海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护技术探析.pdf
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1、109技术应用与研究引言海洋是一种特殊的自然资源,在我国的国家发展战略国策中,大力开发海洋资源,推动蓝色经济发展,实现对海洋资源有效保护与和平利用也是至关重要的内容。在海洋资源开发过程中,需要面对和解决海洋环境腐蚀问题,才能实现可持续发展。较之其他环境的腐蚀问题,海洋腐蚀尤为特殊与严重。海洋环境具备较为明显的复杂性,产生的腐蚀影响也较为特殊。海水属于强电解质溶液,海水的温度、pH值、流动速度、氧溶解量、海洋生物等,都会对海洋钢结构产生腐蚀影响。相较于陆地环境的腐蚀性,海洋环境的腐蚀性则要更高。所以,海洋钢结构的应用面临着十分严峻的腐蚀环境。海洋腐蚀会造成极为严重的损失,对各种基础设施、设备以及
2、构筑物等产生的腐蚀影响会导致这些设施设备、构筑物的功能丧失,严重缩短材料与构筑物的使用时长,资源、材料、能源等都会出现严重浪费,并且会大大增加突发事故、灾难的发生概率,出现大面积的油气泄漏、污染,甚至会引发严重的爆炸、人员伤亡。由此可见,加强对海洋新型防腐蚀技术的研究、探讨,推动海洋工业设施设备防腐蚀战略发展,延长海洋钢结构基础设施、平台的使用寿命,保障海上生产安全,对于我国蓝色经济战略的实施与可持续推动有着十分重要的现实意义。一、海洋钢结构浪花飞溅区的腐蚀规律分析就海洋环境的结构而言,其腐蚀区带由上至下分别为海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区、海底泥土区。我国对于钢结构设施在海洋
3、环境不同腐蚀区带产生的腐蚀规律的研究主要起源于20世纪70年代,采用了电连接的方式对海洋的腐蚀环境进行模拟实验。同时结合对国外长期的海洋腐蚀研究分析,可知在海洋环境不同的腐蚀区带中,钢结构发生腐蚀的速度有着较为明显的差异性。其中,钢结构设施在浪花飞溅区产生的腐蚀影响最为严重,浪花飞溅区也是海洋环境中最为严峻的腐蚀环境。究其原因,主要是由于处于浪花飞溅区的钢结构表面会受到海水的周期性浸润,形成周期性的干湿交替环境,在外界环境氧气供应充足,钢结构上的盐分不断浓缩的影响下,为腐蚀影响提供了有利条件。同时,由于受到阳光、风吹、海水环境其他因素的影响,进一步加剧了钢结构的腐蚀速度。相关调查显示,通常来说
4、,在海洋大气结构中,钢结构的平均腐蚀速度为0.030.08mm/a。但是,在海洋结构的浪花飞溅区产生的腐蚀速度是平均腐蚀速度的10以上。相同属性的钢结构,在浪花飞溅区产生的腐蚀速率是海水全浸区的310倍。相关实验证明,长期裸露在海面之外的钢结构部件中,处于浪花飞溅区产生的腐蚀速度甚至会超过1mm/a。但是处于低潮位之下的全浸区域产生的腐蚀速度仅为0.10.3mm/a。即便是碳钢和低合金钢,在海洋腐蚀环境的腐蚀区带中,浪花飞溅区的腐蚀影响也是最为严重。因此,在进行海上钢结构工程设计与建设过程中,如何抵御浪花飞溅区的腐蚀影响成为各个相关单位、人员必须慎重考虑与解决的问题。二、海洋钢结构浪花飞溅区常
5、用的腐蚀防护方法经过多年来的研究与发展,对于海洋钢结构浪花飞海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护技术探析米军中海油能源发展装备技术有限公司【摘要】海洋环境的腐蚀区带主要划分为海洋大气区、海洋潮差区、海水全浸区、海底泥土区以及浪花飞溅区等。尤其是浪花飞溅区对海洋钢结构的腐蚀影响最为严重。浪花飞溅区的钢结构表面会受到海水的周期性润湿,钢结构长期处于干湿交替状态,氧气供应充足的同时海水的盐分不断浓缩、累积,再加上光照、风吹、海水等其他腐蚀因素的协同影响,使得海洋钢结构出现严重腐蚀。浪花飞溅区的钢结构腐蚀中,锈层自氧化反应的腐蚀影响最为严重。涂料保护是当前海洋钢铁结构设施防腐保护的长远方式,对于海水全浸区域则
6、采用主要采用电化学保护的方式,能够获得较好的防腐效果。然而,这些方式在浪花飞溅区的防腐效果却不甚理想,需要结合实际情况探讨合理的防腐技术应用,确保在浪花飞溅区的钢结构获得较好的防腐效果。基于此,主要对海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护技术及其相关进行了深入分析与探讨,以供相关参考。【关键词】海洋腐蚀;浪花飞溅区;矿脂包覆;钢结构【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.18.037110技术应用与研究溅区的腐蚀防护主要形成了以下几种方法、措施:一是增加腐蚀余量。这种方法虽然能够有效缓解钢结构的腐蚀问题,但是会产生较为严重的钢材材料浪费,以及产生局部孔蚀的问题仍然难以解决
7、,并且存在一定的安全隐患,当前的实际应用也越来越少;二是采用耐海水腐蚀的低合金钢。这种材料的耐海水腐蚀性虽较常规碳钢好,但是也需要采取相应的防护措施来强化效果,并且对于已建成的、老旧的钢结构的适用性较低;三是采用无机、有机涂层保护。这是海洋钢结构腐蚀保护较为经济、有效的方式,但是在涂层防护的表面处理方面有着较高要求,并且由于海水的特殊性,常规的涂层材料难以抵挡海水的长时间冲击、腐蚀,涂层极易发生鼓泡、脱落,进而引发严重的结构局部腐蚀,对于正在使用中的钢结构表面往往难以满足涂装要求;四是金属喷涂方法。这种方法的应用的防腐效果较好,但是对于现场施工的技术要求较高,尤其是结构较为复杂的位置存在施工困
8、难的问题,必须结合其他防护措施才能发挥防腐作用;五是采用蒙乃尔合金、钛合金、耐海水不锈钢护套包覆的防腐方法,这一方法的应用具备较好的耐腐蚀效果好,但材料的经济成本较高,导致在推广应用方面存在较大制约,需要加强对包覆材料的进一步研究,形成经济、有效、施工便捷的防腐保护方法,有效保护和延长浪花飞溅区的钢结构的使用安全与使用寿命。下文就包覆防腐技术的具体应用进行分析、探讨。三、复层矿脂包覆防腐技术的应用分析中国科学院海洋研究所在“十一五”期间,就国家科技支撑计划项目的实施,研发形成了一套具备自主知识产权的海洋钢结构浪花飞溅区包覆防腐技术,这一技术的应用能够实现带水操作,采用了新型复层矿脂包覆的防腐方
9、法。在保护层的应用方面,主要采用了性能较好的缓蚀剂以及采用了隔离氧气的密封技术,在钢结构外层构建形成了由矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层、防蚀保护罩等四层紧密相连的保护结构。其中,矿脂防蚀膏作为复层矿脂包覆防腐技术应用的主要防腐材料,直接涂刷在钢结构的表面结构,与钢结构形成密切接触,隔离空气与海水。在矿脂防蚀膏中应用了多种防锈物质,即便是海洋的潮湿环境中也能形成较好的防腐保护效果,能够长期、高效、稳定地应对钢结构恶劣的海洋腐蚀环境影响,避免钢结构遭到直接腐蚀。矿脂防蚀带则主要是采用一种经过浸渍的特制防蚀材料,这种材料的主要成分是人造纤维,这种材料与矿脂防蚀膏的成分与性能都较为相似,在发挥防腐
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