我國海洋防腐產業亟待發展

楊 瑾

（山東社會科學院海洋經濟研究所 青島266071）

我國海洋防腐產業亟待發展

楊 瑾

（山東社會科學院海洋經濟研究所 青島266071）

在我國建設藍色經濟的同時，海洋腐蝕也在無時無刻威脅著海洋工程、船舶等的安全。文章通過對我國海洋腐蝕狀況的分析及海洋工程防腐技術研發、實用的報道，提出在浪花飛濺區防腐刻不容緩以及我國海洋防腐產業亟待發展。

海洋經濟；防腐涂料；海洋腐蝕；浪花飛濺區

2011年中旬，世界上最長的跨海大橋——山東高速膠州灣大橋已通過交工驗收通車。膠州灣大橋工程自開工建設以來，海水腐蝕是建設技術最大的難題之一，橋體浸入水中的部分極易被海水腐蝕，而大橋所處海域含鹽量是國內其他跨海大橋含鹽度的2倍。支撐大橋的5 127根樁基及大橋的橋體為克服海水腐蝕，采取了一系列我國自行研發的海洋防腐技術及海洋防腐涂料，這些防腐技術及涂料的使用，確保了大橋的設計基準期為100年。

1 浪花飛濺區防腐刻不容緩

浪花濺起，銀珠雪沫，美不勝收。然而，正是這柔弱無骨的碧海波濤，卻成為當今海洋工程結構的頭號殺手。據國際權威統計，全球每年由于全部腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的3%左右，據此估算，2010年我國的全部腐蝕損失超過1萬億元人民幣。由于海水中含有大量的鹽類，是一種強電解質溶液，造成的海洋腐蝕損害情況極為嚴重。每年我國在全部腐蝕損失中，海洋產業腐蝕的損失約占相當大的一部分比例。海洋工程結構浪花飛濺區的腐蝕控制、監測和維護工作的優劣直接關系到我國海洋工程建設的百年大計。

海洋腐蝕事故觸目驚心。1980年3月，在北海大?？品扑箍擞吞镒鳂I的亞歷山大·基定德號鉆井平臺，在海浪的反復沖擊下，5根巨大樁腿中的D號樁腿因6根撐管先后斷裂，萬余噸重的平臺在25min內傾倒，123人遇難，造成近海石油鉆探史上罕見的災難。調查表明，此次事故是腐蝕疲勞所致。美國東部的一座鐵橋，由于應力腐蝕開裂而塌落在俄亥俄河中，46人喪生……

我國的海洋腐蝕損害情況也不容樂觀。在我國部分地區水利程工、港口工程的腐蝕情況較為嚴重，如華南地區18座海岸碼頭、引橋使用7～25年，腐蝕破壞占89%；國內22座使用年限在7～15年的混凝土水閘，腐蝕破壞占56%；使用年限在23年的61座混凝土水閘，腐蝕破壞占87%。我國南方城市湛江港于1956年建成了一座碼頭，建成后于1963年對其進行調查時發現橋底部分有順筋裂縫，雖然于次年進行了一次修補，但使用20年后發現鋼筋銹蝕更為嚴重，底板混凝土因鋼筋銹蝕而大面積脫落，因碼頭耐久性的嚴重不足以及碼頭繼續向前位移可能會導致的安全問題，而不得不予以拆除。

這些屹立在蔚藍大海中、甚至成為海上一景的龐然大物通常都擁有著一個共同的特點——由鋼鐵或鋼筋混凝土打造的“鋼軀鐵干”。然而在海洋溫和的表面下，卻是一個十分嚴峻的自然腐蝕環境，一道道美麗飛濺的浪花竟成為“吃金屬的老虎”。海洋工程結構設計壽命一般為幾十年甚至上百年，這些重大工程設施如果不能得到很好的腐蝕防護，將導致巨大的腐蝕破壞和經濟損失。

據專家介紹：從腐蝕的角度看，海洋環境在縱向上分為海洋大氣區、浪花飛濺區、海洋潮差區、海水全浸區和海底泥土區5個不同區帶。國內外科學研究和工程實踐表明，在各種腐蝕區帶中，位于浪花飛濺區部位的鋼鐵和鋼筋混凝土工程設施腐蝕破壞最為嚴重。我們曾做過一個實驗，在這樣的環境中放一塊鐵片，它受腐蝕的速度是陸地上的3～10倍。這是因為在這一區域海水飛濺、干濕交替，氧的供應最充分。同時，光照和浪花沖擊破壞金屬的保護膜，造成腐蝕最為強烈。由于鋼鐵及鋼筋混凝土設施在海洋環境中的腐蝕很不均勻，在浪花飛濺區腐蝕的深度最為嚴重，一般為每年0.3～0.5mm，最高可達1mm，約是全浸區的3～5倍。一旦在這個區域發生嚴重的局部腐蝕破壞，那么整個設施的承載能力就會大大下降，使用壽命大大縮短，極大地影響著安全生產，導致設施提前報廢。在浪花飛濺區的腐蝕是最大的安全隱患，如不采取有效防腐措施，及時防腐修補，可使海洋工程毀于一旦。

2 海洋防腐科技研發新進展

中國科學院海洋研究所是我國海洋防腐蝕行業的科研機構，侯保榮院士已從事海洋腐蝕與防護研究工作40余年，是研究海洋防腐界唯一的院士，在海洋腐蝕與防護領域取得了突出的科學成就。據他介紹：面對海洋腐蝕，如何開展必要的防護和控制措施，中國科學院海洋研究所早在50年前就開始了防腐蝕技術的研究。目前隊伍不斷擴大，成果不斷增加，承擔著國家“十一五”支撐計劃，重點進行海洋構筑物的腐蝕防護研究，解決在浪花飛濺區腐蝕最嚴重的問題。2007年，侯院士作為首席科學家承擔了“海洋工程結構浪花飛濺區腐蝕控制技術及應用”科技部支撐計劃項目，聯合國內20余家高校、科研單位和企業共同研究解決浪花飛濺區的嚴重腐蝕問題，并做出了多項示范工程。2011年2月，該項目通過了專家組驗收。

海洋工程結構浪花飛濺區腐蝕控制技術及應用項目，是以我國海洋石油平臺、海港碼頭和跨海大橋等重大海洋工程設施為研究對象，通過科研院所、高等院校和企業的聯合攻關，研究現役和新建鋼結構、鋼筋混凝土結構設施的浪花飛濺區腐蝕防護與修復關鍵技術、腐蝕檢測技術、腐蝕安全性評價和壽命預測技術以及腐蝕損傷數據庫與數字仿真技術，從而顯著提高海洋重大工程設施的腐蝕防護和控制技術水平，建立了海洋工程設施浪花飛濺區腐蝕風險評價標準和相關的技術規范。項目旨在為我國重大海洋工程建設和工程設施腐蝕控制提供技術支撐和保障，同時帶動一批相關海洋防腐蝕產業的發展。針對海洋環境中腐蝕最為嚴重的鋼結構浪花飛濺區，該課題建立了浪花飛濺區鋼結構礦脂復層包覆防護技術，分礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護罩4層配套形成了一個完整的技術體系，并成功應用于青島海灣大橋，像一個“盔甲”一樣保護著大橋［1］。

包覆防腐蝕技術不但用于新建海洋工程，還可用于海洋工程的腐蝕修補。專家說：“包覆防腐蝕技術和牙醫補牙很像，就是先把破洞磨掉，然后在洞內填補上材料。在外面包裹上一層‘烤瓷牙’。這樣做，就具有長效經濟的防腐蝕效果，對暴露于浪花飛濺區部位的鋼鐵設施，包括各種重腐蝕區的鋼結構和鋼筋混凝土設施，如跨海大橋、鉆采平臺和港口碼頭等具有廣泛的效用，而且至少能用30年”。

該防護體系已有3項國家發明專利，一項實用新型專利于2009年獲得國家專利局的授權證書，從而使該防護技術得到國家法律的保護。制定了防護產品的制造、品質檢驗等5項標準，形成了一套完整的防護方案和施工工藝。該技術表面處理簡單，施工方便，可帶水施工，綠色環保，適用于規則和不規則形狀鋼結構的腐蝕防護修復。

該課題組的科研人員還成功開發了低成本、低表面處理要求的混凝土涂層防護涂料，在青島膠州灣大橋、日照港煤碼頭及原油碼頭、深圳大鏟灣集裝箱碼頭、廈門海滄大橋等國家重大工程設施完成了9項示范工程，防腐保護面積達5萬m2余；建立了犧牲陽極陰極保護材料、鋼筋混凝土專用防護涂料、浪花飛濺區防腐蝕使用的礦脂帶、礦質防腐蝕膏及防蝕保護罩等3條生產線。

該項目針對海洋工程結構浪花飛濺區所面臨的腐蝕防護和監檢測問題開展了系統的研究，分別在腐蝕防護、監檢測與評價、腐蝕數據庫建立等方面取得了一系列創新性成果，項目編制完成了標準、規范23項；獲得國內專利授權22項；已經發表了10余本專著和幾百篇論文；通過對項目的研究，凝聚和培養了一支高水平的海洋工程腐蝕防護領域的科技隊伍。

3 海洋防腐產業迎來發展新契機

現代的腐蝕控制技術并不同于人們簡單理解的“除銹”。作為一門專業學科，腐蝕控制已有著現代化的作業機械和嚴格的作業規范，被廣泛地應用于建筑工程、航天航空、儲罐管道、水利電力和醫藥衛生等各個領域。

人們最熟悉的海洋防腐，可能就是漁船的保護了。我們經?？梢钥吹揭恍O船的底部黏滿了很多海蠣子、海藻等生物，這會使得船體增加自身重量，增大船舶航行時的前行摩擦阻力，降低航行速度，也就增加了船舶動力燃料的消耗。近年來，已經研究出一種新型的低毒涂料，可謂是“環境友好型”的，既可實現對海蠣子的“精確打擊”，消滅附著在其上的幼蟲，又不傷害其他生物，不污染海水。這只是用作船外殼的防腐涂料［1］。

侯保榮院士說：“從目前世界防腐蝕技術的發展來看，有25%～40%的腐蝕損失是可以避免的”。他表示，在國家擴大內需、促進經濟增長的大環境下，我國的防腐蝕產業遵循“綠色防腐”“科學防腐”的原則，對減少腐蝕造成的國民經濟損失，促進資源節約、提高資源利用率方面可大有作為。

海洋涂料的兩大基礎系列產品是海洋防污涂料與海洋防腐涂料。按防腐對象材質和腐蝕機理的不同，海洋防腐涂料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主要包括海洋混凝土構造物防腐涂料和其他防腐涂料。

我國海洋防腐、防污涂料的開發從“四一八”船舶涂料攻關起步至今，歷經兩代人的艱苦奮斗，目前已經開發出一些海洋防腐、防污涂料的品種，主要集中在青島、上海、大連、天津、常州、廣州及廈門等幾家油漆廠生產。近年來，雖然我國建立了一些質量管理監督機構，但整體技術水平仍落后于先進國家，高端的產品生產依靠國外。目前我國海洋防腐涂料市場呈現十分激烈的競爭態勢，國外大涂料公司的合資或獨資企業幾乎占領了我國海洋涂料的主要市場。在海洋防腐、防污涂料的船舶涂料領域，全球十大船舶涂料公司在2003年就已全部進駐中國，并建有生產基地。

4 “藍色經濟”催生防腐涂料市場

“十二五”期間海洋開發上升為國家發展戰略，沿海各地區掀起發展“藍色經濟”的高潮。隨著我國藍色經濟的發展，我國將在下面幾個方面推動海洋防腐涂料市場的快速增長。

4.1 船舶和集裝箱制造業

我國2010年造船已達到2000多萬t，趕上或超過韓國、日本，成為世界第一造船大國。涂料在造船中的費用僅次于鋼板。在集裝箱制造方面，我國現已崛起成為世界上最大的集裝箱出口國，占據了全球集裝箱吞吐量的1／3。2010年我國集裝箱產銷量約為256萬TEU，市場占有率達95%以上，連續18年蟬聯世界第一集裝箱產銷大國。

4.2 跨海大橋的興建

隨著海洋開發規模的不斷擴大，作為海洋開發基礎設施的跨海大橋和臨海大橋將不斷新建。如，寧波杭州灣大橋、青島膠州灣大橋等，目前國內主要有近10座跨海大橋。這些海洋構造物都需要有較長的防腐年限，這將為海洋防腐涂料帶來巨大市場。

4.3 海上石油平臺及海底管線建設

我國正在服役的海洋石油平臺約有160多座，同時大量船舶及海底輸油管線為海上石油開采服務。而且我國在未來5年內，將投資500多億元在渤海建設50個采油平臺，1 100口生產油井。

4.4 沿海港口的興建

預計將來的5～10年內，我國每年都將投入300億～400億元進行沿海港口建設，這將為海洋防腐涂料帶來數10億元的市場，將有效地刺激海洋防腐涂料市場的快速增長。

在我國，海洋混凝土防腐涂料則處于起步階段。混凝土作為一種非金屬材料廣泛地應用于跨海橋梁和沿海工程中，并且在海水中的腐蝕相當嚴重。所以，在海洋條件下使用的混凝土結構應該加以保護，以延長其使用壽命，以達到建筑物的“持久性”。國家海洋局和交通部已經決定對在建和待建的海洋工程中的混凝土涂覆專用保護涂料，研發海洋混凝土防腐涂料將是我國海洋防腐涂料的重點發展方向之一。

除此之外防腐涂料還將呈現以下發展趨勢：①品種由單一轉向多功能。開發出許多性能優良的高溫防腐、抗靜電、高彈性、無毒等多功能防腐涂料。②檔次由傳統型轉向環保型。用節能、低耗、環保型的防腐涂料替代傳統的溶劑型防腐涂料已勢在必行。③防腐技術由專用性轉向適應性。

我國的涂料防腐過去是以防銹、耐油、耐溫為主，專用性較強。隨著涂料防腐技術的發展，其應用適應性引起了人們更多的重視：一是要施工方便，著色性好，適應性強，不受設備結構、形狀的限制，重涂和修復方便，費用低；二是可與其他防腐措施配合使用，獲得較好的防腐效果。

2010年11 月，“海洋防腐蝕產業技術創新戰略聯盟”在青島舉行了正式簽約儀式，聯盟的成立標志著青島市在“十二五”期間將努力打造從海洋科研、工程示范、產業化基地為主線的海洋防腐科技創新產業鏈［2］。力爭到“十二五”末，青島市海洋防腐產業產值突破20億元，海洋腐蝕損失減少200億元，國內市場占有率超過40%，爭取各類科研經費過億元。該聯盟的簽約標志著我國海洋工程設施表面防護技術研究基地在逐漸形成。

近年來，我國海洋經濟迅猛發展，海洋腐蝕的防護已成為我國經濟發展中亟須解決的重要課題。隨著我國沿海各地藍色經濟區的建設，“十二五”期間，全國將在海洋資源開發、海上交通運輸等領域建設大量的基礎性設施、船舶及海洋工程裝備，由此催生了海洋防腐產業巨大的市場需求。作為涂料市場重要組成部分的海洋防腐涂料也將快速發展著，預計在2012年，我國海洋防腐涂料市場規模可超過100億元。

［1］鞏合生.貼“面膜”不讓海蠣子爬滿船底，穿“外套”防止浪花傷海灣大橋［N］.青島晚報，2011－04－12（A4）.

［2］廖洋.浪花飛濺區防腐刻不容緩四載攻關終獲累累碩果［N］.科學時報，2011－03－05（A3）.