涂料体系看作是基本“免维修”的体系，并在设计寿命基础上进行选择。在采用较贵的涂料体系时，对于生命周期费用分析是非常有意义的，这对于一个复杂的涂料体系来说是一个必要条件[3]。
（九）安装技术
如果没有考虑到在安装时对安装造成的过多损伤，那么一个经过精心设计的涂料系统就有可能过早地失效。所以，必须对安装规范进行模拟，判断破坏的可能性，并对可能的破坏进行有效的控制。若不进行模拟，在采用阴极保护的情况下，采用涂料体系，必然会发生损伤。
（十）运行中维修
一些水下装置在整个安装设计周期内都要保持工作状态，而其他的则要定期回收维护。当设备在接受工作时需要进行维护时，必须考虑到维护对保护系统工作的影响。
（十一）坚固件的涂层
低合金栓接材料一般不需在阴极保护下涂覆，但有时采用聚四氟乙烯（PTFE）涂料来保护螺栓接头表面，该涂料具有更高的耐腐蚀和耐磨性。在此条件下，必须确保阴极保护插头和安装接头的电连接。
三、水下项目管理特点
预制箱梁（一）技术难度大
中国海洋石油公司在水下工程项目的管理上还处在起步阶段，实践经验不足，缺乏前期的经验和教训，必须在实践中不断探索；同时，技术储备还不够，在应急措施和管理方式方面也没有做好充分的准备。
（二）管理难度大
斜管隔油池
中国海洋石油公司在水下施工方面尚属初期，其施工主体大多是国外企业，技术常常被其他企业所垄断。这种多背景、多专业、多工种的协同工作，对当前海洋油气工程的工程管理提出了新的要求。
四、海洋石油水下开发存在的风险及对深海环境影响
（一）环境恶劣
生产设备一般都是在深海中建造的，而海上开采石油又要在海底进行，这就意味着要面对各种不稳定因素，比如台风、海啸、海底滑坡等[4]。同时，长时间在海洋中工作，设备也会受到腐蚀的影响。
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