海洋飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕技術(shù)分析

秦明君，張 雨，袁 磊（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

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海洋飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕技術(shù)分析

秦明君，張 雨，袁 磊
（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

摘 要：由于海洋環(huán)境苛刻，在海洋中的基礎(chǔ)設(shè)施鋼鐵等金屬材料與周圍環(huán)境中的介質(zhì)產(chǎn)生的一系列化學(xué)反應(yīng)而受到嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。由于飛濺區(qū)在海洋鋼結(jié)構(gòu)的特殊區(qū)域位置，所受腐蝕的程度最為嚴(yán)重，以及在造成實(shí)際使用當(dāng)中的喪失防腐蝕保護(hù)措施的能力。本文就海洋鋼結(jié)構(gòu)的飛濺區(qū)所面臨的腐蝕現(xiàn)象及防腐蝕技術(shù)進(jìn)行粗略的描述。

關(guān)鍵詞：飛濺區(qū)；海洋鋼結(jié)構(gòu)；防腐蝕技術(shù)

0　引言

目前我國(guó)正大力拓展海洋資源的開發(fā)和利用，許多海上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷的出現(xiàn)，港口碼頭、跨海大橋、海洋采油平臺(tái)、燈標(biāo)等大量興建，大批的金屬材料也被投入利用。在實(shí)際的投入使用過(guò)程中，這些金屬材料面臨海洋特殊環(huán)境條件下空前絕后的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，位于海洋環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施與海洋環(huán)境中的其它物質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，使得海洋鋼結(jié)構(gòu)承受著一系列的腐蝕損害。因浪花飛濺區(qū)所處的特殊位置，鋼結(jié)構(gòu)受到多種因素干擾，如表面長(zhǎng)時(shí)間的與海水接觸、干濕交替、接觸海洋面積范圍大以及巨大浪花沖擊等，對(duì)不具備鈍化特性的鋼材來(lái)說(shuō)，該區(qū)域是海洋設(shè)施材料被腐蝕情況最嚴(yán)重和防腐蝕措施最容易失效的區(qū)域。鑒于未來(lái)海洋資源的開發(fā)利用工作可持續(xù)發(fā)展，實(shí)施海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的保護(hù)措施，有著十分重要的意義。

1　飛濺區(qū)腐蝕的現(xiàn)象

一般海洋鋼結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)海洋環(huán)境特點(diǎn)分為五個(gè)區(qū)域，既大氣區(qū)、飛濺區(qū)、海泥區(qū)、潮位區(qū)、浸泡區(qū)［1］。飛濺區(qū)的取值范圍在平均海水潮位以上海浪能夠?yàn)R浸到的區(qū)域，通常飛濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)表面會(huì)受到海浪不間斷的更新以及持續(xù)的飛濺。飛濺區(qū)不僅會(huì)受到海鹽以及海水等周圍環(huán)境中物質(zhì)的腐蝕，同時(shí)還會(huì)受到日光強(qiáng)弱、大氣風(fēng)化、溫度濕度等大范圍的地理環(huán)境因素影響。除此之外，飛濺區(qū)的下部還有會(huì)受到來(lái)自月球引力作用下的潮汐影響。

受海水的稀釋影響，通常飛濺區(qū)的位置都會(huì)大量的海鹽粒子運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間的浸泡以及干濕條件的頻繁變換，都會(huì)對(duì)飛濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)引來(lái)腐蝕效果。飛濺區(qū)受腐蝕的程度以及速度都要大于其它區(qū)域，在不同的海域以及海水潮位，相同的腐蝕位置高于潮位的飛濺區(qū)。這是因?yàn)楹Ｋc大氣的氧氣交替產(chǎn)生的作用，該區(qū)域的氧供應(yīng)最為充足，氧化作用得到了極大發(fā)揮，從而促發(fā)海洋鋼結(jié)構(gòu)的銹化。同時(shí)海浪不間隙的有力濺打，破壞了鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜，使得腐蝕情況加重加深。

鋼結(jié)構(gòu)在飛濺區(qū)不同時(shí)間不同水平位置都會(huì)受到不同程度的腐蝕，在飛濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)中被腐蝕的現(xiàn)象有以下幾種：

腐蝕面勻：其主要特點(diǎn)是：海洋鋼機(jī)構(gòu)的表層受到均勻的腐蝕程度、腐蝕面積。和其它表層產(chǎn)生的腐蝕狀況不同的是，該腐蝕情況被腐蝕的區(qū)域通常在陰陽(yáng)兩極難分軒輊的地方。

任意性腐蝕：海洋鋼機(jī)構(gòu)表層有局部點(diǎn)上的或稍微有些許面積的腐蝕被稱作為任意性腐蝕，其隨機(jī)特點(diǎn)造成腐蝕情況的不可預(yù)判，給防腐蝕保護(hù)帶來(lái)較大的影響［2］。通常產(chǎn)生這種腐蝕情況的發(fā)生是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)表層受來(lái)自不同環(huán)境的各類物質(zhì)以及環(huán)境條件所造成的，如海水飄浮類雜物中的金屬，以及太陽(yáng)輻射的穿透。

縫隙腐蝕：海洋鋼結(jié)構(gòu)由于材料的特殊性，在海洋中靠海水與大氣中的氧來(lái)維持鈍性狀態(tài)，對(duì)縫隙腐蝕極強(qiáng)的敏感性，極大提高縫隙腐蝕情況發(fā)生的概率。

沖擊腐蝕：海洋鋼結(jié)構(gòu)其材料特性不僅對(duì)縫隙腐蝕敏感，同時(shí)也對(duì)海水水流的的沖擊激化也具有極強(qiáng)的敏感性。在海水流速達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生快速銹化的作用導(dǎo)致腐蝕。在海水湍急的情形時(shí)，往往會(huì)有氣體被卷入海水中形成氣泡，在高速流動(dòng)下對(duì)海洋鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的沖擊力給保護(hù)層造成破壞，從而受到?jīng)_擊性的腐蝕。

氣泡腐蝕：在海水氣壓低于海水本身溫度時(shí)，容易產(chǎn)生海水氣泡，海水活動(dòng)性高流動(dòng)性強(qiáng)，會(huì)造成氣泡的循環(huán)產(chǎn)生。海水氣泡在受到大氣壓壓縮時(shí)破裂，不斷對(duì)海洋鋼結(jié)構(gòu)表層造成反復(fù)的抨擊，促使鋼結(jié)構(gòu)表層的壓制性損害，結(jié)構(gòu)上的碎片被海水中的電解質(zhì)解化成新的鐵化物，暴露在腐蝕性的介質(zhì)中。由此可見(jiàn)海水中的氣泡腐蝕對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的破壞往往是在機(jī)體性能上，同時(shí)造成腐蝕損壞，這種破壞往往會(huì)形成鋼結(jié)構(gòu)表層的腐蝕面呈蜂窩狀。

2　 防腐蝕技術(shù)分析

海洋飛濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于嚴(yán)峻的腐蝕環(huán)境中，其后期維護(hù)作業(yè)的難度系數(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)都極大，大大提高了維護(hù)的成本價(jià)格，所以在防腐蝕的技術(shù)工藝上，嚴(yán)格規(guī)定只能使用高性能的防腐涂料。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)材料的海洋設(shè)施的防腐蝕作業(yè)首先是底層涂漆，對(duì)底漆的要求是：與基材之間的吸附性粘合力強(qiáng)，防銹能力強(qiáng)，并且要具備良好防腐功能。

底層涂漆通常有環(huán)氧目鋅和無(wú)機(jī)富鋅，鋅粉主要有兩個(gè)作用，一是對(duì)陰極保護(hù)作用，二是鋅的腐蝕產(chǎn)物比較穩(wěn)定且能起到封閉、堵塞鋼結(jié)構(gòu)基材漆膜孔隙的作用。含鋅的涂料還有著較強(qiáng)的附著力，與其它涂料的粘合性具有配合作用。另外轉(zhuǎn)化型帶銹底漆是一種對(duì)表面處理要求不高的涂料，選擇它作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象是考慮海洋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境差、海岸空氣濕度大、鋼鐵材料表面處理后容易返銹。以上三種涂料，都在海洋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施防腐技術(shù)上得到廣泛使用，其中轉(zhuǎn)化型帶銹底漆表面處理和施工工藝要求都不高，但其只是作為長(zhǎng)期海洋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施防腐蝕用的基本涂料。中層涂料的防腐蝕作用決定了海洋鋼結(jié)構(gòu)的壽命，由此可見(jiàn)它的重要性。中層涂漆要求防滲透能力強(qiáng)、綜合防腐蝕能力強(qiáng)（耐鹽堿，耐電離等），具有較高的硬度，以及附著力，以及柔韌性、抗沖擊例。中層涂漆絕大部分采用的是環(huán)氧系涂料，其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有良好的屏蔽性和陰極保護(hù)性，與其它涂層配合具有極強(qiáng)的防腐蝕能力，已在海洋鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕中得到廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用，面漆是指在底層漆和中層漆提供一個(gè)保護(hù)層，抑制水汽及化學(xué)活性電離子的滲入，還具有抗沖擊性、抗老化性和抗溶解性。鑒于目前海洋飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕狀況，已經(jīng)形成不可避免的建設(shè)發(fā)展現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)涂層技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)更為先進(jìn)的涂料以及更為有效的涂漆操作，為現(xiàn)在和未來(lái)海洋鋼結(jié)構(gòu)的提供更好的防腐蝕保護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)：

［1］侯保榮.海洋鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕防護(hù)技術(shù)［J］.中國(guó)材料進(jìn)展，2014（01）：26-31.

［2］張彥軍，韓文禮，白玉潔等.海洋鋼結(jié)構(gòu)飛濺區(qū)防腐蝕技術(shù)現(xiàn)狀［J］.全面腐蝕控制，2012（05）：8-10.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.014