海洋环境钢结构件防腐蚀涂装的选用

2019-06-18夏锡瑞

中国铸造装备与技术 2019年3期

夏锡瑞

（中国电力工程有限公司，北京 100048）

海洋环境结构物分为海岸结构物和海上结构物。海岸上的结构物设施有码头机械设备、海岸电厂、海岸铁道、运输设备及其他设施结构物等，这些设备结构受到海洋大气环境的腐蚀。海上结构物包括，海洋石油钻井平台及相关生产设备、舰船、海上大桥、港湾栈桥等。相对于海岸结构物，海上设备结构的腐蚀更加严酷。仅靠金属结构物自身的抗蚀能力，很难达到预期效果[1-5]。

1 结构物区域

典型的海洋结构区域的划分如图1所示。

在海水飞溅区，由于干-湿交替作用，阳光紫外线暴晒使有机涂层产生粉化、变色等。在全浸区和潮差区的水下部分，有机涂层的主要破坏形式为起泡、生锈、脱落。海水环境中有机涂层起泡是最普通的早期破坏现象。起泡通常是漆膜局部丧失防腐蚀能力的最早外观表征。表现为：吸水肿胀、气体起泡、渗透压引起发泡、损伤起泡等[6-9]。

图1 大型海洋构造物

张三平等曾对数种无机富锌和有机（环氧）富锌涂层，参照美军标准DOD-P-24648方法：将150mm×75mm面积试样中部保留ø40mm的圆面积不涂保护层，露出基体。试样浸入人造海水（室温）中，观察出现红锈的时间。结果发现两种环氧富锌涂层的试样中部出现红锈，几种无机富锌涂料无红锈产生。这是由于锌粉牺牲阳极作用使铁得到了保护。在颜料中加入铬酸盐、磷酸盐可使钢铁发生阳极钝化，而阻滞腐蚀的阳极反应。另外，提高涂层与底金属的结合力，可增加金属电化学腐蚀的阻抗[10]。

2 海洋环境结构物防腐涂装

由于在海洋环境中使用的结构物金属材料的腐蚀受多种因素的控制，且各种不同区带条件下，影响腐蚀的作用因素又有不同。因此在海洋环境结构物防腐涂装的设计上，首先应考虑结构物所处的环境条件，另外还应根据结构物的保护寿命，施工环境条件、造价等因素，来选择涂层体系和涂装施工。

2.1 涂装设计的重要因素

涂装设计的因素见图2。

设计要素中，保护年限是一个抽象的概念，应提出涂层的维修年限或需要更替涂层的年限。在这个年限内，金属结构物的锈蚀程度应控制在什么范围，涂层表面状态破坏在一个什么样的程度内。结构物的部位不同，选择涂料有所差别，在水下，应更注重涂层的抗渗透性，而在水线上或大气区，面漆耐紫外光的老化非常重要。在维修周期的确定上，应考虑采用何种监测或检测手段来判明涂层的破坏程度。维修条件应根据旧涂层的破坏程度和表面状态确定涂层表面的调整和涂装的厚度范围等[10-13]。

2.2 海洋环境对防腐涂层破坏的主要因素

2.2.1 海生物附着污损对涂层耐蚀性影响

海生物附着对保护涂层特别是有机涂层的耐海水腐蚀性能有很大影响。附着力强的海生物如藤壶、牡蛎对涂层的机械剥离破坏，因涂料性能不同而有差异。对于氯化橡胶、氯硫化聚乙烯类涂料，海生物附着剥离后对面漆有破坏。高性能涂层由于涂层抗拉强度高、附着力强，能有效抵抗海生物附着的机械破坏。而一些涂层本身机械强度和结合力较低，因此抗这种机械损伤的能力差。

图2 结构物防腐涂装设计要素图

2.2.2 氯离子对涂层和金属腐蚀性影响

通过对氯离子在涂膜中渗透过程的研究，在有涂膜的情况下，水与氧能在较短时期渗透到金属表面而引起早期腐蚀，而裸金属在腐蚀初期氯离子就起作用。氯离子的存在对有机涂层的破坏不像对金属腐蚀那样大，但由于海水渗透过涂层膜，对基底金属腐蚀影响较大，基底金属的腐蚀使涂膜丧失结合力，产生起泡。

2.2.3 海水中其他腐蚀因素影响

海水中溶解氧量增大，使氧在涂膜中的渗透量也会相应增加，因此加速涂层下金属的腐蚀。海水温度对海生物生长繁殖以及在涂层上附着的随机性，都可能对保护层的防护性能产生或好或坏的影响。海水流动使海水中含氧量增加，流动海水可降低金属腐蚀的表面扩散层厚度，而加速腐蚀。这种作用对于金属喷涂层是相同的，但在流速不高的情况下，对有机涂层的腐蚀影响不明显[6，11]。