海洋安全防范系統工程防腐技術與應用

劉強，張明敏，魏文宇

【摘 要】論文針對海洋安全防范系統工程設備材料選型應用原則，從創新應用角度論述SMC材料在海洋安全防范系統工程的應用價值，提出海洋安防行業防腐材料應用建議。

【Abstract】According to the type selection and application principle of equipment and materials in marine safety system engineering， this paper discusses the application value of SMC materials in marine safety system engineering from the perspective of innovative application， and puts forward the application suggestions of anti-corrosion materials in marine safety industry.

【關鍵詞】海洋;安全防范;防腐;方法;選型

【Keywords】marine; safety prevention; anti-corrosion; methods; type selection

【中圖分類號】TE988 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）11-0182-02

1 海洋環境下工程案例中設備材料腐蝕實驗分析

各種鋼材在相同的海洋環境下，防腐性能和腐蝕特點有較大的差異。設備材料長期處于海洋氣候環境下，受高溫、高濕、高鹽、強風、降雨等嚴峻條件考驗，部分北方沿海還會受到高低溫差影響，綜合分析得出，主要原因是潮濕導致鋼材表面供氧充足，長時間潤濕表面與短時間干燥表面的交替作用和雨水的沖刷，形成物理與電化學作用的腐蝕破壞。

其中，普通碳鋼因缺少防腐蝕微量元素，導致耐候性能較差;耐候鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等耐腐蝕微量元素后，使鋼材表面形成致密和附著性很強的保護膜，阻礙銹蝕往里擴散和發展，保護銹層下面的基體，以減緩其腐蝕速度。304不銹鋼為耐酸性鋼材，對硫酸、磷酸、甲酸、尿素有著較好的抗腐蝕能力，但是抗氯化物腐蝕能力較弱，也無法借由熱處理方法來改變其金相組織結構。316不銹鋼因添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構，抗氯化物腐蝕能力更強，也有“船用鋼”之稱。掉漆原因是高低溫差及風化，降低漆面附著能力，使保護漆面脆性開裂，也側面反映出噴涂工藝質量不高。

2 海洋環境下設備材料防腐蝕研究重點分析

影響腐蝕的因素除了環境因素外還有化學因素、物理因素和生物因素三類，而且常常是三者關聯性影響。不但對不同的金屬影響不一樣，即使在同一海域對同一金屬的影響也因金屬在海水環境中的部位不同而不同，同時，不能忽略的條件中還應考慮受腐蝕的時間長短。綜合各方面因素，最終產生的腐蝕表現形式為均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、雜散電流腐蝕、應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、沖刷腐蝕、空泡腐蝕和生物腐蝕等。在一般情況下，均勻腐蝕是最常見的腐蝕形態，但從材料應用及工程角度出發，局部腐蝕對安防工程結構的安全危害更大，因此，在考慮海洋環境中材料的腐蝕與防護問題時，對局部腐蝕應予以特別重視。

3 海洋安全防范系統工程設備材料的選型及防腐方法

在海洋工程防腐領域一直有相關人員針對海洋環境中鋼材設備及構配件的防腐措施和方法進行持續改進研究。目前，較為成熟的防腐方法有：改變金屬的內部組織結構、保護層法、電化學保護法、腐蝕介質處理法以及上述方法的復合應用法。

上述防腐處理方法在實際海洋安全防范系統工程中主要應用于廠商設備材料的防腐處理和自購自制配套設備材料的防腐處理。

3.1 廠商設備材料選型及保護方法

目前，安全防范系統工程設備廠商眾多，生產工藝、質量控制體系參差不齊。工程商在設備選型時考慮綜合因素較多，從安裝工藝到投入成本的計量成為影響設備選型的關鍵因素。所以在設備選型時應遵守以下基本原則：①選用國內主流大品牌廠商生產設備。②設備選型參數指標要求防塵防水等級不低于IP66等級。③設備正常工作溫度變化不低于50℃。④選用行業型產品，例如，化工工程、海洋工程、消防工程、工業生產等類別。主要選用耐海洋氣候類型產品，一般是設備出廠材質即為316不銹鋼材。

設備選型的原則是保證工程質量和使用壽命的前提，工程商還需在工藝控制流程，設置質量控制點，對設備的外殼避免安裝破損，同時，還要對廠商設備進行維護保養，如定期巡檢，擦拭灰塵，涂抹防銹涂層、刷涂海洋防銹漆等。

3.2 自購自制設備材料選型及保護方法

在工程實際應用中，為了配合安裝或者實現最佳功能效果，工程商會自購自制相應的配套設備材料以滿足功能需求，例如，監控桿、設備箱、支架、電源、各類線纜插頭等。根據經驗表明，目前，海洋安防防范系統工程中常見的腐蝕難題就是配套設備的防腐是性能差，即同等時間內，攝像機等傳感器使用完好無損，配套桿體或者箱體、線纜接頭已經銹蝕嚴重導致不能正常工作。那么在自購自制設備材料選型時應著重考慮以下因素：①桿體或箱體采用鋼結構制作的，盡量選擇耐候鋼材和鋁合金材料，如果成本允許選用316不銹鋼材制作。嚴格控制制作工藝，多采用壓軋成型工藝，減少焊接件。②桿體或箱體也可采用塑料制品加工制作。耐候性優良，防塵防水等級要保證不低于IP55。③線纜接續時，考慮防腐密封措施，如套熱縮管，涂抹防腐涂料，膠體密封等方法。④室外用電纜插頭可選用航空插頭，密封防腐性能優良。

自購自制設備還需進行防銹保護處理。用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼材表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等，或者涂上機油、凡士林、海洋專用漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料，從而阻止水和空氣等對鋼材的腐蝕。

4 SMC材料在海洋安全防范工程中的應用

隨著材料科學進步，在開發、生產和應用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料的工程領域中，材料的特性可以按照人類需求而被制造出來。耐海洋性氣候材料有很多，航空工業用的鈦合金、鋁合金等都是較好的選擇。出于對成本的要求，玻璃鋼材料在海洋環境中得到了大范圍應用。其有效地解決了鋼材易生銹、壽命短的問題。現代造船工業，很多中小型船只都是用玻璃鋼材質制成，具有耐海水腐蝕，強度高、任性好等優點。借鑒造船工業的應用經驗，玻璃鋼材質在海洋安全防范系統工程中也有用武之地。

4.1 SMC材料簡述

SMC復合材料屬于玻璃鋼的一種。主要原料由GF（專用紗）、MD（填料）及各種助劑組成。1965年左右，美、日相繼發展了這種工藝。我國于20世紀80年代末，引進SMC生產線和生產工藝。SMC復合材料具有獨特的性能，具有不易老化、抗腐蝕、強度高、絕緣好、耐寒性好、阻燃性好、壽命長的優點，廣泛應用于電氣工業、汽車工業、鐵路車輛、通訊工程、防爆電氣設備外殼等領域。

4.2 SMC材料與普通碳鋼和不銹鋼材料的應用對比

普通的碳鋼板經過剪切、折邊、數控沖孔、酸洗、磷化、靜電噴涂工藝后制作的設備箱體或桿體，在室外大氣環境下很容易生銹，過2年或最多5年必須更換，造成很大的浪費。沿海地區鹽霧侵蝕情況更加嚴重，更換周期縮短;北方沿海地區溫差變化大，而金屬箱體導熱較大，內部極容易出現凝露水珠，對于電氣元件保護不力。

不銹鋼材質的設備箱體或桿體雖然解決普通碳鋼材質生銹問題，仍然有許多缺點，例如，性價比低，箱體配套鉸鏈或者門鎖等部件容易生銹，箱體導電、熱傳導率高，易凝露，表面光滑造成光污染，等等。

采用SMC材料制作設備箱體或桿體，其優點包括以下幾點：①環保：SMC是指不含鹵素的玻璃纖維增強樹脂，沒有毒素;永遠不生銹;沒有廢渣污染;亞光設計，不反光沒有光污染;可回收。②節能：不需要幾年更換因而節省費用，性價比高，確保壽命在30年以上。③安全：永遠不會外殼漏電導致人身觸電。④美觀：外形設計靈活精細美觀，可以添加顏色材料，免除二次噴涂，且人機界面好，加工成型容易。⑤強度高、韌性好：耐電力沖擊測試、耐外力沖擊試驗，有效防止外力破壞。目前，市面已有SMC材料標準箱體可承受沖擊強度為60-94KJ/2，

彎曲強度≥150MPa，阻燃性等級為FV0。⑥隔熱優良：比碳鋼箱體導熱系數小，是碳鋼箱體的1/100～1/1000，隔熱效果好，對寒冷與酷暑變化不敏感。

4.3 SMC材料在安全防范系統工程中應用前景

綜上，SMC材料的應用應該被安防行業所重視。目前，只有通信行業和電力行業對SMC材質制品進行標準化制定，如光纜交接箱、電話分線箱、井支架、交流配電箱等，均已大面積市場化應用。借鑒通信行業和電力行業經驗，安防行業可以應用SMC材料制品的環節也很豐富，例如，監控桿體、桿掛設備箱、室外光纜交接箱、室外弱電配電箱、線纜保護插頭、攝像機底座或支臂支架、機柜底座、橋架、靜電地板，等等。一旦這些制品成功被應用，利用SMC材料優勢，將徹底解決安防行業中一些老、常、難問題，也將帶來海洋安防工程防腐技術的一次實質性變革。