海洋浪溅区钢结构的腐蚀与防护研究进展

2020-11-28刘海

中国新技术新产品 2020年1期

刘海

（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150000）

在对海洋资源进行开发与利用的过程中，无疑会需要使用大量且不同种类的钢材，但是由于海洋环境存在极强的腐蚀性，如果其中的钢结构防腐与防护措施做的不到位，则极易导致钢结构在使用过程中出现腐蚀，特别是浪溅区的钢结构，钢结构在其中的腐蚀速度更加明显。所以，为了提升钢结构在海洋浪溅区中的使用年限，对其施加科学、合理的腐蚀与防护措施是很有必要的。

1 钢结构在海洋浪溅区的腐蚀

1.1 浪溅区范围

在20 世纪50 年代，国外科研人员认为海洋浪溅区的范围应是海水浪花和海水微粒飞溅可以到达的区域。然而，我国科研人员进行了认真、细致的研究后发现，海洋浪溅区的划分范围应在海水平均高潮位以上0～2.4 m，并且在相关防腐技术规范中对此予以明确的规定。

1.2 钢结构在海洋浪溅区的腐蚀机理

与其他海洋区域相比，浪溅区对于钢结构的腐蚀影响更加显著。其中，在日光照射的作用下，海洋浪溅区的氯离子浓度会显著升高，加上海浪冲击的作用力，导致其中钢结构易出现应力腐蚀与腐蚀疲劳，所以随着时间的不断推移，钢结构就会形成较为疏松的锈层，从而导致钢结构出现裂缝与空隙，海水与空气在其中贮存，从而对海洋浪溅区中的钢结构会造成一定程度的腐蚀，导致钢结构的使用年限下降，同时也会影响钢结构的使用质量。

2 海洋浪溅区钢结构腐蚀与防护研究进展

众所周知，为了提升海洋浪溅区钢结构使用的安全性，则必须要对其采取科学、合理的防护措施，以避免其遭受严重的腐蚀。另外，由于海洋浪溅区对于钢结构的腐蚀影响较为显著，国内外科研人员也对此进行了广泛且深入的研究，以此来改善钢结构在海洋浪溅区的使用效果，下面将对此予以详尽叙述。

2.1 重防腐蚀涂料保护

重防腐涂料与常规防腐涂料相比，前者不仅有更加广泛的适用范围，而且保护时间也更长久。现阶段，在实际钢结构工程中最常使用的重防腐涂料有很多种，例如，聚脲弹性体涂料以及无机富锌涂料等。此外，相关研究表明，与其他种类的富锌涂料相比，水性无机富锌涂料有着更加卓越的防腐蚀能力。我国科研人员通过试验发现，为了更好地提升钢结构的防腐能力，可采用水性无机富锌涂料作为底漆，面漆则采用高固体分复合树脂防腐涂料，同时此方案已经在我国海岸钢口钢结构、大型钢架桥等工程中得到了有效的验证。此外，随着研究的不断深入，一种高固含量厚浆型环氧玻璃鳞片涂料在实验室应运而生，通过试验发现，其不仅防腐能力出色，而且可以适应更加严酷的腐蚀条件，同时也更耐冲刷，而且在大型海岸工程中得到了很好的验证，对于保护海洋浪溅区钢结构有着十分显著的效果。

2.2 阴极保护

在海洋浪溅区，钢结构的海水浸泡率普遍不高，所以导致电流回路难以有效的形成，所以造成普通阴极保护的实施效果与设计要求存在差距。因此，国外科研人员通过研究试验发现，在处于周期性间浸渍部位的钢结构包裹吸水物质或者石膏、膨润土和硫酸钠的混合物，同时将牺牲阳极埋设在里面，确保钢结构作为阴极可以获得完整的保护。与此同时，在我国科研人员的不断努力下，将一层电解质膜放置在钢结构表面，以此来提供阴极保护电流，同样可以得到更好的保护，而且此方法更为简单，并且已经在实际工程中取得了不错的应用效果。

2.3 金属热喷涂保护

所谓金属热喷涂保护技术，指的是高速将加热到熔融或者半熔融状态的金属材料喷射到钢结构基体表面，从而在表面形成更具耐腐蚀效果的保护涂层的一种技术形式。在海洋浪溅区钢结构工程中，金属热喷涂技术有着广泛的应用，且热喷涂锌、铝等在其中最常用的金属热喷涂保护技术。此外，对于热喷涂锌涂层来说，尽管其应用时间早于其他技术，但是其保护时间较为有限。与此同时，与热喷涂锌涂层相比，热喷涂铝涂层无论从耐久性还是从抗冲蚀能力来说，均比热喷涂锌涂层要好，同时也可以更好地保护海洋浪溅区的钢结构。

2.4 热浸镀层腐蚀防护技术

对于海洋浪溅区钢结构来说，热浸镀层腐蚀防护技术在其中有着广泛的应用。热浸镀层腐蚀防护技术指的是先彻底清洗钢材表面，随后将其浸入至熔融金属中，从而使钢材表面获得金属镀层，增强钢材的耐腐能力。我国科研人员发现，锌-铝-硅镀层在海洋浪溅区的腐蚀速度显著低于其他镀层，而且抗蚀性能也最为突出。

2.5 包覆层保护

对于包裹层保护来说，其指的是将耐蚀性能良好的金属或非金属材料包裹在基底材料表面，以此来间隔腐蚀介质与基底材料，延缓钢结构的腐蚀，有助于提升钢结构的使用年限。包覆层保护存在多种技术形式，下面将对此一一叙述。

2.5.1 矿脂包覆技术

由于矿脂材料存在良好的防水性、黏着性以及电绝缘性等特点，所以将矿脂材料涂覆在钢结构表面，可以极大地提升钢结构的耐腐蚀性。随着对包覆技术的研究不断深入，日本科研人员研发出复层矿脂包覆防腐技术，并且在码头、栈桥等海洋浪溅区的钢结构中收获了不错的防腐效果，而且防腐时间也更持久。此外，在我国科研人员的努力下，对复层矿脂包覆防腐技术进行了改良，同时与日本联和，将新型复层矿脂包覆技术应用于实际海洋浪溅区钢结构工程之中，获得了十分理想的应用效果。对于复层矿脂包覆技术来说，矿脂防蚀膏是其中主要的物质，并且其性能将会对复层矿脂包覆技术的应用可靠性与持久性有着十分密切的影响，所以今后加大对矿脂防蚀膏的研究对加速推广复层矿脂包覆技术的应用有着决定性作用。

2.5.2 包覆金属或合金护套

一般来说，包覆合金护套需要将蒙乃尔合金、铜-镍合金以及不锈钢材料焊接在钢结构表面，以此来提升海洋浪溅区钢结构的耐腐能力。对于400#蒙乃尔合金来说，其是由美国公司研制的，并且多用于外海采油平台的浪溅区护板，相关近20 年的研究表明，蒙乃尔合金作为浪溅区护板仍处于十分完好的状态，也因此证明其耐蚀性能十分出色，在海洋浪溅区钢结构中有着十分巨大的应用潜力。铜-镍合金护套具有较低的价格，高度的耐蚀性、可塑性与可焊性等优点，已被广泛应用于国内外海上钢结构浪溅区的防护工程中。

2.5.3 包覆混凝土护套或其他护套

包覆混凝土的方法起源较早，但由于其防护效果良好，至今还有很多国家使用。经研究发现，混凝土包覆层延伸到平均低潮位以下时方可达到最佳的腐蚀防护效果，且混凝土包覆层厚度越大，其防护寿命越长。在浪溅区的防护有时也会采用其他护套，如德国曾采用橡胶护套等。