海洋石油平台涂装工程涂料损耗分析

1、海洋石油平台涂装工程涂料损耗分析摘要 : 涂料的损耗控制一直都是涂装施工的重要环节，由于造成损耗的因素过多，设计方、施工方、 涂料制造商都很难精确地计算损耗系数，很不利于施工管理和成本控制。海洋工程是个新兴的产业， 施工中涂料的损耗常借鉴造船行业的经验，但由于二者在涂装工艺、结构、涂装设备等方面存在着很大的不同，导致损耗的差别很大。通过对国内石油行业多个海洋石油平台的涂装工程施工，积累了海洋工程涂料的使用数据，对影响涂料损耗的表面粗糙度、涂装方式、 钢结构的几何形状、操作技术、 环境因素、 涂料浪费、 修补等各项因素进行分析，尝试对涂料的损耗系数进行精确的统计。通过制定减少损耗的措施，在施工中

2、严格控制，保证了新建海洋石油平台的涂料损耗系数控制在1.0 1.5 之间，使涂料损耗达到了比较精准的控制。关键词 : 海洋石油平台; 涂装工程 ; 涂料损耗因素 ; 损耗系数 ; 措施中图分类号 :TQ639文献标识码 :A文章编号 :0253 4312(2012)01 007104涂装工程成本的一个控制重点和难点就是涂料的实际用量，其对涂装工程的成本影响很大，一直是施工方关注的焦点，涂料的实际用量按式(1) 计算。P=(1+ )QS 式 (1)式中 :P 涂料实际用量，L; 损耗系数 ;Q理论涂布量，L/m2;S 涂装面积，m2。式 (1) 中只有涂料损耗系数是变动的，是决定着涂料实际用量的

3、关键。损耗系数的定义为: 额外损失的涂料用量和理论用量的比值( 也即额外损失的涂料用量为实际用量减去理论用量 ): =( 实际用量理论用量 )/ 理论用量。理论用量和实际用量分别为理论涂布率和实际涂布率的倒数。理论涂布率是指1L 涂料在施工中完全涂覆在完全平整的理想表面上，并获得一定漆膜厚度时所能覆盖的物体表面面积。 实际涂布率是指施工过程中， 通过涂装施工将涂料按规定要求涂覆于指定表面，在实际各种主客观环境条件下， 每升涂料实际所能涂覆的面积。 由此推导， 损耗系数也即理论涂布率和实际涂布率之间差， 此差与实际涂布率涂布率的比值， 一般用小数表示， 也可用百分数表示，如式 (2) 所示。=(

4、 理论涂布率实际涂布率 )/ 实际涂布率式 (2) 由于实际涂布率取决于很多因素，这些因素又是在不断变化中， 很难精确地确定， 只能根据实际的情况对影响因素分别分析。1影响涂料损耗的因素1.1表面粗糙度涂料的理论涂布率是在完全平整的表面上涂装，从损耗的角度讲，钢表面应该越平整越好。 但是表面粗糙度对涂料的附着力至关重要，钢表面形成起伏不平的状态，不仅增加了表面积， 而且提供了合适的表面几何形状，增加了机械的齿合作用，保证涂层和钢有良好的附着力。 在实际施工中波峰处涂料厚度要小于波谷处厚度，由于波峰处的涂层厚度对涂层性能影响最大，只认可波峰处的厚度，造成了波谷处的涂料属于所谓的“填坑”，造成了涂

5、料无法避免的损耗。表面粗糙度的大小与表面处理使用的磨料类型和大小有关系，带有临时性底漆的表面也会降低表面粗糙度。造船由于钢板用料较多，造船周期较长， 一般都进行抛丸处理，喷涂临时性的车间底漆，干膜损失最少1。粗糙度造成涂料的损耗系数约为0.1 2.0 。表 1 为海洋工程常用的表面处理方式对涂料损耗的影响2。表 1- 表面处理对涂料损耗的影响1.2涂装方式涂装主要分为刷涂、辊涂、喷涂等3 种方式，不同的涂装方式对涂料的损耗影响很大。 从施工原理来分析，喷涂由于需要将涂料雾化，喷涂时需要喷涂距离，属于非接触式施工，会比刷涂、辊涂有更大的损耗，经验统计，喷涂会有0.2 以上的损耗，刷辊涂不超过0.

6、1 。涂装方式的选用主要根据涂料制造商的建议、涂层的厚度、钢的结构、施工的效率等因素。一般涂料制造商会根据涂料的类型和施工性来推荐使用哪种方式涂装，比如固体分高、黏度高的厚浆型环氧类涂料，一般都会推荐喷涂。有时施工方也要根据涂层的厚度来决定涂装方式，比如采用刷涂、辊涂能减少涂料的损耗，但是刷辊涂每道涂料的厚度有限，对于高厚度涂层需要更多的施工道数，会延长工期， 增加施工费用。钢的结构会影响涂装方式，大的平面适合用喷涂，能发挥喷涂效率， 还能降低涂料损耗; 复杂的结构适合采用刷涂的方式，特别是边角，如果采用喷涂，会有大量的涂料没有达到表面，造成大量的损耗，需要采用刷涂的方式进行预涂，以保证厚度，

7、减少损耗。施工效率对涂装方式的选用影响也很大，有资料 3表明 : 刷涂的有效面积只有 100m2，辊涂 200 400m2，空气喷涂 400 800m2，无气喷涂 8001200m2，喷涂的效率远大于刷涂、 辊涂，对于施工工期紧、 工程量大的海工项目，喷涂显然更适合。海洋工程最常用的高压无气喷涂的损耗要比刷涂高45 倍。1.3钢结构的几何形状钢结构几何形状复杂与否对损耗也有很大影响，较平整表面不会产生大量的损失，但是像导管架含有加强筋和斜撑结构的，损失就会明显增加。 如果是开放式的斜撑结构，损耗都无法估计，复杂结构相对简单结构有 2 3 倍的损耗。表 2 为涂装方式和钢结构形状对涂料损耗的影响

8、。表 2- 涂装方式和钢结构开关对涂料损耗的影响1.4操作技术操作技术很关键，如喷枪与表面成45，会有高达65%的涂料损耗4。喷涂的扇面宽度也很重要，扇面宽度主要由枪嘴的角度来决定，扇面宽度的选择和待喷件的结构有关， 如果结构复杂，选用宽度小一点的枪嘴，减少额外损耗; 如果结构平整，选用大枪嘴，会增加涂装效率。流挂、薄涂层、损耗大多是因为选用了不正确的喷嘴尺寸。1.5环境因素主要是风的影响，由于一般海洋工程采用高压无气喷涂的方式施工，会将涂料雾化到非常小的微粒， 风会极大地影响涂料是否能有效地落到被施工表面。 封闭场所损耗系数约为 0.1 ，无风户外在 0.1 0.2 ，有风的户外 0.2 以

9、上。如果是有风的高空涂装作业，损失将会极大，甚至会超过 1.0 以上。1.6涂料浪费涂料浪费的原因和形式很多。刷涂、辊涂时使用的漆刷、漆辊会沾有使用不完的涂料 ; 喷枪管路里不可避免地也要存有多余涂料; 涂料配制不会精确到正好用完，会有额外的浪费。 以上浪费属于固定浪费，与涂装次数有关系，与涂装面积没关系，单次涂装的涂料用量大，损耗系数就小。涂料罐内总会有残留; 涂料超过混合期，无法使用也会造成浪费。涂料在贮存的过程中由于贮存条件的变化，会产生胶化变质、沉淀板结、结皮等弊病，严重时会报废，这些都会造成涂料的浪费。一般涂料的浪费和一次涂装量有关，面积越大、使用量越多，将会减少浪费造成的损耗，对海

10、洋工程统计一般损耗系数约为0.05 0.1 。1.7修补涂装施工贯穿于海洋工程的全过程，不可避免地会存在后道工序对涂层的损坏，需要进行修补，主要是平台的通风，电气仪表，管路，支架的安装和火工校正造成的。同样由于涂层还有装饰功能的要求，面漆经常会需要重新涂装。底漆和中间漆的损耗系数在0.3 0.5 ，面漆在0.5 以上。2各涂层损耗分析结合近几年海洋工程涂装施工的情况， 分析每道涂层的损耗系数范围。 海洋工程涂装主要分为大气区和飞溅区 5。2.1大气区底漆海洋工程一般使用环氧富锌作为底漆，厚度为6080 m，在涂装车间内进行开放式喷细砂， 涂料采用高压无气喷涂， 修补主要在焊道和一些热工序的破坏

11、上， 基本油漆的损耗系数在 1.5 2.5 ，见表 3。表 3- 环氧富锌涂料损耗统计中间漆中间漆采用环氧云铁涂料，厚度为150 200 m，在涂装车间内高压无气喷涂，修补主要在热工序的破坏上，基本油漆的损耗系数在1.5 2.0 。面漆面漆采用丙烯酸聚氨酯涂料，厚度为75m，在开放区高压无气喷涂，修补主要在热工序的破坏和重新罩面上，基本油漆的损耗系数在2.0 3.0 。2.2飞溅区飞溅区采用环氧玻璃鳞片漆，厚度为1000 m，在开放区高压无气喷涂，修补主要在热工序的破坏和重新罩面上，与聚氨酯面漆类似，基本油漆的损耗系数在1.5 2.5 。3减少损耗措施通过对影响涂料损耗因素的分析，各涂层的实际

12、损耗，制定措施，尽可能地减少损耗，增加经济效益。3.1表面粗糙度表面粗糙度对附着力和损耗是相互矛盾的，具体大小应该结合涂层的种类和整个体系的厚度来决定， 一般海洋工程使用环氧类的重防腐体系， 要求表面粗糙度只对底漆有影响，由于底漆都较薄，粗糙度对涂料损耗影响很大，要严格控制好表面粗糙度，一般涂料商推荐的粗糙度范围为 40 75m。施工方通常会使用钢砂进行喷砂除锈，往往都会超过建议值，造成损耗增大，如果采用矿砂， 比如使用0.5mm粒径的石英砂会很好地保证这个粗糙度，但现在因为环保和对人员健康的重视， 石英砂类的高硅含量磨料越来越多的被禁止使用， 但可以使用其他的矿砂来代替，比如铜矿砂 6，调整

13、好规格的比例，会很好地控制粗糙度的大小，损失系数会减少 0.2 甚至更多。 对于平台等钢板多的结构，使用预处理线，喷车间底漆，将会节约施工和材料成本。3.2涂装方式海洋工程使用的大多是重防腐的涂料， 涂料制造商大多推荐喷涂施工， 刷涂和辊涂只适合于小范围的修补， 只有聚氨酯面漆适合辊涂， 石油平台甲板面漆施工， 如果采用喷涂，将会有将近 100%的损耗，采用辊涂的方式，效率不会降低多少，但损耗将大大减少，可以降低面漆的损耗系数 0.5 。对于焊道、锐边 ( 角 ) 和难以涂装的复杂区域一定要采用预涂的方式，经验表明 7，锐边会使涂层厚度减少 60%，如果采取喷涂，会造成别的地方超厚，涂料的极大

14、浪费。预涂只能采取刷涂，可以更好地浸润，最好每道涂层都进行预涂。3.3钢结构形状海洋石油平台的钢管结构多、加强筋多、斜撑多，会造成很大的损耗，尽量根据管子的规格， 选用扇形面合适的枪嘴， 既不影响喷涂效率， 又保证扇形内的涂料都涂覆在钢结构上，一般 200300mm的扇面宽度最合适，喷涂 380520L 涂料后应更换枪嘴，这些都会对涂料的损耗降低有所帮助。3.4操作技术涂装时必须严格遵循技术要领施工，垂直喷涂，30 50cm 距离， 50%压边，十字交叉施工8，都是非常关键的施工手法。有些老操作工喜欢使用“扫枪”的手法来找厚度，笔者认为不可取，美国腐蚀工程师学会有专门针对枪手训练的红外线训练枪

15、，可以作为借鉴，见图1 2。图 1 标准的喷涂扇面图 2- 有角度的错误喷涂扇面3.5环境因素按照惯例， 至少最后一道面漆要在所有工序完工后进行，涂装面对的是高空的户外施工，将会很大程度上增加损耗，大风吹过雾化涂料会导致粉末化、疏松以及出现干喷。也会增加灰尘、沙砾等落在干净湿涂层表面的可能性9。高空施工不仅因为风大会造成极大的损耗， 而且施工难度也加大很多，涂装需要脚手架来配合，脚手架很难保证会使所有的待喷涂区域，都会达到100%的正面垂直喷涂。这就要求合理安排工序，尽量避免高空作业，飞溅区和导管架等开放式斜撑部位尽量在车间内涂装完毕，高空只进行焊道等涂装修补作业。 做脚手架搭设方案设计人员要

16、和涂装工程师紧密结合，优化脚手架方案， 一个好的脚手架搭设会极大地方便施工和减少损耗。由于脚手架主要为涂装搭设， 建议脚手架搭设和涂装由一个部门来管理，效果更好。在喷涂前要使用彩条布，利用脚手架做挡风棚，将导管架或者平台完全封闭起来，会很大程度上降低损耗。实践证明， 做好脚手架方案和搭设挡风棚会降低损耗至少 0.5 。3.6涂料浪费对海洋工程涂装来说， 最主要的问题在于喷枪管路里存有涂料和涂料配制不会精确到正好用完，从而造成涂料的浪费。海洋工程很难像船厂那样，会有很大的模块施工量，有时一个导管架或者平台，面积不大， 但需要多次分段施工，每次施工都会造成一部分管路里存有涂料，尤其是高空涂装的时候

17、，管路达到几十米甚至更长， 这部分损耗不小，另外涂料商一般都要求整桶混合， 往往会造成涂料的浪费。 尽可能减少涂装的次数， 一个导管架或平台，合理安排好施工，比如所有工序完工后整体喷涂一道中漆。向涂料商订购小桶涂料，避免混合损耗。这样会减少至少0.3 的损耗系数。3.7修补修补无法避免， 这部分损耗系数在0.3 以上，建议中间漆在所有的这些工序完工后再进行，对底漆表面拉毛，整体喷涂一道中漆，两道面漆，会节省大量的损耗。尤其是面漆一定要留一道最后涂装，好多业主对整个石油平台的外观要求很高，往往需要最后整体喷涂一道面漆，建议最少留一道面漆所有工序都完工后进行。优化工序会减少修补面积30%以上，减少

18、损耗系数0.1 0.2 。4结语通过各种措施的制定和执行，在中石油的NP1 5 采油平台的涂装工程施工中，各类涂料的损耗能降低到1.0 1.5 ，比原有损耗有了很大程度上的减少，和钢板结构居多的新造船船壳的损耗系数相近，取得了预期的目标。参考文献1汪国平船舶涂料与涂装技术第二版M北京 : 化学工业出版社， 20062李敏风，宫炜磨料与钢表面处理的粗糙度J涂料技术与文摘， 2010，31(11):15 18 3 BAYLISSD A， DEACON D HSteelworkcorrosioncontrolsecondedition M London:Spon Press， 2002 4于同川，张

19、磊，王倩，等浅析涂料损耗的原因及节约措施J现代涂料与涂装， 2011， 14(4):61 63 5陆长山海洋工程重防腐涂装现状简介 J涂料技术与文摘， 2008，29(9):28326王传忠，张磊，曹志刚，等浅析表面粗糙度对涂装的影响J现代涂料与涂装， 2011， 14(5):66 70 7王健，刘会成，刘新防腐蚀涂料与涂装工M北京 : 化学工业出版社，20068 CHARLESGMUNGERCorrosionpreventionbyprotectivecoatings M Houston:NationalAssociationofCorrosionEngineers， 19999李敏风，顾薇霞，胡唐骏富锌底漆及其涂装 J现代涂料与涂装， 2009， 12(4):51 56 出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠