沿海码头钢管桩在潮差区(高潮位与低潮位之间)遭受最严重的腐蚀:干湿交替、高溶氧、盐分浓缩及海洋生物附着共同作用。传统重防腐涂层或阴极保护在潮差区效果有限,且涂层易被浮冰、船舶撞击损伤。聚脲防腐施工具有高弹性、高抗冲击和优异的耐海水性,适用于钢管桩潮差区外壁及内壁(若为开口桩)防护。本文介绍其设计厚度、施工方法及长期性能。
潮差区指从平均高潮位以上0.5米至平均低潮位以下0.5米的区域,此处腐蚀速率可达0.3~0.5 mm/a(碳钢)。聚脲防腐层厚度建议2.5~3.0毫米,且需具备抗阴极剥离性能(因钢管桩通常配合牺牲阳极)。主要指标:海水浸泡(2400h)无起泡、无锈蚀;抗冲击(落锤15J)无开裂;与钢材粘结强度≥8 MPa;耐阴极剥离(-1.5V,65℃,28d)剥离半径≤5 mm。
施工需在低潮位时进行,或采用围堰法。首先对钢管桩表面进行高压淡水冲洗,去除海盐、生物附着物,然后喷砂除锈至Sa2.5级(若在水上作业,需采用密闭式喷砂回收装置)。除锈后立即涂刷快干型环氧底漆(耐受潮气),干膜80~100微米。底漆表干后,尽快喷涂聚脲。由于潮水干扰,须在低潮期的2~4小时内完成单根桩的喷涂,因此要求聚脲凝胶时间小于30秒,表干小于1分钟,以实现快速成膜。
喷涂设备置于作业船上,供料管长度不超过30米,以保证压力稳定。喷枪手需从桩顶向下螺旋喷涂,搭接宽度≥50%。每道厚度0.8~1.0毫米,一次喷涂可达到1.5~2.0毫米(视设备流量),然后快速进行第二道,总厚度达标。注意,涂层应在下次涨潮前固化(至少表干),以免潮水冲刷破坏。若不能一次完成,需在潮水退去后打磨搭接处再补喷。
内壁防护:若为开口钢管桩,内壁也应涂刷底漆和喷涂聚脲(厚度1.5~2.0毫米),但施工难度更大,需采用长杆喷枪或人工进入(需通风测氧)。一般只对外壁重点防护。
检测与验收:厚度用磁性测厚仪(干膜),电火花检漏(每毫米3000V)。由于水下部分无法直接检测,通常制作同条件试板进行平行检测,并在桩身设置参比电极监测阴极保护系统是否受干扰(聚脲为绝缘层,可能影响电流分布,设计时应考虑)。
实际效果:某5万吨级码头钢管桩(共120根)在潮差区采用聚脲防腐施工,厚度2.8mm,配合锌铝阳极,经过10年使用,抽检3根桩,涂层完好,无锈蚀,仅表层有轻微藤壶附着(易清除),预计使用寿命超过20年。而相邻未做聚脲的桩在5年时已出现明显坑蚀。需注意,聚脲层较硬,若受到船舶严重撞击,仍可能破损,需及时修补。总体而言,聚脲防腐施工是沿海码头钢管桩潮差区防护的有效技术。
