三层包覆防护技术在冀东油田海洋钢桩防腐修复中的应用

代兆立，窦海余，焦 辉，张彦军，崔伟强，刘清洋

1.中国石油冀东油田南堡作业区，河北唐山 063200

2.中国石油集团工程技术研究有限公司，天津 300451

冀东油田位于渤海湾北部沿海，沿渤海湾滩海地区建有5 座人工岛和1 座导管架生产平台。人工岛登陆点（含引桥和码头） 下有各种钢桩700 多根，从生产投用至今约有10 年的时间。为了保证安全生产，2016 年和2018 年对油田的各种海洋钢结构钢桩（包括登陆点钢桩及海洋平台钢桩） 进行了检测和维护[1]，检测内容包括：外观检查、钢桩壁厚检查、阴极保护效果检测等。检测中发现，有一定数量的钢桩原有防腐涂层脱落，钢桩本体出现了较严重的腐蚀，最大腐蚀坑深度达3.1 mm。为了保证油田的安全生产，在2018 年对冀东油田4 座人工岛的登陆点钢桩采用三层包覆防护技术进行了防腐修复，达到很好的防腐效果[2-3]。

1 三层包覆防护技术简介

三层包覆防护结构包括：底层（自憎水密封油）、中间层（防腐带）、外护层（防护套），见图1[4]。自憎水密封油具有良好的憎水效果，含有优良的缓蚀剂成份，涂敷于经过处理的钢桩表面，能够有效阻止腐蚀介质的侵蚀；防腐带周向缠绕在管桩表面；防护套为轴向单侧开口法兰结构。防腐带和防护套具有良好的缓冲和耐冲击性能，不但能隔绝海水，还能抵御机械损伤破坏。防护套周长为管桩周长的90% ～98% （依据不同管径确定），安装时用液压扳手沿管桩圆周拉紧，使防护套轴向边沿的两法兰条贴合，通过法兰条上的螺栓孔，用不锈钢自锁螺栓固定。

图1 三层包覆防护结构示意

该技术不仅可用于新建海洋钢桩及其他设施的腐蚀防护，也适用于在役海洋钢桩和设施的防腐层修复；不仅能够应用于钢结构，亦可应用于海洋环境其他材质结构。

三层包覆防护技术的特点有：表面处理要求低、安全环保、可水下施工、操作简单、具有一定的抗冲击性能和防海生物附着性能。

2 现场应用

在2018 年，对冀东油田的NP1-1、NP1-2、NP1-3、NP4-1 人工岛的引桥和码头下的所有钢桩采用三层包覆防护结构进行了防腐施工，钢桩直径有1 100 mm 和1 200 mm 两种，每根钢桩的包覆高度为平均低潮位下500 mm 至桩顶，钢桩包覆长度从 3.2 m 至 3.9 m 不等。

2.1 施工过程

施工分为四个主要步骤：钢桩表面处理、自憎水密封油涂敷、防腐带缠绕、防护套安装。具体施工工艺流程见图2。

图2 三层包覆防护技术工艺流程

当需要处理的钢桩段位于海水以下时，在水上作业平台的配合下，由潜水员实施钢桩的表面处理、自憎水密封油涂敷、防腐带缠绕及防护套安装等工作，一般根据钢桩的直径确定潜水员数量，本项目中一组包覆施工人员由3～4 名潜水员组成，具体施工过程见图3。

图3 现场施工

2.2 施工技术要求

2.2.1 钢桩表面处理

（1） 表面处理可以采用高压水射流处理、电动或手动工具处理。

（2） 钢桩表面处理要清除钢桩表面松动的铁锈及漆皮，清除杂物、泥土，达到无可见的油、脂和污物，无附着不牢的氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质。处理等级达到GB/T 8923.4 要求的Sa2 级或St2 级。

2.2.2 自憎水密封油涂敷

（1） 用工具将自憎水密封油自上而下涂抹在钢桩表面。

（2） 将钢桩表面的坑凹处用自憎水密封油填满。

（3） 确保自憎水密封油无漏涂，涂膜厚度达到 200 μm 以上。

2.2.3 防腐带缠绕

（1） 在桩的起始和结束位置缠绕2 圈完整的防腐带。

（2） 在开始位置缠绕后，采用自上而下螺旋式缠绕对钢桩进行防腐带施工。螺旋缠绕时搭接宽度不低于防腐带宽度的55%。在缠绕施工过程中，应始终保持缠绕拉力均匀，保证防腐带与钢桩平整紧密结合，不得出现褶皱和空隙。

（3） 施工过程中需要使用多卷防腐带时，要保证防腐带的接头处搭接长度不少于150 mm。

2.2.4 防护套安装

（1） 将防护套预安装在钢管桩上。

（2） 逐渐缓慢拉紧液压扳手，均匀地对不同扳手施加液压力，直至法兰条完全贴合，防护套轴向两端有自憎水密封油挤出。

（3） 微调防护套位置，直至准确就位，使用316 L 不锈钢自锁螺栓紧固护甲法兰条，确保法兰条完全贴合，螺栓螺帽朝向一致。

（4） 取出液压扳手的定位销，用自锁螺栓拧实。

（5） 钢桩分段包覆时，保证上、下两节防护套的接缝紧密连接。

3 应用效果

施工结束后现场照片如图4 所示。

从施工过程和效果看，三层包覆防护技术施工简单，修复后整体美观，效果良好，特别适用于在役海洋钢桩的防腐及防腐层修复。

图4 现场完工照片

4 结论

（1） 三层包覆防护技术具有材料安全环保、可水下施工、施工工艺简单、防护体系整体密封性好、防水、抗渗、防海生物附着、抗浮冰冲击等特性，该技术对于海洋钢结构防腐层修复具有很好的应用前景。

（2） 最先完成包覆防护施工的钢桩距今已历时近一年，三层包覆防护结构外观良好、表面完整、海生物附着少，不锈钢螺栓连接牢固，无腐蚀迹象，可以满足海洋环境桩腿的腐蚀防护要求。

（3） 后期将对已完成包覆施工的钢桩进行持续跟踪观察，进行外观检查，必要时应进行破坏性检查和抽查。