本期圍繞深海裝備應(yīng)用中遇到的腐蝕及其涂層防護(hù)等問(wèn)題，聊一聊海蘭信海底觀測(cè)網(wǎng)在應(yīng)對(duì)防腐蝕過(guò)程中采取的系列方法。

海洋環(huán)境是一種比較復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。海洋環(huán)境中，海水本身就是強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，同時(shí)又受到波、浪、潮、流產(chǎn)生的低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊力，再加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對(duì)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生直接或間接的加速作用，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)對(duì)深海裝備帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

海洋結(jié)構(gòu)腐蝕

苛刻的海洋環(huán)境嚴(yán)重影響產(chǎn)品材料力學(xué)性能甚至導(dǎo)致材料失效，大大的減少了深海裝備的使用年限，現(xiàn)有的腐蝕防護(hù)技術(shù)中最有效的是涂層防護(hù)和陰極保護(hù)技術(shù)。今天，我們就來(lái)聊一聊海蘭信海底觀測(cè)網(wǎng)在設(shè)計(jì)建造中都采取了哪些防腐蝕措施和解決方案。

一、高性能防腐涂料（涂層）

涂料是船舶和海洋結(jié)構(gòu)腐蝕控制的首要手段。海洋涂料分為海洋防腐涂料和海洋防污涂料兩大類。海洋防腐涂料中應(yīng)用較廣泛的是高性能重防腐涂料，重防腐涂料在嚴(yán)酷環(huán)境中具有更長(zhǎng)的保護(hù)期，還具有厚膜、高固體分、雙組分等特征。其主要包括：環(huán)氧類防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠類防腐涂料、有機(jī)硅樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料以及富鋅涂料等，其中環(huán)氧類防腐涂料所占的市場(chǎng)份額最大，占量約30%-40%。

噴涂涂料的主體框架

海底觀測(cè)網(wǎng)的主體框架結(jié)構(gòu)采用耐磨環(huán)氧漆，屬重防腐涂料。此涂料專為工業(yè)重防腐和其它苛刻腐蝕環(huán)境而設(shè)計(jì)，具有優(yōu)異的耐海水性、防腐性、高度強(qiáng)化的抗沖擊和耐磨損性能。浸沒(méi)環(huán)境中后可繼續(xù)固化，一次涂裝完工的單道涂層能達(dá)到長(zhǎng)效防護(hù)的預(yù)期。

二、電化學(xué)保護(hù)（犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法）

電化學(xué)腐蝕是海工裝備長(zhǎng)壽命的隱形殺手，大部分系統(tǒng)中都會(huì)使用金屬材料，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法是一種防止金屬腐蝕的有效方法之一，通過(guò)改變金屬的電位達(dá)到減緩或停止腐蝕的措施。其原理是將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被消耗，被保護(hù)的金屬作為正極就可以避免腐蝕，其中還原性較強(qiáng)的金屬多采用鋅塊或鋁塊作為犧牲陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法不需要外部電源，陽(yáng)極容易安裝且多數(shù)情況下易于增加陽(yáng)極，很少維護(hù)，小的電流輸出導(dǎo)致小的或無(wú)雜散電流的干擾。

原理圖

為了對(duì)海底觀測(cè)網(wǎng)的主體框架做進(jìn)一步保護(hù)，延長(zhǎng)框架使用期限，我們采用了這種電化學(xué)保護(hù)的犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。在系統(tǒng)架構(gòu)中采用鋁塊作為犧牲陽(yáng)極，通過(guò)焊接的方式固定于主體框架，即鋁塊、框架及海水構(gòu)成了原電池，通過(guò)鋁塊的消耗從而對(duì)框架進(jìn)行保護(hù)。

三、耐腐蝕材料

對(duì)于海洋工程結(jié)構(gòu)以及船舶中所需基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)來(lái)說(shuō)，鋼材料是其應(yīng)用最多的建設(shè)材料。現(xiàn)如今，耐腐蝕類型的鋼材材料有多種類型，耐海水腐蝕的合金鋼及鈦合金、銅合金等。提升材料的防腐蝕性，本質(zhì)上就是針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)元素組成進(jìn)行調(diào)整改良，以及深化研究腐蝕產(chǎn)生膜的特點(diǎn)，以此有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于電化學(xué)腐蝕的實(shí)際損害面積以及反應(yīng)速度的控制，盡可能的強(qiáng)化金屬材料的防腐蝕性能。

包覆技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)飛濺區(qū)腐蝕問(wèn)題的控制效果較為顯著。包覆技術(shù)的本質(zhì)是將材料與腐蝕介質(zhì)做出有效的隔離，從而實(shí)現(xiàn)防腐蝕效果。在該領(lǐng)域的研究中，日本所研發(fā)的包覆耐腐蝕蒙乃爾合金一直以來(lái)都處于領(lǐng)先地位，且實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)雖然稍落后其一步，但也取得了相對(duì)優(yōu)良的成果，比如青島跨海大橋的浪花飛濺區(qū)的防護(hù)，就是由我國(guó)的侯保榮院士在不斷汲取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并加以大量改良及創(chuàng)新的基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)的腐蝕防護(hù)。

鈦合金筒艙體

海底觀測(cè)網(wǎng)電源艙、電子艙等艙體，均采用鈦合金材料制成。鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬，在空氣中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一層穩(wěn)定的氧化性保護(hù)膜，即使因?yàn)槟承┰颍瑢?dǎo)致保護(hù)膜遭破壞，也能迅速自動(dòng)恢復(fù)。因此鈦在氧化性、中性介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，純鈦的耐腐蝕能力比不銹鋼高約100倍。

隨著海洋資源的不斷開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的海洋鋼結(jié)構(gòu)及海底設(shè)備出現(xiàn)在海洋中，其腐蝕問(wèn)題造成的各種損失對(duì)海洋開(kāi)發(fā)事業(yè)的發(fā)展形成了極大的阻礙。因此，海洋設(shè)備的腐蝕及防護(hù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注，從設(shè)計(jì)開(kāi)始充分考慮其所服役的海洋環(huán)境、研發(fā)耐腐蝕金屬材料、研發(fā)環(huán)境友好和適用嚴(yán)苛環(huán)境的防腐涂料、發(fā)展熱噴涂技術(shù)、搭配陰極保護(hù)等措施對(duì)減緩海洋鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，形成海洋設(shè)備長(zhǎng)期有效防腐的意義十分重大。海洋工程領(lǐng)域需要通過(guò)不斷研究探索海洋設(shè)備防腐技術(shù)來(lái)確保海洋設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行安全，為保障國(guó)家海洋資源的順利開(kāi)采貢獻(xiàn)力量。