我國海洋防腐產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展

楊 瑾

（山東社會科學(xué)院海洋經(jīng)濟(jì)研究所 青島266071）

我國海洋防腐產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展

楊 瑾

（山東社會科學(xué)院海洋經(jīng)濟(jì)研究所 青島266071）

在我國建設(shè)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)的同時，海洋腐蝕也在無時無刻威脅著海洋工程、船舶等的安全。文章通過對我國海洋腐蝕狀況的分析及海洋工程防腐技術(shù)研發(fā)、實(shí)用的報道，提出在浪花飛濺區(qū)防腐刻不容緩以及我國海洋防腐產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展。

海洋經(jīng)濟(jì)；防腐涂料；海洋腐蝕；浪花飛濺區(qū)

2011年中旬，世界上最長的跨海大橋——山東高速膠州灣大橋已通過交工驗(yàn)收通車。膠州灣大橋工程自開工建設(shè)以來，海水腐蝕是建設(shè)技術(shù)最大的難題之一，橋體浸入水中的部分極易被海水腐蝕，而大橋所處海域含鹽量是國內(nèi)其他跨海大橋含鹽度的2倍。支撐大橋的5 127根樁基及大橋的橋體為克服海水腐蝕，采取了一系列我國自行研發(fā)的海洋防腐技術(shù)及海洋防腐涂料，這些防腐技術(shù)及涂料的使用，確保了大橋的設(shè)計基準(zhǔn)期為100年。

1 浪花飛濺區(qū)防腐刻不容緩

浪花濺起，銀珠雪沫，美不勝收。然而，正是這柔弱無骨的碧海波濤，卻成為當(dāng)今海洋工程結(jié)構(gòu)的頭號殺手。據(jù)國際權(quán)威統(tǒng)計，全球每年由于全部腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民生產(chǎn)總值的3%左右，據(jù)此估算，2010年我國的全部腐蝕損失超過1萬億元人民幣。由于海水中含有大量的鹽類，是一種強(qiáng)電解質(zhì)溶液，造成的海洋腐蝕損害情況極為嚴(yán)重。每年我國在全部腐蝕損失中，海洋產(chǎn)業(yè)腐蝕的損失約占相當(dāng)大的一部分比例。海洋工程結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)的腐蝕控制、監(jiān)測和維護(hù)工作的優(yōu)劣直接關(guān)系到我國海洋工程建設(shè)的百年大計。

海洋腐蝕事故觸目驚心。1980年3月，在北海大?？品扑箍擞吞镒鳂I(yè)的亞歷山大·基定德號鉆井平臺，在海浪的反復(fù)沖擊下，5根巨大樁腿中的D號樁腿因6根撐管先后斷裂，萬余噸重的平臺在25min內(nèi)傾倒，123人遇難，造成近海石油鉆探史上罕見的災(zāi)難。調(diào)查表明，此次事故是腐蝕疲勞所致。美國東部的一座鐵橋，由于應(yīng)力腐蝕開裂而塌落在俄亥俄河中，46人喪生……

我國的海洋腐蝕損害情況也不容樂觀。在我國部分地區(qū)水利程工、港口工程的腐蝕情況較為嚴(yán)重，如華南地區(qū)18座海岸碼頭、引橋使用7～25年，腐蝕破壞占89%；國內(nèi)22座使用年限在7～15年的混凝土水閘，腐蝕破壞占56%；使用年限在23年的61座混凝土水閘，腐蝕破壞占87%。我國南方城市湛江港于1956年建成了一座碼頭，建成后于1963年對其進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)橋底部分有順筋裂縫，雖然于次年進(jìn)行了一次修補(bǔ)，但使用20年后發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕更為嚴(yán)重，底板混凝土因鋼筋銹蝕而大面積脫落，因碼頭耐久性的嚴(yán)重不足以及碼頭繼續(xù)向前位移可能會導(dǎo)致的安全問題，而不得不予以拆除。

這些屹立在蔚藍(lán)大海中、甚至成為海上一景的龐然大物通常都擁有著一個共同的特點(diǎn)——由鋼鐵或鋼筋混凝土打造的“鋼軀鐵干”。然而在海洋溫和的表面下，卻是一個十分嚴(yán)峻的自然腐蝕環(huán)境，一道道美麗飛濺的浪花竟成為“吃金屬的老虎”。海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命一般為幾十年甚至上百年，這些重大工程設(shè)施如果不能得到很好的腐蝕防護(hù)，將導(dǎo)致巨大的腐蝕破壞和經(jīng)濟(jì)損失。

據(jù)專家介紹：從腐蝕的角度看，海洋環(huán)境在縱向上分為海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海洋潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū)5個不同區(qū)帶。國內(nèi)外科學(xué)研究和工程實(shí)踐表明，在各種腐蝕區(qū)帶中，位于浪花飛濺區(qū)部位的鋼鐵和鋼筋混凝土工程設(shè)施腐蝕破壞最為嚴(yán)重。我們曾做過一個實(shí)驗(yàn)，在這樣的環(huán)境中放一塊鐵片，它受腐蝕的速度是陸地上的3～10倍。這是因?yàn)樵谶@一區(qū)域海水飛濺、干濕交替，氧的供應(yīng)最充分。同時，光照和浪花沖擊破壞金屬的保護(hù)膜，造成腐蝕最為強(qiáng)烈。由于鋼鐵及鋼筋混凝土設(shè)施在海洋環(huán)境中的腐蝕很不均勻，在浪花飛濺區(qū)腐蝕的深度最為嚴(yán)重，一般為每年0.3～0.5mm，最高可達(dá)1mm，約是全浸區(qū)的3～5倍。一旦在這個區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕破壞，那么整個設(shè)施的承載能力就會大大下降，使用壽命大大縮短，極大地影響著安全生產(chǎn)，導(dǎo)致設(shè)施提前報廢。在浪花飛濺區(qū)的腐蝕是最大的安全隱患，如不采取有效防腐措施，及時防腐修補(bǔ)，可使海洋工程毀于一旦。

2 海洋防腐科技研發(fā)新進(jìn)展

中國科學(xué)院海洋研究所是我國海洋防腐蝕行業(yè)的科研機(jī)構(gòu)，侯保榮院士已從事海洋腐蝕與防護(hù)研究工作40余年，是研究海洋防腐界唯一的院士，在海洋腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域取得了突出的科學(xué)成就。據(jù)他介紹：面對海洋腐蝕，如何開展必要的防護(hù)和控制措施，中國科學(xué)院海洋研究所早在50年前就開始了防腐蝕技術(shù)的研究。目前隊(duì)伍不斷擴(kuò)大，成果不斷增加，承擔(dān)著國家“十一五”支撐計劃，重點(diǎn)進(jìn)行海洋構(gòu)筑物的腐蝕防護(hù)研究，解決在浪花飛濺區(qū)腐蝕最嚴(yán)重的問題。2007年，侯院士作為首席科學(xué)家承擔(dān)了“海洋工程結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕控制技術(shù)及應(yīng)用”科技部支撐計劃項(xiàng)目，聯(lián)合國內(nèi)20余家高校、科研單位和企業(yè)共同研究解決浪花飛濺區(qū)的嚴(yán)重腐蝕問題，并做出了多項(xiàng)示范工程。2011年2月，該項(xiàng)目通過了專家組驗(yàn)收。

海洋工程結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕控制技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目，是以我國海洋石油平臺、海港碼頭和跨海大橋等重大海洋工程設(shè)施為研究對象，通過科研院所、高等院校和企業(yè)的聯(lián)合攻關(guān)，研究現(xiàn)役和新建鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施的浪花飛濺區(qū)腐蝕防護(hù)與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)、腐蝕檢測技術(shù)、腐蝕安全性評價和壽命預(yù)測技術(shù)以及腐蝕損傷數(shù)據(jù)庫與數(shù)字仿真技術(shù)，從而顯著提高海洋重大工程設(shè)施的腐蝕防護(hù)和控制技術(shù)水平，建立了海洋工程設(shè)施浪花飛濺區(qū)腐蝕風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。項(xiàng)目旨在為我國重大海洋工程建設(shè)和工程設(shè)施腐蝕控制提供技術(shù)支撐和保障，同時帶動一批相關(guān)海洋防腐蝕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。針對海洋環(huán)境中腐蝕最為嚴(yán)重的鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)，該課題建立了浪花飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)礦脂復(fù)層包覆防護(hù)技術(shù)，分礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護(hù)罩4層配套形成了一個完整的技術(shù)體系，并成功應(yīng)用于青島海灣大橋，像一個“盔甲”一樣保護(hù)著大橋［1］。

包覆防腐蝕技術(shù)不但用于新建海洋工程，還可用于海洋工程的腐蝕修補(bǔ)。專家說：“包覆防腐蝕技術(shù)和牙醫(yī)補(bǔ)牙很像，就是先把破洞磨掉，然后在洞內(nèi)填補(bǔ)上材料。在外面包裹上一層‘烤瓷牙’。這樣做，就具有長效經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果，對暴露于浪花飛濺區(qū)部位的鋼鐵設(shè)施，包括各種重腐蝕區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土設(shè)施，如跨海大橋、鉆采平臺和港口碼頭等具有廣泛的效用，而且至少能用30年”。

該防護(hù)體系已有3項(xiàng)國家發(fā)明專利，一項(xiàng)實(shí)用新型專利于2009年獲得國家專利局的授權(quán)證書，從而使該防護(hù)技術(shù)得到國家法律的保護(hù)。制定了防護(hù)產(chǎn)品的制造、品質(zhì)檢驗(yàn)等5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，形成了一套完整的防護(hù)方案和施工工藝。該技術(shù)表面處理簡單，施工方便，可帶水施工，綠色環(huán)保，適用于規(guī)則和不規(guī)則形狀鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)修復(fù)。

該課題組的科研人員還成功開發(fā)了低成本、低表面處理要求的混凝土涂層防護(hù)涂料，在青島膠州灣大橋、日照港煤碼頭及原油碼頭、深圳大鏟灣集裝箱碼頭、廈門海滄大橋等國家重大工程設(shè)施完成了9項(xiàng)示范工程，防腐保護(hù)面積達(dá)5萬m2余；建立了犧牲陽極陰極保護(hù)材料、鋼筋混凝土專用防護(hù)涂料、浪花飛濺區(qū)防腐蝕使用的礦脂帶、礦質(zhì)防腐蝕膏及防蝕保護(hù)罩等3條生產(chǎn)線。

該項(xiàng)目針對海洋工程結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)所面臨的腐蝕防護(hù)和監(jiān)檢測問題開展了系統(tǒng)的研究，分別在腐蝕防護(hù)、監(jiān)檢測與評價、腐蝕數(shù)據(jù)庫建立等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，項(xiàng)目編制完成了標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范23項(xiàng)；獲得國內(nèi)專利授權(quán)22項(xiàng)；已經(jīng)發(fā)表了10余本專著和幾百篇論文；通過對項(xiàng)目的研究，凝聚和培養(yǎng)了一支高水平的海洋工程腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的科技隊(duì)伍。

3 海洋防腐產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展新契機(jī)

現(xiàn)代的腐蝕控制技術(shù)并不同于人們簡單理解的“除銹”。作為一門專業(yè)學(xué)科，腐蝕控制已有著現(xiàn)代化的作業(yè)機(jī)械和嚴(yán)格的作業(yè)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于建筑工程、航天航空、儲罐管道、水利電力和醫(yī)藥衛(wèi)生等各個領(lǐng)域。

人們最熟悉的海洋防腐，可能就是漁船的保護(hù)了。我們經(jīng)?？梢钥吹揭恍O船的底部黏滿了很多海蠣子、海藻等生物，這會使得船體增加自身重量，增大船舶航行時的前行摩擦阻力，降低航行速度，也就增加了船舶動力燃料的消耗。近年來，已經(jīng)研究出一種新型的低毒涂料，可謂是“環(huán)境友好型”的，既可實(shí)現(xiàn)對海蠣子的“精確打擊”，消滅附著在其上的幼蟲，又不傷害其他生物，不污染海水。這只是用作船外殼的防腐涂料［1］。

侯保榮院士說：“從目前世界防腐蝕技術(shù)的發(fā)展來看，有25%～40%的腐蝕損失是可以避免的”。他表示，在國家擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的大環(huán)境下，我國的防腐蝕產(chǎn)業(yè)遵循“綠色防腐”“科學(xué)防腐”的原則，對減少腐蝕造成的國民經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)資源節(jié)約、提高資源利用率方面可大有作為。

海洋涂料的兩大基礎(chǔ)系列產(chǎn)品是海洋防污涂料與海洋防腐涂料。按防腐對象材質(zhì)和腐蝕機(jī)理的不同，海洋防腐涂料可分為海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料和非鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要包括船舶涂料、集裝箱涂料、海上橋梁和碼頭鋼鐵設(shè)施、輸油管線、海上平臺等大型設(shè)施的防腐涂料。非鋼結(jié)構(gòu)海洋防腐涂料主要包括海洋混凝土構(gòu)造物防腐涂料和其他防腐涂料。

我國海洋防腐、防污涂料的開發(fā)從“四一八”船舶涂料攻關(guān)起步至今，歷經(jīng)兩代人的艱苦奮斗，目前已經(jīng)開發(fā)出一些海洋防腐、防污涂料的品種，主要集中在青島、上海、大連、天津、常州、廣州及廈門等幾家油漆廠生產(chǎn)。近年來，雖然我國建立了一些質(zhì)量管理監(jiān)督機(jī)構(gòu)，但整體技術(shù)水平仍落后于先進(jìn)國家，高端的產(chǎn)品生產(chǎn)依靠國外。目前我國海洋防腐涂料市場呈現(xiàn)十分激烈的競爭態(tài)勢，國外大涂料公司的合資或獨(dú)資企業(yè)幾乎占領(lǐng)了我國海洋涂料的主要市場。在海洋防腐、防污涂料的船舶涂料領(lǐng)域，全球十大船舶涂料公司在2003年就已全部進(jìn)駐中國，并建有生產(chǎn)基地。

4 “藍(lán)色經(jīng)濟(jì)”催生防腐涂料市場

“十二五”期間海洋開發(fā)上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，沿海各地區(qū)掀起發(fā)展“藍(lán)色經(jīng)濟(jì)”的高潮。隨著我國藍(lán)色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國將在下面幾個方面推動海洋防腐涂料市場的快速增長。

4.1 船舶和集裝箱制造業(yè)

我國2010年造船已達(dá)到2000多萬t，趕上或超過韓國、日本，成為世界第一造船大國。涂料在造船中的費(fèi)用僅次于鋼板。在集裝箱制造方面，我國現(xiàn)已崛起成為世界上最大的集裝箱出口國，占據(jù)了全球集裝箱吞吐量的1／3。2010年我國集裝箱產(chǎn)銷量約為256萬TEU，市場占有率達(dá)95%以上，連續(xù)18年蟬聯(lián)世界第一集裝箱產(chǎn)銷大國。

4.2 跨海大橋的興建

隨著海洋開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為海洋開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施的跨海大橋和臨海大橋?qū)⒉粩嘈陆āＨ?，寧波杭州灣大橋、青島膠州灣大橋等，目前國內(nèi)主要有近10座跨海大橋。這些海洋構(gòu)造物都需要有較長的防腐年限，這將為海洋防腐涂料帶來巨大市場。

4.3 海上石油平臺及海底管線建設(shè)

我國正在服役的海洋石油平臺約有160多座，同時大量船舶及海底輸油管線為海上石油開采服務(wù)。而且我國在未來5年內(nèi)，將投資500多億元在渤海建設(shè)50個采油平臺，1 100口生產(chǎn)油井。

4.4 沿海港口的興建

預(yù)計將來的5～10年內(nèi)，我國每年都將投入300億～400億元進(jìn)行沿海港口建設(shè)，這將為海洋防腐涂料帶來數(shù)10億元的市場，將有效地刺激海洋防腐涂料市場的快速增長。

在我國，海洋混凝土防腐涂料則處于起步階段?；炷磷鳛橐环N非金屬材料廣泛地應(yīng)用于跨海橋梁和沿海工程中，并且在海水中的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。所以，在海洋條件下使用的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該加以保護(hù)，以延長其使用壽命，以達(dá)到建筑物的“持久性”。國家海洋局和交通部已經(jīng)決定對在建和待建的海洋工程中的混凝土涂覆專用保護(hù)涂料，研發(fā)海洋混凝土防腐涂料將是我國海洋防腐涂料的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

除此之外防腐涂料還將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：①品種由單一轉(zhuǎn)向多功能。開發(fā)出許多性能優(yōu)良的高溫防腐、抗靜電、高彈性、無毒等多功能防腐涂料。②檔次由傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)向環(huán)保型。用節(jié)能、低耗、環(huán)保型的防腐涂料替代傳統(tǒng)的溶劑型防腐涂料已勢在必行。③防腐技術(shù)由專用性轉(zhuǎn)向適應(yīng)性。

我國的涂料防腐過去是以防銹、耐油、耐溫為主，專用性較強(qiáng)。隨著涂料防腐技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用適應(yīng)性引起了人們更多的重視：一是要施工方便，著色性好，適應(yīng)性強(qiáng)，不受設(shè)備結(jié)構(gòu)、形狀的限制，重涂和修復(fù)方便，費(fèi)用低；二是可與其他防腐措施配合使用，獲得較好的防腐效果。

2010年11 月，“海洋防腐蝕產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”在青島舉行了正式簽約儀式，聯(lián)盟的成立標(biāo)志著青島市在“十二五”期間將努力打造從海洋科研、工程示范、產(chǎn)業(yè)化基地為主線的海洋防腐科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈［2］。力爭到“十二五”末，青島市海洋防腐產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值突破20億元，海洋腐蝕損失減少200億元，國內(nèi)市場占有率超過40%，爭取各類科研經(jīng)費(fèi)過億元。該聯(lián)盟的簽約標(biāo)志著我國海洋工程設(shè)施表面防護(hù)技術(shù)研究基地在逐漸形成。

近年來，我國海洋經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，海洋腐蝕的防護(hù)已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中亟須解決的重要課題。隨著我國沿海各地藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)，“十二五”期間，全國將在海洋資源開發(fā)、海上交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域建設(shè)大量的基礎(chǔ)性設(shè)施、船舶及海洋工程裝備，由此催生了海洋防腐產(chǎn)業(yè)巨大的市場需求。作為涂料市場重要組成部分的海洋防腐涂料也將快速發(fā)展著，預(yù)計在2012年，我國海洋防腐涂料市場規(guī)模可超過100億元。

［1］鞏合生.貼“面膜”不讓海蠣子爬滿船底，穿“外套”防止浪花傷海灣大橋［N］.青島晚報，2011－04－12（A4）.

［2］廖洋.浪花飛濺區(qū)防腐刻不容緩四載攻關(guān)終獲累累碩果［N］.科學(xué)時報，2011－03－05（A3）.