一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法

技术领域

本发明属于海洋钢结构的防蚀包覆方法技术领域，具体涉及一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法。

背景技术

钢铁材料在海洋环境中会发生严重的腐蚀，而腐蚀将会造成巨大的危害和损失。近年来，由于我国资源短缺以及海洋事业的发展，实施海洋经济战略、开发深海海洋资源以及保护我国海洋安全，己成为我国海洋活动的主要内容。由于海水中含有大量的氯离子，是腐蚀性很强的复杂电解质溶液，所有的海洋或沿海的工业活动都将涉及海洋环境中钢铁及其它材料的腐蚀问题。因此，研究并解决钢材在海洋环境中的腐蚀问题不仅意义重大而且刻不容缓。

现有技术如公开号CN102409345A公开一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，该方法包括如下步骤：（1）将待处理的海洋平台复杂节点处的钢结构进行手工除锈和/或喷砂处理；（2）向经步骤（1）处理过的钢结构表面涂抹缓蚀修复膏；（3）向缓蚀修复膏上粘贴矿物油脂防腐带；（4）向矿物油脂防腐带上涂刷不饱和聚酯树脂；向不饱和聚酯树脂上粘贴玻璃丝布，然后向玻璃丝布上涂刷不饱和聚酯树脂并经滚压后即可。该防蚀包覆方法具有良好密闭性和抗冲击性能，防腐效果优异；绿色环保，无毒无污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良耐盐腐蚀以及在海洋环境中具有优良防蚀性能的海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，同时包覆后的海洋平台复杂节点处具有较好的抗冲击性能。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，包括以下步骤：

提供海洋平台复杂节点处的钢结构，对钢结构进行预处理；

提供防蚀液，在上述预处理后的钢结构表面涂覆防蚀液；

提供防腐带，将表面涂覆防蚀液的钢结构依次包覆内层防腐带、中层防腐带、外层防护带；

上述防蚀液中包括含有山奈苷衍生物的缓蚀剂；

上述山奈苷衍生物由柠檬酸单甘油酯改性山奈苷。

本发明采用柠檬酸单甘油酯改性山奈苷制得山奈苷衍生物，将其作为防蚀液的成分，其提高了钢结构在盐溶液中的防蚀性能；将钢结构包覆含有山奈苷衍生物防蚀液的防腐带后，使得钢结构在海洋环境中具有优良的防蚀效果，同时提高了钢结构包覆后的抗冲击性能，能够吸收外力，起到一定的缓冲作用，进而对钢结构达到防护的作用。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，防蚀液中还包括环氧胶、无机添加剂。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，按重量份计，防蚀液组分中，环氧胶为5~12份、缓蚀剂为1~3份、无机添加剂为1.5~4.5份。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，无机添加剂为石棉、硅藻土、碳酸钙、珍珠岩、菱苦土中的至少一种。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，缓蚀剂还包括对羟基苯甲酸；缓蚀剂中山奈苷衍生物与对羟基苯甲酸的重量比为0.55~1.05：0.85~1.35。

进一步需要说明的是，缓蚀剂的制备方法为：将对羟基苯甲酸置于恒温反应釜中并采用恒温油浴锅加热至220~250℃，在搅拌条件下加入山奈苷衍生物，保持此温度反应2~3h，冷却，得到缓释剂。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，防蚀液的用量为180~250g/m

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，防蚀液的制备方法为：将环氧胶加热至65~75℃，然后加入缓蚀剂、无机添加剂，不断搅拌，得到粘稠状防蚀液。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，内层防腐带为浸泡过防蚀液的无纺布；所述中间层防腐带为浸泡过胶液的无纺布；所述外层防护带为包覆在中间层防腐带表面的无纺布。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，胶液由环氧胶、固化剂制得。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，胶液的制备方法为：将环氧胶与固化剂按重量比为8~12:1进行复配，制得胶液。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，固化剂为水下固化剂。

为了进一步优化防蚀液的防蚀效果，采取的优选措施还包括：在防蚀液中添加0.5~1重量份改性环糊精，其与环氧胶、缓蚀剂、无机填料相互作用，制得防蚀液，将其涂覆在海洋平台复杂节点处的钢结构表面，进一步提高了钢结构的防蚀性能，同时具有优良的抗冲击性能。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，改性环糊精由异甜菊醇改性β-环糊精。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，改性环糊精的制备方法：将β-环糊精与异甜菊醇置于溶剂中，加入催化剂在75~90℃下反应3~5h，反应结束后，干燥，并用去离子水清洗3~5次，干燥，得到改性环糊精。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，β-环糊精为1.75~2.25重量份、异甜菊醇为2.5~4.5重量份、溶剂为80~120重量份、催化剂为0.45~0.85重量份。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，改性环糊精的制备方法：将1.75~2.25重量份β-环糊精与2.5~4.5重量份异甜菊醇溶于80~120重量份溶剂中，然后加0.45~0.85重量份催化剂在室温下搅拌反应2~4h，反应结束后，过滤，滤液用蒸馏水洗涤3~5次，用无水硫酸镁干燥，减压浓缩得到粗产物，纯化，得到改性环糊精。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，溶剂为二甲基亚砜、二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二氨基吡啶中的至少一种。

本发明采用柠檬酸单甘油酯改性山奈苷制得山奈苷衍生物，将其作为防蚀液的成分，其提高了钢结构在盐溶液中的防蚀性能；将钢结构包覆含有山奈苷衍生物防蚀液的防腐带后，使得钢结构在海洋环境中具有优良的防蚀效果，同时提高了钢结构包覆后的抗冲击性能，能够吸收外力，起到一定的缓冲作用，进而对钢结构达到防护的作用。因此，本发明是一种具有优良耐盐腐蚀以及在海洋环境中具有优良防蚀性能的海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，同时包覆后的海洋平台复杂节点处具有较好的抗冲击性能。

附图说明

图1为山奈苷改性前后的红外谱图；

图2为β-环糊精改性前后的红外谱图；

图3为实施例2中钢结构的表面腐蚀形态图；

图4为实施例7中钢结构的表面腐蚀形态图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。本发明实施例中所用药品未特殊说明均为市购。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，海洋平台复杂节点处的钢结构的预处理条件为：将钢结构采用砂纸打磨，直至光亮无蚀痕，然后大量去离子水冲洗，再经无水乙醇超声清洗5~10min，再用去离子水冲洗干净，用吹风机吹干，备用。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，在钢结构表面包覆防腐带的方法为：将表面涂覆防蚀液的钢结构依次包覆内层防腐带、中层防腐带、外层防护带。

进一步需要说明的是，内层防腐带由无纺布在防蚀液中浸泡20~30min；中层防腐带由无纺布在胶液中浸泡15~25min；外层防护带为无纺布；具体地，内层防腐带包覆1~3层，中层防腐带包覆1~2层，外层防护带包覆1~3层。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，缓蚀剂中山奈苷衍生物的制备方法为：将山奈素与柠檬酸单甘油酯溶于溶剂中，然后加入催化剂在室温下搅拌反应，反应结束后，过滤，滤液用蒸馏水洗涤，干燥，减压浓缩，纯化，得到山奈苷衍生物。

进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，山奈素为5.5~10.5重量份、柠檬酸单甘油酯为6.5~15.5重量份、溶剂为120重量份、催化剂为0.75~1.15重量份。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，山奈苷衍生物的制备方法为：将5.5~10.5重量份山奈素与6.5~15.5重量份柠檬酸单甘油酯溶于120重量份溶剂中，然后加0.75~1.15重量份催化剂在室温下搅拌反应2~4h，反应结束后，过滤，滤液用蒸馏水洗涤3~5次，用无水硫酸镁干燥，减压浓缩得到粗产物，将上述粗产物经硅胶柱纯化，得到山奈苷衍生物。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，溶剂为二甲基亚砜、二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。

更进一步需要说明的是，在本发明的一些实施例中，催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二氨基吡啶中的至少一种。

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

山奈苷衍生物的制备方法为：将7.5重量份山奈素与10重量份柠檬酸单甘油酯溶于120重量份二甲基亚砜中，然后加1.05重量份二环己基碳二亚胺在室温下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用蒸馏水洗涤3次，用无水硫酸镁干燥，减压浓缩得到粗产物，将制得的粗产物经硅胶柱纯化，得到山奈苷衍生物。

实施例2：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，包括以下步骤：

提供海洋平台复杂节点处的钢结构，将钢结构采用200、400、800#金相砂纸逐级打磨至光亮无蚀痕，然后大量去离子水冲洗，再经无水乙醇超声清洗5min，再用去离子水冲洗干净，用吹风机吹干，备用；

提供防蚀液，在上述预处理后的钢结构表面涂覆防蚀液，其中防蚀液的用量为180g/m

上述缓蚀剂的制备方法为：将对羟基苯甲酸置于恒温反应釜中并采用恒温油浴锅加热至220℃，在搅拌条件下加入实施例1中的山奈苷衍生物，其中山奈苷衍生物与对羟基苯甲酸的重量比为0.55：1，保持此温度反应2h，冷却，得到缓释剂。

提供防腐带，将无纺布浸泡在上述防蚀液中浸泡25min，使无纺布完全浸润，然后将其包覆在涂覆有防蚀液的钢结构表面，缠绕一层作为内层防腐带；将无纺布在胶液中浸泡在15min，使无纺布完全浸润，然后将其缠绕在内层防腐带表面，形成一层中层防腐带，最后在中层防腐带表面缠绕一层无纺布作为外层防护带。

本实施例中，上述胶液的制备方法为：将环氧胶ES2100（购自厦门韦尔通科技有限公司）与1618固化剂（购自上海尧山实业有限公司）按重量比为10:1搅拌混合均匀，制得胶液。

实施例3：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：防蚀液的用量为220g/m

实施例4：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：防蚀液的制备方法为：按重量份计，将10份环氧胶ES2100（购自厦门韦尔通科技有限公司）加热至70℃，然后加入1.8份缓蚀剂、2.5份碳酸钙，不断搅拌，得到粘稠状防蚀液。

本实施例中缓蚀剂的制备方法同实施例2。

实施例5：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：缓蚀剂中山奈苷衍生物与对羟基苯甲酸的重量比为0.75：1.25，保持此温度反应2h，冷却，得到缓释剂。

实施例6：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：提供防腐带，将无纺布浸泡在上述防蚀液中浸泡30min，使无纺布完全浸润，然后将其包覆在涂覆有防蚀液的钢结构表面，缠绕2层作为内层防腐带；将无纺布在胶液中浸泡在20min，使无纺布完全浸润，然后将其缠绕在内层防腐带表面，形成一层中层防腐带，最后在中层防腐带表面缠绕一层无纺布作为外层防护带。

实施例7：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：缓蚀剂中将山奈苷衍生物替换为山奈苷。

实施例8：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：缓蚀剂中仅含有对羟基苯甲酸。

实施例9：

改性环糊精的制备方法：将2.1重量份β-环糊精与2.5重量份异甜菊醇溶于100重量份二甲基亚砜中，然后加0.65重量份二环己基碳二亚胺在室温下搅拌反应3h，反应结束后，过滤，滤液用蒸馏水洗涤3次，用无水硫酸镁干燥，减压浓缩得到粗产物，经硅胶柱纯化，得到改性环糊精。

实施例10：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：在防蚀液中添加0.5重量份实施例9中的改性环糊精，其他步骤同实施例2。

实施例11：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：在防蚀液中添加1重量份实施例9中的改性环糊精，其他步骤同实施例2。

实施例12：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例7不同的是：在防蚀液中添加0.5重量份实施例9中的改性环糊精，其他步骤同实施例7。

实施例13：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例8不同的是：在防蚀液中添加0.5重量份实施例9中的改性环糊精，其他步骤同实施例8。

实施例14：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例2不同的是：防蚀液中添加0.5重量份β-环糊精，其他步骤同实施例2。

实施例15：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例7不同的是：防蚀液中添加0.5重量份β-环糊精，其他步骤同实施例7。

实施例16：

一种海洋平台复杂节点处的防蚀包覆方法，与实施例8不同的是：防蚀液中添加0.5重量份β-环糊精，其他步骤同实施例8。

结构与性能表征：

1.红外光谱测试：

采用Nicolet 6700型红外光谱仪对改性前后的化合物进行结构表征，采用溴化钾压片法，扫描范围为500-4000cm

图1为山奈苷改性前后的红外谱图；由图1可以看出，山奈苷在1050cm

图2为β-环糊精改性前后的红外谱图；由图2可以看出，在β-环糊精的红外谱图中，3300cm

2.防蚀液防蚀效率测试

测试钢结构试样为冷轧钢板；将其先进行脱脂处理后，依次用蒸馏水、超纯水冲洗至水滴可以在基体表面完全分散且基体表面pH约为7.0，然后用吹风机吹干；将干燥后的冷轧钢结构悬空放入未添加（空白对照组）和添加0.5mg/L防蚀液（实施例2、实施例7、实施例8、实施例10、实施例12、实施例13、实施例14、实施例15、实施例16中的防蚀液）的浓度为10wt%的氯化钠溶液中，在25℃恒温箱中放置72h，然后将钢结构试样取出，依次用超纯水、无水乙醇冲洗吹干，再称量经72h腐蚀后的钢结构试样的质量，根据试样在腐蚀前后的失重，计算试样的腐蚀速率。计算公式如下：

A=（m

式中：A为试样的腐蚀速率，mg/（cm·h）；m

再根据上述计算公式计算出的腐蚀速率来计算防蚀液的防蚀效率，计算公式如下：

B（%）=（r

式中：B为防蚀效率；r

表1 防蚀液对冷轧钢板的腐蚀速率与防蚀效率

由表1可以看出，实施例2中冷轧钢板的腐蚀速率低于2.15mg/（cm·h），防蚀效率高于75%，对比实施例2、实施例7与实施例8，实施例10、实施例12与实施例13，实施例14、实施例15与实施例16，实施例2中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例7-8，防蚀效率高于实施例7-8，实施例10中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例12-13，防蚀效率高于实施例12-13，实施例14中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例15-16，防蚀效率高于实施例15-16；说明采用柠檬酸单甘油酯改性山奈苷制得山奈苷衍生物，将其作为防蚀液的成分，其提高了钢结构在盐溶液中的防蚀性能；实施例10中冷轧钢板的腐蚀速率低于1.3mg/（cm·h），防蚀效率高于86%，对比实施例2、实施例10与实施例14，实施例7、实施例12与实施例15，实施例8、实施例13与实施例16，实施例10中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例2、实施例14，防蚀效率高于实施例2、实施例14，实施例12中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例7、实施例15，防蚀效率高于实施例7、实施例15，实施例13中冷轧钢板的腐蚀速率低于实施例8、实施例16，防蚀效率高于实施例8、实施例16，说明采用异甜菊醇改性β-环糊精制得改性环糊精，将其添加至防蚀液中，其进一步提高了防蚀液对钢结构的耐盐腐蚀效果。

3.钢结构包覆后的防蚀性能测试

采用失重实验法与电连接实验技术测试样品的防蚀性能；失重法为：将试样用分析天平称重后全浸悬挂在模拟的海洋环境中模拟实验2年，实验结束后，将试样清洗，然后称量试样的重量，进而计算钢结构包覆后的防蚀率（%）。采用电连接实验技术能够真实反映实际钢结构的腐蚀发展规律，测得其腐蚀速率（mm/a）。

表2 钢结构包覆后的防蚀性能

由表2可以看出，实施例2中钢结构包覆后的腐蚀速率低于0.001mm/a，防蚀率高于99%，对比实施例2、实施例7与实施例8，实施例10、实施例12与实施例13，实施例14、实施例15与实施例16，实施例2中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例7-8，防蚀率高于实施例7-8，实施例10中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例12-13，防蚀率高于实施例12-13，实施例14中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例15-16，防蚀率高于实施例15-16；说明采用柠檬酸单甘油酯改性山奈苷制得山奈苷衍生物，将其作为防蚀液的成分，其提高了钢结构包覆后在海洋环境中的防蚀性能；实施例10中钢结构包覆后的腐蚀速率0.0003mm/a，防蚀率高于99.8%，对比实施例2、实施例10与实施例14，实施例7、实施例12与实施例15，实施例8、实施例13与实施例16，实施例10中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例2、实施例14，防蚀率高于实施例2、实施例14，实施例12中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例7、实施例15，防蚀率高于实施例7、实施例15，实施例13中钢结构包覆后的腐蚀速率低于实施例8、实施例16，防蚀率高于实施例8、实施例16，说明采用异甜菊醇改性β-环糊精制得改性环糊精，将其添加至防蚀液中，其进一步提高了钢结构包覆后在海洋环境中的防蚀效果，可以对处于海洋环境中的海洋平台复杂节点进行有效的保护。

图3与图4分别为实施例2、实施例7中钢结构的表面腐蚀形态图。由图3可以看出，实施例2中钢结构表面腐蚀较低，且锈斑较少，几乎未出现腐蚀坑；由图4可以看出，实施例7中钢结构表面腐蚀程度高于实施例2，且锈斑较多，出现腐蚀坑，因此，进一步验证了采用柠檬酸单甘油酯改性山奈苷制得山奈苷衍生物，将其作为防蚀液的成分，其提高了钢结构包覆后在海洋环境中的防蚀性能。

4.钢结构包覆后的抗冲击性能测试

按照SY/T 0315-1997测试钢结构包覆后的抗冲击强度，检测电压为18kV。

表3 钢结构包覆后的抗冲击强度

由表3可以看出，实施例2中钢结构包覆后的抗冲击强度高于58kJ/m

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。