海洋環(huán)境下鋼板防腐技術(shù)

09-05184閱讀0評論昆明鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司

環(huán)境具有高鹽度、高濕度等特點(diǎn)，對鋼板腐蝕性極強(qiáng)，因此鋼板防腐技術(shù)至關(guān)重要，常見的防腐技術(shù)包括噴涂金屬涂層（如鋅、鋁和鋅鋁合金）及富鋅底漆涂層（環(huán)氧富鋅、無機(jī)富鋅）等，這些技術(shù)在防腐性能、施工成本、環(huán)境影響和后期維護(hù)方面各有優(yōu)劣，重防腐涂料、金屬熱噴涂保護(hù)、防腐套包覆等也是常見手段，分析各類防腐涂層的優(yōu)缺點(diǎn)，對海洋工程鋼結(jié)構(gòu)物各區(qū)域應(yīng)用有重要意義。

一、海洋環(huán)境腐蝕區(qū)劃分及對應(yīng)腐蝕原理

（一）海洋大氣區(qū)

特點(diǎn)與腐蝕原理：海洋大氣區(qū)位于海洋表層以上大氣部分，海洋鋼結(jié)構(gòu)雖不直接接觸海洋，但這里濕度大、氯離子含量高且干濕循環(huán)顯著，使得鋼結(jié)構(gòu)腐蝕速率比內(nèi)陸高4倍左右。高濕度增強(qiáng)毛細(xì)吸附作用，增加水蒸氣凝聚速率，為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造基本環(huán)境。空氣中鹽分（主要是氯離子）溶解于鋼結(jié)構(gòu)表面水膜，大氣中的 $CO_2$ 和 $SO_2$ 進(jìn)入水膜形成酸性電解質(zhì)，加之受陽光直射溫度較高，金屬表面真菌和霉菌繁殖提供酸性濕潤環(huán)境，這些都加速了腐蝕 $2$ 。

（二）浪花飛濺區(qū)

特點(diǎn)與腐蝕原理：這是腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域。它和大氣區(qū)外部環(huán)境類似，但鹽分、濕度更高，還存在海浪飛濺導(dǎo)致的頻繁干濕循環(huán)，且與空氣接觸密切供氧豐富。此外，還會(huì)發(fā)生氣泡腐蝕、任意性腐蝕和均勻腐蝕。海浪沖擊壓縮產(chǎn)生大量氣泡沖擊鋼結(jié)構(gòu)和涂層，加速破損老化從而進(jìn)一步腐蝕；海浪帶來各種物質(zhì)造成各部分腐蝕程度不同；該區(qū)域還會(huì)產(chǎn)生難以區(qū)分陰陽兩極的均勻腐蝕 $2$ 。

（三）海水潮差區(qū)

特點(diǎn)與腐蝕原理：隨海水潮起潮落，海洋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行著浸沒、暴露的周期變化，干濕交替形成類似大氣區(qū)鋼結(jié)構(gòu)表面的水膜，氧氣擴(kuò)散比浪花飛濺區(qū)慢且受溫度影響大，海水周期變化沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生氣泡腐蝕破壞涂層，海洋生物附著產(chǎn)生低氧環(huán)境形成氧濃差電池，加速腐蝕 $2$ 。

（四）海水全浸區(qū)

特點(diǎn)與腐蝕原理：
- 淺海區(qū)：氧氣充足接近飽和，海洋生物活躍，主要發(fā)生電化學(xué)和生物腐蝕，腐蝕比大氣區(qū)嚴(yán)重。
- 大陸架全浸區(qū)：與淺水區(qū)相比，水流流速、含氧量、水溫等下降，生物腐蝕減少，以電化學(xué)腐蝕為主，物理化學(xué)腐蝕為輔。
- 深海區(qū)：壓力大鹽分溶解量少，以應(yīng)力腐蝕和電化學(xué)腐蝕為主，是海水全浸區(qū)中腐蝕最輕的部分 $2$ 。

（五）海水泥土區(qū)

特點(diǎn)與腐蝕原理：這部分鋼結(jié)構(gòu)埋藏于海底沉積物中，氧氣含量低，是海洋腐蝕區(qū)中腐蝕最慢的部分。腐蝕環(huán)境復(fù)雜，具有土壤和海水腐蝕雙重特點(diǎn)，海底沉積物中的硫酸鹽還原菌產(chǎn)生硫化物、 $NH_3$ 和 $H_2S$ 促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，主要發(fā)生電化學(xué)和微生物腐蝕 $2$ 。

二、常見的海洋環(huán)境下鋼板防腐技術(shù)

（一）有機(jī)涂層技術(shù)

有機(jī)涂層鋼材及涂裝：
- 不同環(huán)境下的要求：在海洋的飛沫帶、漲落帶和海水中，各環(huán)境腐蝕情況不同，對有機(jī)涂層特性要求也不同。例如在日本，研究人員用20年調(diào)查海洋結(jié)構(gòu)物腐蝕和涂裝防腐鋼材劣化狀況 $1$ 。
- 涂層發(fā)展：涂裝防腐從20世紀(jì)60年代的膜厚0.6 - 1mm焦油環(huán)氧樹脂涂料，發(fā)展到近期的超厚膜形環(huán)氧樹脂襯和2mm以上的厚膜聚乙烯、聚氨酯防腐襯。有機(jī)系防腐蝕涂層容易被流木等沖擊損傷，但現(xiàn)代的厚膜涂層在一定程度上提高了抗沖擊性 $1$ 。
- 適用區(qū)域與組合使用：涂裝、鑲襯等有機(jī)涂層防腐法適用于涂裝、包覆部分。如腐蝕嚴(yán)重的飛沫帶、漲落帶可采用包覆金屬，海面大氣中可采用涂裝。海水中適用防腐涂層并與電化學(xué)防腐并用，這樣在控制電化學(xué)防腐電極損耗量的同時(shí)，即使防腐涂層出現(xiàn)缺陷也可防腐 $1$ 。

（二）金屬包覆技術(shù)

包覆耐腐蝕性金屬：包覆高耐腐蝕性不銹鋼和鈦鋼具有良好的耐久性。例如日本東京灣橫斷道路采用包覆鈦的防腐蝕技術(shù)，羽田機(jī)場擴(kuò)建工程采用包覆耐海水性不銹鋼技術(shù)。與有機(jī)涂層相比，金屬包覆具有10倍以上抗沖擊性的優(yōu)點(diǎn)，且抗物理性損傷強(qiáng)，防腐層在海洋環(huán)境中比較穩(wěn)定 $1$ 。

（三）電化學(xué)防腐技術(shù)

原理與應(yīng)用：通過控制電極反應(yīng)來防止鋼板腐蝕。例如海洋結(jié)構(gòu)物一般使用電陽極法，在海水中與防腐涂層并用時(shí)，在控制電極損耗量的同時(shí)，即使防腐涂層出現(xiàn)缺陷也可防腐 $1$ 。

（四）高耐腐蝕涂層體系

多層涂層體系：鋼結(jié)構(gòu)表面防腐蝕涂層可選用由高耐腐蝕底涂層與中間涂層和耐候面漆組成的涂層體系。高耐腐蝕底涂層如噴涂金屬涂層（鋅、鋁和鋅鋁合金）以及富鋅底漆涂等，中間涂層和耐候面漆進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)性能。這種涂層體系應(yīng)具有良好的耐紫外線老化、低氯離子滲透性、高耐鹽霧性、高耐濕熱型等性能，在局部涂層破損時(shí)，還能通過陰極保護(hù)等途徑，保護(hù)底層金屬底材不受腐蝕 $3$ 。

海洋環(huán)境鋼板防腐涂層最新研究

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