海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)研究進(jìn)展

劉 海

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

在對海洋資源進(jìn)行開發(fā)與利用的過程中，無疑會需要使用大量且不同種類的鋼材，但是由于海洋環(huán)境存在極強(qiáng)的腐蝕性，如果其中的鋼結(jié)構(gòu)防腐與防護(hù)措施做的不到位，則極易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中出現(xiàn)腐蝕，特別是浪濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)在其中的腐蝕速度更加明顯。所以，為了提升鋼結(jié)構(gòu)在海洋浪濺區(qū)中的使用年限，對其施加科學(xué)、合理的腐蝕與防護(hù)措施是很有必要的。

1 鋼結(jié)構(gòu)在海洋浪濺區(qū)的腐蝕

1.1 浪濺區(qū)范圍

在20 世紀(jì)50 年代，國外科研人員認(rèn)為海洋浪濺區(qū)的范圍應(yīng)是海水浪花和海水微粒飛濺可以到達(dá)的區(qū)域。然而，我國科研人員進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致的研究后發(fā)現(xiàn)，海洋浪濺區(qū)的劃分范圍應(yīng)在海水平均高潮位以上0～2.4 m，并且在相關(guān)防腐技術(shù)規(guī)范中對此予以明確的規(guī)定。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)在海洋浪濺區(qū)的腐蝕機(jī)理

與其他海洋區(qū)域相比，浪濺區(qū)對于鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕影響更加顯著。其中，在日光照射的作用下，海洋浪濺區(qū)的氯離子濃度會顯著升高，加上海浪沖擊的作用力，導(dǎo)致其中鋼結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞，所以隨著時(shí)間的不斷推移，鋼結(jié)構(gòu)就會形成較為疏松的銹層，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫與空隙，海水與空氣在其中貯存，從而對海洋浪濺區(qū)中的鋼結(jié)構(gòu)會造成一定程度的腐蝕，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的使用年限下降，同時(shí)也會影響鋼結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量。

2 海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)研究進(jìn)展

眾所周知，為了提升海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)使用的安全性，則必須要對其采取科學(xué)、合理的防護(hù)措施，以避免其遭受嚴(yán)重的腐蝕。另外，由于海洋浪濺區(qū)對于鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕影響較為顯著，國內(nèi)外科研人員也對此進(jìn)行了廣泛且深入的研究，以此來改善鋼結(jié)構(gòu)在海洋浪濺區(qū)的使用效果，下面將對此予以詳盡敘述。

2.1 重防腐蝕涂料保護(hù)

重防腐涂料與常規(guī)防腐涂料相比，前者不僅有更加廣泛的適用范圍，而且保護(hù)時(shí)間也更長久。現(xiàn)階段，在實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程中最常使用的重防腐涂料有很多種，例如，聚脲彈性體涂料以及無機(jī)富鋅涂料等。此外，相關(guān)研究表明，與其他種類的富鋅涂料相比，水性無機(jī)富鋅涂料有著更加卓越的防腐蝕能力。我國科研人員通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了更好地提升鋼結(jié)構(gòu)的防腐能力，可采用水性無機(jī)富鋅涂料作為底漆，面漆則采用高固體分復(fù)合樹脂防腐涂料，同時(shí)此方案已經(jīng)在我國海岸鋼口鋼結(jié)構(gòu)、大型鋼架橋等工程中得到了有效的驗(yàn)證。此外，隨著研究的不斷深入，一種高固含量厚漿型環(huán)氧玻璃鱗片涂料在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其不僅防腐能力出色，而且可以適應(yīng)更加嚴(yán)酷的腐蝕條件，同時(shí)也更耐沖刷，而且在大型海岸工程中得到了很好的驗(yàn)證，對于保護(hù)海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)有著十分顯著的效果。

2.2 陰極保護(hù)

在海洋浪濺區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)的海水浸泡率普遍不高，所以導(dǎo)致電流回路難以有效的形成，所以造成普通陰極保護(hù)的實(shí)施效果與設(shè)計(jì)要求存在差距。因此，國外科研人員通過研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在處于周期性間浸漬部位的鋼結(jié)構(gòu)包裹吸水物質(zhì)或者石膏、膨潤土和硫酸鈉的混合物，同時(shí)將犧牲陽極埋設(shè)在里面，確保鋼結(jié)構(gòu)作為陰極可以獲得完整的保護(hù)。與此同時(shí)，在我國科研人員的不斷努力下，將一層電解質(zhì)膜放置在鋼結(jié)構(gòu)表面，以此來提供陰極保護(hù)電流，同樣可以得到更好的保護(hù)，而且此方法更為簡單，并且已經(jīng)在實(shí)際工程中取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

2.3 金屬熱噴涂保護(hù)

所謂金屬熱噴涂保護(hù)技術(shù)，指的是高速將加熱到熔融或者半熔融狀態(tài)的金屬材料噴射到鋼結(jié)構(gòu)基體表面，從而在表面形成更具耐腐蝕效果的保護(hù)涂層的一種技術(shù)形式。在海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)工程中，金屬熱噴涂技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，且熱噴涂鋅、鋁等在其中最常用的金屬熱噴涂保護(hù)技術(shù)。此外，對于熱噴涂鋅涂層來說，盡管其應(yīng)用時(shí)間早于其他技術(shù)，但是其保護(hù)時(shí)間較為有限。與此同時(shí)，與熱噴涂鋅涂層相比，熱噴涂鋁涂層無論從耐久性還是從抗沖蝕能力來說，均比熱噴涂鋅涂層要好，同時(shí)也可以更好地保護(hù)海洋浪濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)。

2.4 熱浸鍍層腐蝕防護(hù)技術(shù)

對于海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)來說，熱浸鍍層腐蝕防護(hù)技術(shù)在其中有著廣泛的應(yīng)用。熱浸鍍層腐蝕防護(hù)技術(shù)指的是先徹底清洗鋼材表面，隨后將其浸入至熔融金屬中，從而使鋼材表面獲得金屬鍍層，增強(qiáng)鋼材的耐腐能力。我國科研人員發(fā)現(xiàn)，鋅-鋁-硅鍍層在海洋浪濺區(qū)的腐蝕速度顯著低于其他鍍層，而且抗蝕性能也最為突出。

2.5 包覆層保護(hù)

對于包裹層保護(hù)來說，其指的是將耐蝕性能良好的金屬或非金屬材料包裹在基底材料表面，以此來間隔腐蝕介質(zhì)與基底材料，延緩鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，有助于提升鋼結(jié)構(gòu)的使用年限。包覆層保護(hù)存在多種技術(shù)形式，下面將對此一一敘述。

2.5.1 礦脂包覆技術(shù)

由于礦脂材料存在良好的防水性、黏著性以及電絕緣性等特點(diǎn)，所以將礦脂材料涂覆在鋼結(jié)構(gòu)表面，可以極大地提升鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性。隨著對包覆技術(shù)的研究不斷深入，日本科研人員研發(fā)出復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)，并且在碼頭、棧橋等海洋浪濺區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)中收獲了不錯(cuò)的防腐效果，而且防腐時(shí)間也更持久。此外，在我國科研人員的努力下，對復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)進(jìn)行了改良，同時(shí)與日本聯(lián)和，將新型復(fù)層礦脂包覆技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)工程之中，獲得了十分理想的應(yīng)用效果。對于復(fù)層礦脂包覆技術(shù)來說，礦脂防蝕膏是其中主要的物質(zhì)，并且其性能將會對復(fù)層礦脂包覆技術(shù)的應(yīng)用可靠性與持久性有著十分密切的影響，所以今后加大對礦脂防蝕膏的研究對加速推廣復(fù)層礦脂包覆技術(shù)的應(yīng)用有著決定性作用。

2.5.2 包覆金屬或合金護(hù)套

一般來說，包覆合金護(hù)套需要將蒙乃爾合金、銅-鎳合金以及不銹鋼材料焊接在鋼結(jié)構(gòu)表面，以此來提升海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的耐腐能力。對于400#蒙乃爾合金來說，其是由美國公司研制的，并且多用于外海采油平臺的浪濺區(qū)護(hù)板，相關(guān)近20 年的研究表明，蒙乃爾合金作為浪濺區(qū)護(hù)板仍處于十分完好的狀態(tài)，也因此證明其耐蝕性能十分出色，在海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)中有著十分巨大的應(yīng)用潛力。銅-鎳合金護(hù)套具有較低的價(jià)格，高度的耐蝕性、可塑性與可焊性等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外海上鋼結(jié)構(gòu)浪濺區(qū)的防護(hù)工程中。

2.5.3 包覆混凝土護(hù)套或其他護(hù)套

包覆混凝土的方法起源較早，但由于其防護(hù)效果良好，至今還有很多國家使用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，混凝土包覆層延伸到平均低潮位以下時(shí)方可達(dá)到最佳的腐蝕防護(hù)效果，且混凝土包覆層厚度越大，其防護(hù)壽命越長。在浪濺區(qū)的防護(hù)有時(shí)也會采用其他護(hù)套，如德國曾采用橡膠護(hù)套等。

3 結(jié)語

隨著我國海洋資源開發(fā)的不斷深入，海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)工程日益增多，所以為了保證鋼結(jié)構(gòu)在海洋浪濺區(qū)的使用效果，提升其使用年限，相關(guān)科研人員必須要對海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)研究予以關(guān)注，對提升我國浪濺區(qū)防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用水平有著十分重要的意義。