海洋工程建設是一項比較特殊的作業工程,施工作業中極易受到腐蝕性環境的影響。由于海洋環境的獨特性,使得腐蝕很容易發生。海水含鹽量很高,氧含量充足,并且海水中有著大量的微生物,這些都使得海洋腐蝕現象加劇,所以腐蝕現象很嚴重。海洋工程中使用的材料體系眾多,包括鋼鐵材料、鋼筋混凝土結構、復合材料等。從使用量上看,鋼鐵、鋼筋混凝土用量最大。就腐蝕防護技術而言,多種防護技術在不同材料上都可應用。每種施工作業材料都有其自身的特性,彼此之間存在著較大的差異。所以對于船舶與海洋工程進行防腐蝕技術的創新是極為重要的。
1 海洋工程結構與船舶的腐蝕防護現狀與趨勢
1.1 復雜的海洋環境
眾所周知,海洋環境是極其復雜的一種自然環境,依據目前船舶與海洋工程建設而言,防腐蝕技術是其海洋環境工程比較重要的一項技術。雖然在一定程度上我們對防腐蝕技術進行了深入的研究與分析,但是從客觀因素變化來講,仍不能很好地指導于船舶與海洋工程的建設,其腐蝕現象依舊比較嚴重。按照我國劃分的環境腐蝕等級,最嚴重的一類是海洋腐蝕,因為海水飛沫中的鹽分含量特別大。船舶和海洋工程結構處于海洋的深處,一定會面臨著大量腐蝕,影響到設備的使用效果和壽命,以至于船舶和海洋工程結構的可靠性與安全性遭受巨大的挑戰,特別需要增強船舶與海洋工程結構的技術水平,尋找到性能更好的防腐材料,讓海洋中設備的安全性及可靠性得到全面保障。近年來,隨著國家經濟建設的不斷創新與發展,人們生活質量的逐漸提高,對其船舶與海洋工程建設的發展也越來越突顯,并投入了大量的人力、物力增強了船舶與海洋工程建設的可持續發展。但不可否認的是,船舶與海洋工程建設并不是一項簡單的施工作業,而是一個相對比較復雜的作業工程。尤其是在某些重要問題上更是需要進行深入研究。如鋼結構的防腐蝕問題以及金屬材料的使用問題,這些都將是影響船舶與海洋工程發展的關鍵問題。
1.2 防腐蝕現狀
1.2.1 海洋工程
海洋工程是一項比較大的工程作業,其施工作業環境存在多種影響腐蝕性的因素,下面從鋼結構的角度出發,針對不同施工作業環境特點可以將其進行四種分類。主要體現在:
一是海泥區
。海泥區的腐蝕性因素主要是海泥區的土壤能夠對海洋工程起到一定的腐蝕作用。在進行海洋工程作業時,海泥區的土壤由于鹽分較高和其他腐蝕性成分較多通過滲透的方式則對海洋建筑物構成了一定影響和威脅;
二是海水浸沒區。
這個區域鋼結構的施工特點主要是此環節作業施工必須長期處于海水中進行作業,這就會引發由于鋼結構在海水中浸泡太久而極易受到腐蝕,最終影響鋼結構的使用。
三是浪濺區。
由于這個區域的海水氧氣比較充足,在氧化作用的影響下,海浪與泥沙則會將鋼結構的建筑物的外層進行用力的沖刷和破壞,這個過程則是加速了建筑物的腐蝕速度。
四是海洋大氣區。
在這個區域運行的海洋工程設備要面對濕度較大且含鹽量高的大氣環境,非常容易發生電解質反應,推動電化學腐蝕的發生,通常在海洋大氣區長期運行的鋼結構裝備比內陸同緯度地區運行時會發生速度快四倍以上的腐蝕。
1.2.2 船舶防腐
船舶本身結構復雜龐大,嚴酷的海洋環境使船舶極易腐蝕。船舶易腐蝕部位主要有船殼、船體上層建筑、管路、壓載艙等。每個部分因其所處腐蝕環境的不同,腐蝕特性也有所差別,腐蝕類型呈多樣性。浸入水下的船體部分除了海水的侵蝕外,還應考慮波浪沖刷和生物附著對船體腐蝕的影響;水線區域的船體受浪花飛濺和陽光曝曬的影響,處于供氧充分、干濕交替的易腐蝕環境,又有漂浮物的沖擊,遭受腐蝕較為嚴重。
在海平面以上由于海水的蒸發形成含有大量鹽分的大氣環境,鹽霧會沾染到船舶表面,在船體表面上生成一層電解液薄膜,使水面以上的部分船殼和上層建筑遭受腐蝕的侵襲。管路在船舶的各個部位都有分布,因管材不同,腐蝕介質不同,使得管路的腐蝕復雜多樣,電偶腐蝕、沖刷腐蝕、縫隙腐蝕等都有體現。船舶的壓載水艙處于干濕交替的環境下,而且結構復雜清潔維護不方便,也是腐蝕比較嚴重的部位。另外由于船上供電或電焊時產生漏電,船體變成一個巨大的陽極也會產生大規模的腐蝕。
2 船舶與海洋工程防腐蝕技術措施
從某種意義上來講船舶與海洋工程中極為重要的則是防腐蝕技術的創新與完善。通過改善材料與環境之間的外界條件來增強建筑物在施工作業中的抗腐蝕性能力。主要考慮到的因素有原材料自身的化學性質、外界環境以及原材料在水中的變化以及環境之間的影響。考慮到以上因素所以在進行防腐蝕技術時要結合上述因素,進行相關防腐蝕技術的檢測,在確保安全及使用壽命不受到任何影響的前提下進行有效的防腐蝕操作。
2.1 防腐蝕涂料的使用
涂料是船舶和海洋結構腐蝕控制的首要手段。海洋涂料分為海洋防腐涂料和海洋防污涂料兩大類。按防腐對象材質和腐蝕機理的不同,海洋防腐涂料又可分為海洋鋼結構防腐涂料和非鋼結構防腐涂料。海洋鋼結構防腐涂料主要包括船舶涂料、集裝箱涂料、海上橋梁涂料和碼頭鋼鐵設施、輸油管線、海上平臺等大型設施的防腐涂料; 非鋼結構海洋防腐涂料則主要包括海洋混凝土構造物防腐涂料和其他防腐涂料。
2.2 防污涂料的使用
在船舶與海洋工程建設中使用防污涂料的目的主要是為了確保各建筑物與船舶的表面光滑、清潔。不被船舶海底或是海洋各種生物而污染,最終影響了船舶與海洋建筑物的正常使用。防污涂料主要是依靠防污劑來實現。一般情況下主要是有氧化亞銅、氯化鋅等毒料,但隨著我國對于生態環境以及環境污染等問題的逐漸重視,現階段污染環境較大的防污原料已經被停止使用,相關部門及專業人士已經在積極研究更加適合于船舶與海洋工程的防污試劑,并在一定程度上取得了較好的成績。但是由于海洋生物附著的機理比較復雜,且能夠產生污損的生物種類繁多,所以還有大量的研究工作要做。目前主要是集中在抑制生物和材料的接觸上,減少附著的發生。防污涂料的壽命已經有了一個提升,但是仍然需要研發,改善防污材料的性能和使用壽命,并且要實現環保,不污染環境。
2.3 耐腐蝕材料的選用
從某種意義上來講,耐腐蝕性材料有很多種。但在船舶與海洋工程建設中主要是以鋼結構為主進行施工作業的原材料,所以如何提高鋼結構的耐腐蝕性就變得尤為重要。現階段鋼結構的類型也是比較廣泛的,主要有高分子材料、耐海水腐蝕鋼、鈦合金等幾種類型。從船舶與海洋工程的結構上看,選取的原材料鋼結構性質最好是金屬性質的。通過調整鋼結構金屬的化學成分和改變其金屬屬性,便可以大大提高鋼的耐腐蝕性,此外,還可以在金屬表面鍍金一層具有耐腐蝕效果的膜,來降低耐腐蝕性表面的反應速度。
2.4 外表面改性與處理
船舶與海洋工程因施工環境特點所決定,基本上均是在海上進行施工作業的。這就給各零部件防腐蝕性效果提出了更高的要求。如管件、閥門、帶腔體等結構相對比較復雜的零部件在進行施工作業時,在其內部進行防腐蝕作業是一項比較困難的事情。所以這就需要相關作業人員從其他方面進行創新與完善,可以通過提升材料自身等級來加強防腐蝕作業的效果,另一方面可以增強表面結構的改性和處理,通過專業的化學方式改變原有材料的化學成分和結構特性,進而提升零部件的抗腐蝕能力。,船舶與海洋工程項目作為我國國民經濟的基礎項目在整個經濟發展過程中所起到的作用是不言而喻的。尤其是近年來各種新興技術的層出不窮及廣泛應用更是對船舶與海洋工程建設提出了較高的要求。如何在激烈的市場競爭中創造更有價值也是對船舶與海洋工程提出的又一挑戰。對于船舶與海洋工程而言,本身則是一項高產出、高附加值、高風險、高技術、高投入的工程,所以在整個工程建設中如何確保工程的安全性以及日后使用的可靠性是重中之重。
作為船舶與海洋從業者要不斷增強自身對于施工作業及原材料使用的研究分析,同時可以針對防腐蝕技術借鑒國外先進的技術并結合我國發展現狀創新出符合我國船舶與海洋發展的防腐蝕技術。這樣才能從根本上降低成本,推動我國船舶與海洋工程的可持續發展,才能創造更多的經濟價值和造福于社會。
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