創(chuàng)建試驗(yàn)與檢測(cè)先進(jìn)平臺(tái) 促進(jìn)防腐與防污技術(shù)發(fā)展
——鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所

鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所(青島鋼研納克檢測(cè)防護(hù)技術(shù)有限公司)成立于1975年，隸屬于中國鋼研科技集團(tuán)，專業(yè)從事環(huán)境腐蝕研究與實(shí)驗(yàn)以及防腐防污技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、工程施工及服務(wù)。研究開發(fā)的陰極保護(hù)技術(shù)及產(chǎn)品、船舶及海洋平臺(tái)電解防污技術(shù)及產(chǎn)品、電解制氯技術(shù)和成套裝置等廣泛應(yīng)用于海洋工程、港工設(shè)施、船舶平臺(tái)、埋地管線及能源電力、石油化工、市政等多個(gè)領(lǐng)域。常年承擔(dān)國家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目等國家科研項(xiàng)目。

—— 國家水環(huán)境腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站組長單位 —— 國家大氣腐蝕網(wǎng)站重點(diǎn)站

—— 擁有3個(gè)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站—— 國家鋼鐵材料分析測(cè)試中心青島實(shí)驗(yàn)室

—— 建有海水腐蝕/大氣腐蝕的數(shù)據(jù)庫—— 具有建設(shè)部頒發(fā)的防腐保溫工程專業(yè)承包貳級(jí)資質(zhì)

—— 擁有達(dá)到國際領(lǐng)先水平的綜合性海水腐蝕試驗(yàn)設(shè)施和先進(jìn)的測(cè)試儀器與裝置

1 平臺(tái)建設(shè)

中國船級(jí)社耐蝕鋼實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可證書

鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所(以下簡稱海腐所)建設(shè)有海水腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)、海洋大氣曝曬場(chǎng)及鹽湖腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)等室外實(shí)驗(yàn)條件，配備有海流計(jì)、海水介質(zhì)測(cè)試儀、氣象綜合測(cè)試系統(tǒng)等完備的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件測(cè)量設(shè)備?？蓾M足海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)以及鹽湖區(qū)等不同海洋環(huán)境下材料的腐蝕試驗(yàn)要求。同時(shí)擁有適于海洋水環(huán)境和大氣環(huán)境腐蝕試驗(yàn)的各項(xiàng)室內(nèi)模擬腐蝕加速設(shè)備，包括周浸腐蝕試驗(yàn)箱、鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱和高流速海水腐蝕試驗(yàn)裝置等水環(huán)境模擬腐蝕加速設(shè)備；以及SO2腐蝕試驗(yàn)箱、氙燈老化試驗(yàn)箱等大氣環(huán)境模擬腐蝕加速設(shè)備。配備有齊全的2273電化學(xué)綜合測(cè)試儀、多通道自動(dòng)記錄電偶腐蝕計(jì)、微機(jī)控制慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)、各類涂層分析檢測(cè)儀等分析測(cè)試儀器。

經(jīng)過3年多堅(jiān)持不懈的努力，于2013年成功研制了符合國際海事組織IMO標(biāo)準(zhǔn)的貨油艙上甲板耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了IMO標(biāo)準(zhǔn)耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的突破和全套裝備的國產(chǎn)化。2013年4月，海腐所貨油艙耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室通過了CMA和CNAS認(rèn)證。2014年4月，通過了中國船級(jí)社試驗(yàn)?zāi)芰φJ(rèn)證，正式具備為各類耐蝕鋼產(chǎn)品進(jìn)行IMO標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性能認(rèn)證的第三方檢測(cè)資質(zhì)。

2 代表性研究成果

材料海洋環(huán)境腐蝕綜合評(píng)價(jià)技術(shù)通過海洋環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn)，可獲得材料在實(shí)際海洋全浸區(qū)、潮差區(qū)、飛濺區(qū)及大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)；通過室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)，可在較短時(shí)間內(nèi)獲得材料在模擬海洋環(huán)境下的腐蝕數(shù)據(jù)。海腐所綜合運(yùn)用海洋環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn)技術(shù)及室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗(yàn)技術(shù)，以長期大量的腐蝕數(shù)據(jù)積累為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代分析手段，獲得了材料在海洋環(huán)境中耐腐蝕性能的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，研究開發(fā)了多項(xiàng)材料在海洋環(huán)境中的腐蝕試驗(yàn)方法和腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)，制定了GB 5776-2005《金屬材料在表面海水中常規(guī)暴露試驗(yàn)方法》等國家標(biāo)準(zhǔn)，其中“材料大氣腐蝕及規(guī)律性研究”和“鋼鐵材料及其制品大氣腐蝕數(shù)據(jù)積累、規(guī)律和共享服務(wù)”分獲機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)；“冰凍海域全壽命周期的橋梁結(jié)構(gòu)耐久性關(guān)鍵技術(shù)研究”獲公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；近年來與海軍裝備研究院等海軍單位合作開展了30余項(xiàng)在役、在建、在研裝備的腐蝕防護(hù)課題的試驗(yàn)研究，為各類型號(hào)的艦體及艦上的管路、設(shè)備等提供防腐蝕設(shè)計(jì)科研成果，為保證艦船裝備的設(shè)計(jì)壽命和正常維護(hù)提供了理論保障?！靶滦蜌鈮|登陸艇防腐蝕關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用”獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

海洋大氣環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn) 海水環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn) 海洋環(huán)境綜合評(píng)價(jià)技術(shù)在海灣大橋的應(yīng)用

海洋平臺(tái)外加電流陰極保護(hù)及延壽技術(shù)我國自升式鉆井平臺(tái)升降裝置多采用液壓插樁式和齒條/齒輪箱式結(jié)構(gòu)，樁腿與船體間隙狹小，犧牲陽極保護(hù)方式受到限制，須采取外加電流腐蝕控制方式。海腐所自2005年始開展外加電流陰極保護(hù)技術(shù)與成套設(shè)備研制，2006年第一套設(shè)備在中油海5號(hào)平臺(tái)獲得應(yīng)用。2007年～2010年，依據(jù)國家科技支撐計(jì)劃《海洋工程復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)腐蝕控制監(jiān)測(cè)技術(shù)及示范工程》，進(jìn)一步完善并形成了自升式鉆井平臺(tái)外加電流陰極保護(hù)技術(shù)及成套設(shè)備。該技術(shù)與設(shè)備在中油海5、6、7和8號(hào)及勝利4、5、7和10號(hào)等數(shù)10個(gè)自升式海洋平臺(tái)成功應(yīng)用。2012年，海腐所“自升式平臺(tái)外加電流腐蝕控制技術(shù)” 通過山東省科技廳項(xiàng)目成果鑒定，達(dá)到國際先進(jìn)水平。導(dǎo)管架平臺(tái)外加電流陰極保護(hù)延壽技術(shù)是海腐所研究開發(fā)的又一項(xiàng)處于國內(nèi)絕對(duì)領(lǐng)先地位的新技術(shù)，可以滿足渤海海域任一導(dǎo)管架平臺(tái)腐蝕控制需要。該成套設(shè)備最大工作水深可達(dá)200 m，并開發(fā)了多種形式的單套設(shè)備發(fā)生電流達(dá)600 A外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了我國在役導(dǎo)管架平臺(tái)工作海域的全覆蓋。目前，該成套設(shè)備已進(jìn)行了近2年的實(shí)海工程應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，成套技術(shù)水平、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可與國際同類產(chǎn)品相媲美。

安裝外加電流陰極保護(hù)成套設(shè)備的中油海8號(hào)平臺(tái) 針對(duì)在役導(dǎo)管架平臺(tái)開發(fā)的兩種外加電流陰極保護(hù) 用輔助陽極單元

耐蝕鋼檢測(cè)參數(shù)自動(dòng)記錄儀

油輪耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)技術(shù)油輪貨油艙傳統(tǒng)的防腐保護(hù)方法是對(duì)貨油艙進(jìn)行涂層保護(hù)。日本最早提出了用不需涂層保護(hù)的耐蝕鋼制造貨油艙，以降低油船的建造、維護(hù)周期及成本。2010年5月，國際海事組織(IMO)MSC289(87)號(hào)決議通過《原油油船貨油艙防腐保護(hù)替代方法性能標(biāo)準(zhǔn)》，原油油船貨油艙使用耐蝕鋼成為貨油艙涂層保護(hù)的惟一替代方案。為了確保耐蝕鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，IMO標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了耐蝕鋼的性能指標(biāo)，并嚴(yán)格規(guī)定了其耐蝕性的檢測(cè)方法。掌握IMO標(biāo)準(zhǔn)貨油艙耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)技術(shù)，不僅能為國產(chǎn)耐蝕鋼研發(fā)和生產(chǎn)提供檢測(cè)技術(shù)支持，也是耐蝕鋼產(chǎn)品認(rèn)證和推廣的必備條件。目前，貨油艙耐蝕鋼腐蝕檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室已開始為鞍鋼等大型鋼鐵企業(yè)的第一代耐蝕鋼產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)腐蝕性能的認(rèn)證服務(wù)，這也是我國首批進(jìn)行IMO標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的耐蝕鋼產(chǎn)品。

濱海電廠管道陰極保護(hù)

濱海電廠腐蝕污損控制技術(shù)濱海電廠一般采用海水作為循環(huán)水，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)管道及設(shè)備的腐蝕及生物污損。1987年，海腐所開發(fā)了防腐防污雙防控制技術(shù)，20多年來，通過不斷研究完善及工程應(yīng)用，于1992年獲冶金部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。隨后又開展了電廠大型循環(huán)水泵陰極保護(hù)優(yōu)化技術(shù)、小口徑海水管道外加電流保護(hù)技術(shù)、濱海電廠防腐及防污調(diào)研等研究工作，開發(fā)了復(fù)合雙參比電極、線性輔助陽極等配套產(chǎn)品，其中“濱海電廠防腐防污綜合治理”獲2003年度教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。自1987年以來，先后完成了5大發(fā)電公司及國華電力等數(shù)10個(gè)濱海電廠的防腐防污工程項(xiàng)目，同時(shí)為上海電氣、哈電站、西北電力設(shè)計(jì)院等承擔(dān)的國外濱海電廠項(xiàng)目提供技術(shù)支持和產(chǎn)品配套，推動(dòng)了我國濱海電廠防腐防污技術(shù)的發(fā)展。隨著國家對(duì)環(huán)境要求的提高，部分濱海電廠采用海水二次循環(huán)，自2005年始，海腐所針對(duì)濱海電廠特大型海水冷卻塔開展了結(jié)構(gòu)材料及防腐蝕研究，先后完成了國華寧海發(fā)電廠、西南電力設(shè)計(jì)院、西北電力設(shè)計(jì)院及河北電力勘察設(shè)計(jì)院等的相關(guān)研究課題，形成了海水冷卻塔結(jié)構(gòu)材料及防腐蝕成套技術(shù)，其中參與的“13 000 m2海水冷卻塔研究及應(yīng)用”獲2011年度國家能源科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

管線陰極保護(hù)技術(shù)施工

油氣管道陰極保護(hù)與雜散電流防護(hù)技術(shù)為延長油氣管道的使用壽命，通常采用管道涂層及陰極保護(hù)聯(lián)合保護(hù)措施。1996年始，海腐所承擔(dān)了國內(nèi)山西省地市間天然氣管網(wǎng)、河北省地市天然氣管網(wǎng)、山東省地市天然氣管網(wǎng)、華南藍(lán)天長輸航油管道等大量典型長輸管道的陰保工作。目前主要承擔(dān)新奧燃?xì)?、中國燃?xì)?、港華燃?xì)?、華潤燃?xì)獾瘸鞘泄芫W(wǎng)陰極保護(hù)項(xiàng)目。由于地理因素的限制，采用高性能涂層管道不可避免的穿越公共走廊，遭受土壤中沿規(guī)定路徑之外途徑流動(dòng)的雜散電流的影響日益突出，它能在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致管道腐蝕穿孔。另外，雜散電流也會(huì)干擾管道現(xiàn)有陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致管道上犧牲陽極的極性逆轉(zhuǎn)，加速管道防腐層的剝離，甚至還會(huì)危及管道操作人員的人身安全。為此，針對(duì)直流雜散電流的干擾，主要采用強(qiáng)制排流站或?qū)艿涝嘘幈Ｏ到y(tǒng)進(jìn)行極性升級(jí)改造等措施來抵消雜散電流的影響；對(duì)于交流雜散電流的干擾，主要采用比管道電位負(fù)的金屬材料安裝成接地地床或者使用固態(tài)去耦合器與其它金屬接地裝置串聯(lián)等措施抵消。所開發(fā)的雜散電流排流防護(hù)技術(shù)已成功應(yīng)用于珠三角某天然氣長輸管道、華南某干線機(jī)場(chǎng)的長輸和機(jī)坪航油管道、華東某城市高壓燃?xì)夤艿?、湖南某長輸天然氣長輸管道等項(xiàng)目。

石油裝置腐蝕調(diào)查與評(píng)估

石油化工裝置、設(shè)備、管道腐蝕監(jiān)檢測(cè)及綜合治理技術(shù)石油化工上中下游涵蓋了油氣田、集輸系統(tǒng)、長輸管線及儲(chǔ)罐等儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、化工裝置等。針對(duì)不同的系統(tǒng)、不同的腐蝕環(huán)境，海腐所開展了針對(duì)性腐蝕監(jiān)檢測(cè)技術(shù)及綜合治理技術(shù)研究。針對(duì)油氣田油井管及套管的腐蝕，研究開發(fā)了專用犧牲陽極保護(hù)裝置；針對(duì)原油儲(chǔ)罐罐底沉積水變成大量沉積油泥的狀況，研究開發(fā)了油泥環(huán)境中保持電流效率的犧牲陽極等。長輸管線管道完整性管理越來越顯示出安全運(yùn)行的重要性，但完整性管理離不開專業(yè)大數(shù)據(jù)的支持；海腐所在外防腐層檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用、管道沿線土壤腐蝕系統(tǒng)性評(píng)估及雜散電流現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)檢測(cè)技術(shù)及排流技術(shù)等領(lǐng)域作了大量的研究和數(shù)據(jù)積累，并先后應(yīng)用到超過1 000 km的油氣埋地管道的監(jiān)檢測(cè)項(xiàng)目中。結(jié)合停工檢修期開展定期、不定期的腐蝕調(diào)查與評(píng)估，結(jié)合對(duì)特定部位的失效分析，尋找早期發(fā)現(xiàn)石油化工裝置安全隱患的有效途徑。先后完成了中石化、中石油、中海油多套裝置的腐蝕調(diào)查與評(píng)估工作，針對(duì)石化裝置中腐蝕特別嚴(yán)重的水冷交換設(shè)備，研發(fā)了涂層加專用犧牲陽極保護(hù)的解決方案，經(jīng)多個(gè)煉化企業(yè)推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。

3 成果及合作交流

海腐所現(xiàn)有職工80余人，各類研究技術(shù)人員60余人，國家“千人計(jì)劃”專家1人，教授級(jí)高工2人，高級(jí)工程師15人，二級(jí)以上建造師12人，注冊(cè)咨詢師1人。近年來獲國家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)16項(xiàng)，其中獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲得專利21項(xiàng)，其中發(fā)明專利10項(xiàng)；主持及參與制定國家標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)；出版和參與編寫專著各2部；發(fā)表論文400余篇。相繼與美國金屬學(xué)會(huì)、英國涂料協(xié)會(huì)、日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)、瑞典腐蝕研究所等建立了學(xué)術(shù)交流和專家互訪機(jī)制，參加了法國第六屆鈦合金會(huì)議、國際腐蝕大會(huì)、亞太腐蝕大會(huì)、NACE東亞與太平洋地區(qū)研討會(huì)及國際海洋工程腐蝕防護(hù)研討會(huì)等國際性專業(yè)會(huì)議，與各國代表進(jìn)行廣泛的接觸和交流。其中與法國腐蝕研究所在“特種金屬材料腐蝕與防護(hù)”領(lǐng)域開展了5年的合作，與日本冶金株式會(huì)社合作開展了為期10年的“超耐蝕材料水環(huán)境中腐蝕行為研究”項(xiàng)目。同時(shí)加強(qiáng)與國內(nèi)大專院校、設(shè)計(jì)部門、科研部門及企業(yè)的聯(lián)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，助推我國海洋材料防腐與防污技術(shù)快速發(fā)展。