CN111809649B - 一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，包括以下流程：上部钢管桩制作、海上现场接桩准备、钢管桩对接、钢管桩焊接和涂装修复；进行钢管桩对接流程时，将上部钢管桩吊起，与下部钢管桩在圆周方向对齐，并使上部钢管桩的纵焊缝与下部钢管桩的纵焊缝错开180°，缓慢下落上部钢管桩，控制上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口的根部隙为10mm、对接坡口错台小于3mm以及上部钢管桩的垂直度；进行钢管桩焊接流程时，采用二氧化碳气体保护焊；进行涂装修复流程时，采用纳米防腐涂料进行防腐施工并包括以下步骤：打磨清理、三次纳米涂料底涂、三次纳米涂料面涂和修补。本发明能为钢管桩实现钻打施工工艺提供可靠的技术支持。

Description

一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺

技术领域

本发明涉及一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺。

背景技术

目前，海上风电的基础大多采用高桩承台基础、单桩基础和导管架基础。高桩承台基础的承台与风电的塔筒之间通过锚栓笼或基础环（塔筒过渡段）连接，承台下布置6～8根钢管桩基础，每根钢管桩的上部采用外径为Ф1900mm、壁厚为28mm的钢管桩，下部采用外径为Ф1700mm、壁厚为28mm的钻孔钢管桩嵌岩，钻孔钢管桩进入中风化层不小于9m，所有钢管桩内均采用C35微膨胀混凝土填芯。

当海上风电的基础处于浅覆盖层时往往存在钢管桩直接打入难以稳桩的问题，钢管桩基础设计的打钻打（Ⅰ型桩）工艺解决了这一困难，即首次打桩以后进行以钢管桩为护筒的嵌岩钻孔施工，对二次打桩所需经过的岩层（即钢管桩最终打入的范围）进行挖方，产生解除二次沉桩的桩内阻力的泄压效果，从而便于二次打桩到位的一种工艺。采取此工艺一般需要搭设用于嵌岩施工的稳桩施工平台，而钻孔施工的传统工艺是钻机抱桩施工，但当覆盖层过于浅和水深浅的时候，钢管桩受入土太少、未入土桩长过长、且高于稳桩施工平台较多、海底冲刷影响，基础的稳桩性能大打折扣，而抱桩式钻机因重心在高处，所以桩顶振动更加剧烈，施工风险较大。由于海上风电施工环境恶劣，满足抱桩施工的稳桩施工平台往往体型巨大且搭设周期很长，对工期、成本、安全、施工技术和设备的要求很高，不利于项目的推进。故而将钢管桩分为两节并采取在海上接桩、防腐工艺，变抱桩钻孔施工改为钻机加设底座放置在稳桩施工平台上施工，钻机的动荷载可以通过稳桩施工平台均匀传递给平台基础，不再施加于一根钢管桩，同时稳桩施工平台的体型可以合理减小，只要确保高于浪溅区即可，稳桩施工平台的辅助桩也不需要打入太深，且因钢管桩分为两节且无钻机抱桩后，稳桩施工平台对钢管桩的稳桩作用加强，施工安全性增加，市场上小桩钻机抱桩型的较少，满足了设备选型的便利。

由于钢管桩的外径大，管壁厚，现场接桩焊接工作量大，质量要求高，施工条件恶劣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，它能为钢管桩实现钻打施工工艺提供可靠的技术支持。

本发明的目的是这样实现的：一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，包括以下流程：上部钢管桩制作、海上现场接桩准备、钢管桩对接、钢管桩焊接和涂装修复；

所述上部钢管桩制作流程包括以下步骤：

步骤一，在厂内依次进行钢板下料、修坡口、卷制和拼焊制作上部钢管桩，所述上部钢管桩的坡口为单边V型坡口，坡口角度为35°；上部钢管桩制作完成后进行油漆作业，上部钢管桩与下部钢管桩对接的坡口位置用胶布粘结保护，不得进行油漆作业；

步骤二，在上部钢管桩的顶部内壁面上对称焊接两个吊耳；

所述海上现场接桩准备流程包括以下步骤：

步骤一，钢管桩对接作业所需设备到位；

步骤二，在现场对需要接长的下部钢管桩进行划线和割桩，先测量桩口切割位置并环形划线，接着在下部钢管桩的外壁上布置切割机轨道，再将管道切割机的磁轮吸附在切割机轨道上沿环形划线进行环形切割，切割完成后要保证桩口水平平顺，再切割下部钢管桩的坡口，下部钢管桩的坡口为单边V型坡口，坡口角度为10°；调整好切割角度10°进行坡口切割，然后采用角磨机打磨切割处的切割熔渣、氧化铁和飞溅，若坡口处有油漆，则采用抛光机打磨油漆，确保坡口上下各150mm的范围内没有油漆，并检验坡口周围是否存在切割缺陷；

步骤三，在下部钢管桩的顶部内壁上安装衬垫，衬垫的厚度为5～6mm；

步骤四，在稳桩施工平台上搭设临时的防风工作间，并在防风工作间外套防风篷布，还在防风篷布上开设两个通风孔，每个通风孔上安装百叶窗，在防风工作间内还设置焊烟净化装置；

所述钢管桩对接流程包括以下步骤：

步骤一，履带吊起吊上部钢管桩，采用两个主吊点和一个辅助吊点起吊，两个主吊点设在上部钢管桩的顶部内壁上的两个吊耳上，辅助吊点设在上部钢管桩的外壁底部；水平吊起上部钢管桩后，主勾上升，副勾下降，逐渐垂直向摆正上部钢管桩，最后主勾的两根钢丝绳共同受力，副勾的钢丝绳不受力，上部钢管桩即摆正；

步骤二，将上部钢管桩吊起，与下部钢管桩在圆周方向对齐，并使上部钢管桩的纵焊缝与下部钢管桩的纵焊缝错开180°，缓慢下落上部钢管桩，控制上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口的根部隙为10mm、上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口错台小于3mm以及上部钢管桩的垂直度满足规范要求后，进行上部钢管桩与下部钢管桩定位焊接；

步骤三，定位焊接后复测上部钢管桩的垂直度是否满足规范要求以及上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口错台误差是否小于3mm，当各个尺寸满足要求后进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接，最后吊钩松钩；

进行所述钢管桩焊接流程时，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，并采用直径为φ1.2mm的药芯焊丝，定位焊接采用跳焊，且焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；

进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接时采取以下A 方法或B方法：

A.由两名焊工对称均匀分布于钢管桩的外侧施焊，该两名焊工沿着钢管桩的外侧同一个方向同时进行分段焊接，第一层焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；第二层焊道至最后一层焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调；第一层焊道要封焊坡口的母材与所述衬垫的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

B.采用焊接小车进行施焊，先在钢管桩的外侧布置轨道，放置好焊接小车，调节好焊接参数进行整圈环形焊接；焊接参数：第一道焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为180～240A，焊接速度S=300～380mm/min；第二道焊道至最后一道焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调，焊接速度不变；第一层焊道要封焊坡口的母材与所述衬垫的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

焊接完成后对焊缝进行磨平处理，并对焊缝进行外观检查，还要对焊缝100%进行超声波检测；对于焊缝质量检测不合格的焊缝缺陷进行返修，对不合格焊缝进行气刨、打磨处理直至无缺陷处；气刨焊缝口时，在焊缝长度方向气刨的长度至少是焊缝缺陷的长度的5倍，气刨焊缝口完成后进行焊缝口补焊，焊缝返修处理的加热及后热技术要求与上部钢管桩和下部钢管桩的对接缝正式焊接时相同，最后再次检测钢管桩焊缝质量直至符合规范要求；

进行涂装修复流程时，采用纳米防腐涂料进行防腐施工，并包括以下步骤：准备工作→钢管桩外搭设施工平台架子→钢管桩外壁打磨清理→三次纳米涂料底涂→三次纳米涂料面涂→质量检查、修补→验收→施工架子平台拆除；

进行钢管桩外壁打磨清理步骤时，设定在上部钢管桩与下部钢管桩对接口的上下各有至少150mm作为涂装区域，采用砂轮对涂装区域按照从上到下的顺序进行打磨，打磨后涂装区域的表面除锈等级达到St2～St3；

进行三次纳米涂料底涂步骤时，底涂施工前确保涂装区域没有水汽存在，钢管桩外的空气湿度也要满足要求；一次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，第一次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次底涂施工，二次底涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂装区域保持干燥后进行三次底涂施工，三次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，施工完成后用热风枪对涂装区域进行风干；三次底涂完成后，底涂干膜的总厚度为250μm；

进行三次纳米涂料面涂施工步骤时，一次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，一次面涂完成后用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次面涂施工，二次面涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次面涂完成后，用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行三次面涂施工，三次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪进行涂刷，施工完成后用热风枪对涂刷部位对涂装区域进行纳米防腐涂料的风干；三次面涂完成后，面涂干膜的总厚度为300μm；

进行质量检查、修补步骤时，采用磁性测厚仪测量底涂干膜和面涂干膜的总厚度在550μm±20μm的范围内；

对未涂装到的部位和破损的部位进行涂装和修补，涂装前先对这些部位进行表面的清洁处理，接着用砂轮打磨这些部位至表面除锈等级达到St3；再采用配置好的纳米防腐涂料进行涂刷，同时控制涂膜的厚度；待防腐涂装完成后24h内先进行防腐涂层的外观目视检查，然后使用磁性测厚仪按照国标规定对涂层干膜的厚度进行测定，对不符合油漆技术规范要求的，根据检测情况进行局部或全面修补。

上述的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，其中，进行所述海上现场接桩准备流程的步骤三时，在下部钢管桩的顶部外壁上还均布焊接若干限位钢板。

上述的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，其中，进行所述涂装修复流程时，采用的纳米防腐涂料的性能指标：体积密度≤1.35g/cm³；抗压强度≥3.0Mpa；抗折强度≥2.0Mpa；体积吸水率≤0.05%；平均温度小于100℃的导热系数≤0.15W/m·K；耐酸性：浸常温40% H₂SO₄×30d，抗压强度保率f_s/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象：耐热性:205℃×4h, 抗压强度保率f_r/f₀≥0.90，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象；耐水性：浸常温水30d，或浸90℃温水15d，抗压强度保率f_sh/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象;

纳米防腐涂料的技术要求如下：

a.强度高，能有效抵抗防腐层的冲刷及溶解，避免长期运行发生脱落和龟裂；

b.耐温性能：耐短时冲击温度为200℃，在-60℃～50℃能够长期运行；

c.耐腐蚀性能：能长期运行在海洋环境中；

d.抗渗性：在酸性介质中具有良好的抗渗透性；

e.耐磨性：在高流速含酸介质冲刷环境下，具有良好的耐磨和耐冲刷性能；

f.附着力：与钢结构之间的附着力不小于10MPa；

g.可修复性：防腐层局部破损后，能在短时间内修复，修复区的性能不会有明显下降；

h.抗老化性能：抗老化性能优越；

i.牢固性：严格保证纳米防腐涂料与钢管桩的外壁之间、纳米防腐涂料与钢结构之间的牢固粘结；

j.低热膨胀系数：当钢管桩部分外壁介质隔断后，空气预热失灵造成的温度突变时，所有外壁纳米防腐涂料均要保证不会因热膨胀损伤而影响正常工作；

k.管桩部分外壁介质冲刷：在介质高流速区，要有有效措施防止纳米防腐涂料被磨损。

本发明的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺具有以下特点：在稳桩施工平台上进行接桩、焊接和防腐施工，能快速方便地实现上部钢管桩和下部钢管桩的对接；在焊接施工时采用单面焊双面成型的焊接工艺，能减少人员进入内壁施工而增加的施工难度，并能更加有利于焊接质量，还能防止因为焊接导致桩身垂直度不符合要求，还能减少人工劳动，缩短工期，降低施工成本，为钢管桩实现打钻打施工工艺提供可靠的技术支持。

附图说明

图1是本发明在进行上部钢管桩制作流程的步骤一时上部钢管桩的坡口的结构示意图；

图2是本发明在进行上部钢管桩制作流程的步骤二时上部钢管桩与吊耳的结构示意图；

图3是本发明在进行海上现场接桩准备流程的步骤二时下部钢管桩的坡口的结构示意图；

图4是本发明在进行海上现场接桩准备流程的步骤三时下部钢管桩与衬垫的连接结构示意图；

图5是本发明在进行海上现场接桩准备流程的步骤四时搭设的防风工作间的主视图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明在进行钢管桩对接流程的步骤一时的状态图；

图8是本发明在进行钢管桩对接流程的步骤二时的状态图。

图9是本发明在进行钢管桩焊接流程时的状态图；

图10是图9中的A-A向视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图10，本发明的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，包括以下流程：上部钢管桩制作、海上现场接桩准备、钢管桩对接、钢管桩焊接和涂装修复。

上部钢管桩制作流程包括以下步骤：

步骤一，在厂内依次进行钢板下料、修坡口、卷制和拼焊制作上部钢管桩10，钢板的厚度与下部钢管桩20的壁厚相同并为28mm；上部钢管桩的坡口101为单边V型坡口，坡口角度为35°（见图1）；上部钢管桩10制作完成后进行油漆作业，与下部钢管桩对接的坡口位置用胶布粘结保护，不得进行油漆作业；

步骤二，在上部钢管桩10的顶部内壁面上对称焊接两个吊耳11（见图2）。

海上现场接桩准备流程包括以下步骤：

步骤一，钢管桩对接作业所需设备到位，设备包括焊机、管道切割机、焊丝和履带吊等；

步骤二，在现场对需要接长的下部钢管桩20进行划线和割桩，先测量下部钢管桩20的桩口切割位置并环形划线，接着在下部钢管桩20的外壁上布置切割机轨道，再将管道切割机的磁轮吸附在切割机轨道上沿环形划线进行环形切割，切割完成后要保证桩口水平平顺，再切割下部钢管桩的坡口201，下部钢管桩的坡口201为单边V型坡口，坡口角度为10°（见图3）；调整好切割角度10°进行坡口切割，然后采用角磨机打磨切割处的熔渣、氧化铁和飞溅；若坡口处有油漆，则采用抛光机打磨油漆，确保坡口上下各150mm的范围内没有油漆，并检验坡口周围是否存在氧化铁、飞溅、熔渣、凹槽等切割缺陷；

步骤三，在下部钢管桩20的顶部内壁上安装衬垫21，衬垫21的厚度为5～6mm（见图4），并在下部钢管桩20的顶部外壁上均布焊接四块限位钢板；

步骤四，在稳桩施工平台30上搭设临时的防风工作间31，并在防风工作间31外套防风篷布（见图5和图6），还在防风篷布上开设两个通风孔，每个通风孔上安装百叶窗；在防风工作间31内还设置焊烟净化装置，确保施工人员的人身安全。

钢管桩对接流程包括以下步骤：

步骤一，履带吊40起吊上部钢管桩，采用两个主吊点和一个辅助吊点起吊，两个主吊点设在上部钢管桩10的顶部内壁上的两个吊耳上，辅助吊点设在上部钢管桩10的外壁底部；水平吊起上部钢管桩10后，主勾上升，副勾下降，逐渐垂直向摆正上部钢管桩10，最后主勾的两根钢丝绳共同受力，副勾的钢丝绳不受力，上部钢管桩10即摆正（见图7）；摆正后才能进行上部钢管桩10与下部钢管桩20的拼焊；

步骤二，将上部钢管桩10吊起，与下部钢管桩20在圆周方向对齐，并使上部钢管桩10的纵焊缝与下部钢管桩20的纵焊缝错开180°，缓慢下落上部钢管桩10，控制上部钢管桩10与下部钢管桩20的对接坡口的根部隙为10mm、上部钢管桩10与下部钢管桩20的对接坡口错台小于3mm以及上部钢管桩10的垂直度均满足规范要求后（见图8），进行上部钢管桩与下部钢管桩定位焊接；由于上部钢管桩的顶部外壁上均布设有四块限位钢板，便于调整上部钢管桩的位置和固定，防止上部钢管桩晃动；

步骤三，定位焊接后复测上部钢管桩的垂直度是否满足规范要求以及上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口错台是否小于3mm，当各个尺寸满足要求后进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接，最后吊钩松钩；

进行钢管桩焊接流程时，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，并采用型号为GFL-12、直径为φ1.2mm的药芯焊丝，定位焊接时采用跳焊，且焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；

进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接时是在钢管桩的外侧操作并采取以下A 方法或B方法：

A.由两名焊工对称均匀分布于钢管桩的外侧施焊，该两名焊工沿着钢管桩的外侧同一个方向同时进行分段焊接，第一层焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；第二层焊道至最后一层焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调；第一层焊道要封焊坡口的母材与衬垫21的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

B.采用焊接小车进行施焊，先在钢管桩的外侧布置轨道，放置好焊接小车，调节好焊接参数进行整圈环形焊接；焊接参数：第一道焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为180～240A，焊接速度S=300～380mm/min；第二道焊道至最后一道焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调，焊接速度不变；第一层焊道要封焊坡口的母材与衬垫21的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

焊接完成后对焊缝进行磨平处理，并对焊缝进行外观检查，要求焊缝外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与母材间要平滑过渡，且无不允许出现的气孔、夹渣、焊瘤、弧坑、裂纹、根部收缩等缺陷；焊缝表面光洁、无毛刺；还要对焊缝100%进行超声波检测；对于焊缝质量检测不合格的焊缝缺陷要进行返修，对不合格焊缝进行气刨、打磨处理直至无缺陷处；气刨焊缝口时，在焊缝50长度方向气刨60的长度至少是焊缝缺陷501的长度的5倍（见图9和图10），气刨焊缝口完成后进行焊缝口补焊，焊缝返修处理的加热及后热技术要求与上部钢管桩和下部钢管桩的对接缝正式焊接时相同，最后再次检测钢管桩焊缝质量直至符合规范要求。

进行涂装修复流程时，采用纳米防腐涂料进行防腐施工，纳米防腐涂料的性能指标：体积密度≤1.35g/cm³；抗压强度≥3.0Mpa；抗折强度≥2.0Mpa；体积吸水率≤0.05%；平均温度小于100℃的导热系数≤0.15W/m·K；耐酸性：浸常温40% H₂SO₄×30d，抗压强度保率f_s/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象：耐热性:205℃×4h, 抗压强度保率f_r/f₀≥0.90，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象；耐水性：浸常温水30d，或浸90℃温水15d，抗压强度保率f_sh/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象。

纳米防腐涂料的技术要求如下：

a.强度高，能有效抵抗防腐层的冲刷及溶解，避免长期运行发生脱落和龟裂；

b.耐温性能：耐短时冲击温度为200℃，在-60℃～50℃能够长期运行；

c.耐腐蚀性能：能长期运行在海洋环境中；

d.抗渗性：在酸性介质中具有良好的抗渗透性；

e.耐磨性：在高流速含酸介质冲刷环境下，具有良好的耐磨和耐冲刷性能；

f.附着力：与钢结构之间的附着力不小于10MPa；

g.可修复性：防腐层局部破损后，能在短时间内修复，修复区的性能不会有明显下降；

h.抗老化性能：抗老化性能优越；

i.牢固性：严格保证纳米防腐涂料与钢管桩的外壁之间、纳米防腐涂料与钢结构之间的牢固粘结；

j.低热膨胀系数：当钢管桩部分外壁介质隔断后，空气预热失灵造成的温度突变时，所有外壁纳米防腐涂料均要保证不会因热膨胀损伤而影响正常工作；

k.管桩部分外壁介质冲刷：在介质高流速区，要有有效措施防止纳米防腐涂料被磨损。

涂装修复流程包括以下步骤：准备工作→钢管桩外搭设施工平台架子→钢管桩外壁打磨清理→三次纳米涂料底涂→三次纳米涂料面涂→质量检查、修补→验收→施工架子平台拆除；

进行钢管桩外壁打磨清理步骤时，设定在上部钢管桩与下部钢管桩对接口的上下各有至少150mm作为涂装区域，采用砂轮对涂装区域的表面按照从上到下的顺序进行打磨，打磨后涂装区域的表面除锈等级达到St2～St3；

进行三次纳米涂料底涂步骤时，底涂施工前确保涂装区域没有水汽存在，钢管桩外的空气湿度也要满足要求；一次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，第一次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次底涂施工，二次底涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂装区域保持干燥后进行三次底涂施工，三次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，施工完成后用热风枪对涂装区域进行风干；底涂涂层要连续、均匀、平整、无颗粒、无流挂，符合SH/T3022-2011的相关要求，三次底涂完成后，底涂干膜的总厚度为250μm；

进行三次纳米涂料面涂施工步骤时，一次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，一次面涂完成后用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次面涂施工，二次面涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次面涂完成后，用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行三次面涂施工，三次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪进行涂刷，施工完成后用热风枪对涂刷部位对涂装区域进行纳米防腐涂料的风干；面涂涂层要连续、均匀、平整、无颗粒、无流挂，符合SH/T3022-2011的相关要求，三次面涂完成后，面涂干膜的总厚度为300μm；

进行质量检查、修补步骤时，采用磁性测厚仪测量底涂干膜和面涂干膜的总厚度在550μm±20μm的范围内；

对未涂装到的部位和破损的部位进行涂装和修补，涂装前先对这些部位进行表面的清洁处理，除去水、油污和异物，接着用砂轮打磨这些部位至表面除锈等级达到St3；再采用配置好的纳米防腐涂料进行涂刷，涂刷时注意对周围区域涂层的保护，并避免干喷或喷雾现象产生，同时控制涂膜的厚度；待防腐涂装完成后24h内先进行防腐涂层的外观目视检查，表面要均匀、无气泡及无裂缝，然后使用磁性测厚仪按照国标规定对底涂干膜和面涂干膜的厚度进行测定，对不符合油漆技术规范要求的，根据检测情况进行局部或全面修补。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，包括以下流程：上部钢管桩制作、海上现场接桩准备、钢管桩对接、钢管桩焊接和涂装修复；其特征在于，

所述上部钢管桩制作流程包括以下步骤：

步骤一，在厂内依次进行钢板下料、修坡口、卷制和拼焊制作上部钢管桩，所述上部钢管桩的坡口为单边V型坡口，坡口角度为35°；上部钢管桩制作完成后进行油漆作业，上部钢管桩与下部钢管桩对接的坡口位置用胶布粘结保护，不得进行油漆作业；

步骤二，在上部钢管桩的顶部内壁面上对称焊接两个吊耳；

所述海上现场接桩准备流程包括以下步骤：

步骤一，钢管桩对接作业所需设备到位；

步骤二，在现场对需要接长的下部钢管桩进行划线和割桩，先测量桩口切割位置并环形划线，接着在下部钢管桩的外壁上布置切割机轨道，再将管道切割机的磁轮吸附在切割机轨道上沿环形划线进行环形切割，切割完成后要保证桩口水平平顺，再切割下部钢管桩的坡口，下部钢管桩的坡口为单边V型坡口，坡口角度为10°；调整好切割角度10°进行坡口切割，然后采用角磨机打磨切割处的切割熔渣、氧化铁和飞溅，若坡口处有油漆，则采用抛光机打磨油漆，确保坡口上下各150mm的范围内没有油漆，并检验坡口周围是否存在切割缺陷；

步骤三，在下部钢管桩的顶部内壁上安装衬垫，衬垫的厚度为5～6mm；

步骤四，在稳桩施工平台上搭设临时的防风工作间，并在防风工作间外套防风篷布，还在防风篷布上开设两个通风孔，每个通风孔上安装百叶窗，在防风工作间内还设置焊烟净化装置；

所述钢管桩对接流程包括以下步骤：

步骤一，履带吊起吊上部钢管桩，采用两个主吊点和一个辅助吊点起吊，两个主吊点设在上部钢管桩的顶部内壁上的两个吊耳上，辅助吊点设在上部钢管桩的外壁底部；水平吊起上部钢管桩后，主勾上升，副勾下降，逐渐垂直向摆正上部钢管桩，最后主勾的两根钢丝绳共同受力，副勾的钢丝绳不受力，上部钢管桩即摆正；

步骤二，将上部钢管桩吊起，与下部钢管桩在圆周方向对齐，并使上部钢管桩的纵焊缝与下部钢管桩的纵焊缝错开180°，缓慢下落上部钢管桩，控制上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口的根部隙为10mm、上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口错台小于3mm以及上部钢管桩的垂直度满足规范要求后，进行上部钢管桩与下部钢管桩的定位焊接；

步骤三，定位焊接后复测上部钢管桩的垂直度是否满足规范要求以及上部钢管桩与下部钢管桩的对接坡口错台误差是否小于3mm，当各个尺寸满足要求后进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接，最后吊钩松钩；

进行所述钢管桩焊接流程时，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，并采用直径为φ1.2mm的药芯焊丝，定位焊接采用跳焊，且焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；

进行上部钢管桩与下部钢管桩的对接缝正式焊接时采取以下A 方法或B方法：

A.由两名焊工对称均匀分布于钢管桩的外侧施焊，该两名焊工沿着钢管桩的外侧同一个方向同时进行分段焊接，第一层焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为200～250A；第二层焊道至最后一层焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调；第一层焊道要封焊坡口的母材与所述衬垫的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

B.采用焊接小车进行施焊，先在钢管桩的外侧布置轨道，放置好焊接小车，调节好焊接参数进行整圈环形焊接；焊接参数：第一道焊道的焊接电压为25～28V，焊接电流为180～240A，焊接速度S=300～380mm/min；第二道焊道至最后一道焊道的焊接电流和焊接电压根据现场实际进行微调，焊接速度不变；第一层焊道要封焊坡口的母材与所述衬垫的连接处，然后逐道、逐层累焊到填满坡口；

焊接完成后对焊缝进行磨平处理，并对焊缝进行外观检查，还要对焊缝100%进行超声波检测；对于焊缝质量检测不合格的焊缝缺陷进行返修，对不合格焊缝进行气刨、打磨处理直至无缺陷处；气刨焊缝口时，在焊缝长度方向气刨的长度至少是焊缝缺陷的长度的5倍，气刨焊缝口完成后进行焊缝口补焊，焊缝返修处理的加热及后热技术要求与上部钢管桩和下部钢管桩的对接缝正式焊接时相同，最后再次检测钢管桩焊缝质量直至符合规范要求；

进行涂装修复流程时，采用纳米防腐涂料进行防腐施工，并包括以下步骤：准备工作→钢管桩外搭设施工平台架子→钢管桩外壁打磨清理→三次纳米涂料底涂→三次纳米涂料面涂→质量检查、修补→验收→施工架子平台拆除；

进行钢管桩外壁打磨清理步骤时，设定在上部钢管桩与下部钢管桩对接口的上下各有至少150mm作为涂装区域，采用砂轮对涂装区域按照从上到下的顺序进行打磨，打磨后涂装区域的表面除锈等级达到St2～St3；

进行三次纳米涂料底涂步骤时，底涂施工前确保涂装区域没有水汽存在，钢管桩外的空气湿度也要满足要求；一次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，第一次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次底涂施工，二次底涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次底涂完成后，用热风枪对涂装区域进行风干；涂装区域保持干燥后进行三次底涂施工，三次底涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，施工完成后用热风枪对涂装区域进行风干；三次底涂完成后，底涂干膜的总厚度为250μm；

进行三次纳米涂料面涂施工步骤时，一次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，一次面涂完成后用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行二次面涂施工，二次面涂施工时也采用滚筒、毛刷和喷枪对涂装区域进行纳米防腐涂料的涂刷，二次面涂完成后，用热风枪对涂刷部位进行风干；涂刷部位保持干燥后进行三次面涂施工，三次面涂施工时采用滚筒、毛刷和喷枪进行涂刷，施工完成后用热风枪对涂刷部位对涂装区域进行纳米防腐涂料的风干；三次面涂完成后，面涂干膜的总厚度为300μm；

进行质量检查、修补步骤时，采用磁性测厚仪测量底涂干膜和面涂干膜的总厚度在550μm±20μm的范围内；

对未涂装到的部位和破损的部位进行涂装和修补，涂装前先对这些部位进行表面的清洁处理，接着用砂轮打磨这些部位至表面除锈等级达到St3；再采用配置好的纳米防腐涂料进行涂刷，同时控制底涂干膜和面涂干膜的厚度；待防腐涂装完成后24h内先进行防腐涂层的外观目视检查，然后使用磁性测厚仪按照国标规定对底涂干膜和面涂干膜的厚度进行测定，对不符合油漆技术规范要求的，根据检测情况进行局部或全面修补。

2.根据权利要求1所述的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，其特征在于，进行所述海上现场接桩准备流程的步骤三时，在下部钢管桩的顶部外壁上还均布焊接若干限位钢板。

3.根据权利要求1所述的海上风电基础钢管桩的海上接桩防腐工艺，其特征在于，进行所述涂装修复流程时，采用的纳米防腐涂料的性能指标：体积密度≤1.35g/cm³；抗压强度≥3.0Mpa；抗折强度≥2.0Mpa；体积吸水率≤0.05%；平均温度小于100℃的导热系数≤0.15W/m·K；耐酸性：浸常温40% H₂SO₄×30d，抗压强度保率f_s/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象：耐热性:205℃×4h, 抗压强度保率f_r/f₀≥0.90，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象；耐水性：浸常温水30d，或浸90℃温水15d，抗压强度保率f_sh/f₀≥0.95，外观无腐蚀、裂纹、膨胀和剥落现象;

纳米防腐涂料的技术要求如下：

a.强度高，能有效抵抗防腐层的冲刷及溶解，避免长期运行发生脱落和龟裂；

b.耐温性能：耐短时冲击温度为200℃，在-60℃～50℃能够长期运行；

c.耐腐蚀性能：能长期运行在海洋环境中；

d.抗渗性：在酸性介质中具有良好的抗渗透性；

e.耐磨性：在高流速含酸介质冲刷环境下，具有良好的耐磨和耐冲刷性能；

f.附着力：与钢结构之间的附着力不小于10MPa；

g.可修复性：防腐层局部破损后，能在短时间内修复，修复区的性能不会有明显下降；

h.抗老化性能：抗老化性能优越；

i.牢固性：严格保证纳米防腐涂料与钢管桩的外壁之间、纳米防腐涂料与钢结构之间的牢固粘结；

j.低热膨胀系数：当钢管桩部分外壁介质隔断后，空气预热失灵造成的温度突变时，所有外壁纳米防腐涂料均要保证不会因热膨胀损伤而影响正常工作；

k.管桩部分外壁介质冲刷：在介质高流速区，要有有效措施防止纳米防腐涂料被磨损。

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