导语

回顾近几年的勘探趋势，石油巨头们已经把采油的目光聚焦到了广袤的海洋之中。与陆地石油设备防护相比，海上石油设备因所处环境恶劣，其防护难度更大。英国贝尔佐纳的MichaelHarrison讨论了海上作业中表面耐受修复和保护的重要性。

从以往的经验来看，在所有的腐蚀防护和修复应用中，对设备表面进行一些处理是保证最佳防腐蚀效果的关键。离岸环境也不例外，离岸设备常遇到的问题有：难以进入设备被腐蚀的区域、设备处在腐蚀性盐水环境中等。在这些区域我们不太可能拥有完美的处理条件，这与处于其他区域的设备形成了鲜明的对比，其他区域的设备可以进行固定、清洁和一些其他的准备工作，能够为设备所有者提供多种环境的防护选择。然而，在无法清除表面污染的地区，腐蚀仍然是一个主要问题。例如，水线附近的区域会给涂层制造商带来许多独特的复杂问题。

一切尚待解决

传统上，要获得足够的粘合强度，需要涂层和基材之间具有高度化学或机械粘合性。例如，标准的环氧树脂材料在很大程度上依赖于强大的机械结合，它通常通过形成粗糙的角度轮廓来实现，从而允许环氧树脂材料能够物理地抓住基板。这种抓地力与粘接的接触面积成正比，而这种粗糙的轮廓实现更大的接触面积。涂层和修补材料的通用标准是要求粗糙，角度分布在50-微米左右。此外，SSPC-SP3或SP6是所要求的最低标准之一，但更常用的是SSPC-SP10。总体而言，需要干燥且无污染的表面以确保实现材料的良好粘附。但是，许多可用的修复解决方案与最小的接触表面不兼容，因此通常会失败。

常见材料的局限性

可用材料的一些常见问题会导致更长的停机时间间隔，更高的成本和更高的故障发生率。在潮湿或水环境中，特别是在低温环境下，粘合到受油污污染的基材上时，商业粘合剂的表现并不出色。

传统的丙烯酸粘合剂具有较长的固化时间，这减慢了组装过程并降低了抗冲击性，导致粘合不结实。同时这些材料的保质期有限，有很刺鼻的气味，这可能会引起健康和安全问题。而且大多数聚合物修复解决方案与最小的接触表面不兼容，经常会导致粘合失败。

由于各种原因，这些方案在不利条件下不能得到理想的结果。在双组分粘合剂体系中，有水和油存在条件下，固化所需的化学反应组分通常反应较低，从而产生劣质粘合。光固化粘合剂通常需要外部热源，从后勤角度看它们不太理想。而且很少有热固化粘合剂可以在高湿度环境下可以快速产生高强度的粘合力，在此环境下热固化粘合剂的表现甚至会更差。水分降低了附着力，低水温降低了水下粘合剂的放热固化。因此，水下粘合剂要么固化不好，要么需要很长的固化时间才能获得足够的粘合性能。

表面耐蚀材料

不幸的是，在离岸环境中靠近吃水线的区域几乎是不可能实现最佳粘合机制的。表面污染物会减少接触面积，防止涂层渗透润湿，阻止粘合剂与基材的紧密接触，使之不能获得最佳粘附。现代技术已经创造了新的防护系统，这些防护系统将粘合到具有不同污染水平的表面。这些材料被设计成有效地从基材上驱替表面污染物，例如水和油，因此被命名为“表面耐蚀性（surface-tolerant）”。除此之外，该技术还可以使用手动或电动工具实现接触面极好的粘合强度。

表面耐受性材料是通过强大的电子亲和力来置换污染物，因此，表面耐蚀性产品能否粘合到污染表面，首要条件是能够置换污染物。这可以通过创新的配方和技术来实现，这些配方和技术可以使材料有效地吸收或置换表面污染物。电子亲和性和粘合剂粘合同时发生，解决方案就可以迅速固化，并产生强烈的机械粘合性。我们可以通过海上支柱实例有效地看到其效果（图1）。

图1.波浪区域中的贝尔佐纳（ST-Barrier）的应用

拉伸剪切粘合力

凭借对表面污染的高度耐蚀性和对手工制备基材的出色附着力，贝尔佐纳允许环氧树脂穿透型材并形成强大的机械结合。

根据ASTMD2标准，图2比较了贝尔佐纳（Belzona）的拉伸剪切附着力值，这是一种表面耐蚀——修复复合材料。数据表明材料可以牢固地粘附在受污染的表面上。总体而言，一个喷砂处理的表面由于其不规则的外形，将会提供更好的附着力。然而，这一切又与手工制备的接触表面密切相关。这主要是由于该技术的创新化学配方可有效润湿基材。数据还表明，该技术能够牢牢粘附污染表面。事实上，贝尔佐纳在粘附到油性表面时比粘附到清洁干燥的表面时的粘附效果更佳。但这些表现的原理目前仍然还没有完全理解，我们将会在未来的测试中进行深入研究。

根据ASTMD2标准，图2比较了贝尔佐纳（Belzona）的拉伸剪切附着力值，贝尔佐纳是一种表面耐蚀——修复复合材料

快速固化

为了最大限度地减少停机时间，修复材料能否快速固化并产生机械强度是十分重要的。该系统即使在低温下混合两种组分后也能快速固化，而且不会影响耐久性或强度。图3显示了在一系列低温条件下粘合强度随时间的发展。

图3.贝尔佐纳即使在低温下也能快速固化

与此同时，我们进行定时负载测试以证明系统的固化速度和强度：

在20°C（68°F）下固化90分钟后，贝尔佐纳（Belzona）粘合的1英寸立方体支架能够承受大于公斤（磅）的拉伸载荷。

在20°C（68°F）下固化4小时后，同一支架能够承受大于0公斤（磅）的负载。

在20°C（68°F）下，随着固化时间的增加材料继续发展机械强度，一旦完全固化，支架能够支撑超过公斤（磅）的负载。

在墨西哥湾的应用

在墨西哥湾的石油平台上可以看到这种技术应用的一个很好的例子，该平台受到贝尔佐纳防护方案的保护。由于长期的盐水接触和撞击损坏，包裹平台支柱的防护漆体系失效，从而导致腐蚀蠕变，侵蚀和结构完整性丧失。在应用贝尔佐纳（超级UW金属）（一种表面耐蚀性糊剂）和贝尔佐纳（Belzona）（ST-Barrier）（一种表面耐蚀液体）将一根钢质外壳粘在支柱上之前，对在波浪区域的基材进行喷砂处理。该应用涉及在贝尔佐纳（Belzona）通过四个端口注入之前，用贝尔佐纳（Belzona）粘合和密封分裂壳体的外边缘，从而填充平台支柱和钢壳体之间的整个空腔。因此，消除了腐蚀的可能性。

即使在水下，贝尔佐纳表面耐蚀修复解决方案也能提供出色的防腐保护，并完全封装修复区域。凭借对表面污染的高度耐受性和对最低限度处理的基材的良好附着力，贝尔佐纳表面耐蚀性产品提供了一种有效的修复解决方案，可以修复设备，并保证其服务多年。

波浪区域的突破

产品供应商，涂装商，维护工程师和资产拥有者长期面临着降低处理表面水平而不降低修复材料性能的挑战。为了克服清洁程度和产品性能之间的这种明显差异，许多新产品正在开发中。

聚合物材料的新技术使我们开发出了一种快速固化的环氧基产品，当由于缺乏时间或资源而无法实现金属基材的理想表面处理时，它将为我们提供新的解决方案。

当传统的修复复合材料效果不佳且表现很差的时候，而贝尔佐纳等新技术即使在表面处理极少或基材严重受油污或水污染的情况下，也能牢固地粘合到钢基材上。这项创新技术现在可以在波浪区域和水下等环境中进行有效的修理和防护。

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