海洋工程結構材料的耐久性

　　文/許立坤，陳光章·中國船舶重工集團公司第七二五研究所

　　海洋環境的復雜決定了其對于材料的耐久性要求的嚴苛，高性能，長壽命的材料及先進的維護技術在未來具有很高的發展前景。

　　海洋工程是指人們在開發利用海洋的過程中，所建造的各種建筑物或其他工程設施和裝備。海洋工程結構通常包括：重力式建筑物、透空式建筑物和浮式結構物。

　　重力式建筑物適用于海岸帶及近岸淺海水域，如海提、護岸、碼頭、海底管線等。透空式建筑物適用于軟土地基的淺海，也可用于水深較大的水域，如高樁碼頭、島式碼頭、跨海大橋、淺海平臺等。浮式結構物主要適用于水深較大的海域，如石油和天然氣勘探開采用鉆井船、浮船式平臺、半潛式平臺、以及浮式石油生產儲存和卸油裝置（FPSO）等。
 

許立坤許立坤

　　隨著沿海經濟的高速發展，越來越多的海港碼頭、跨海大橋等海洋工程得到建設。為了滿足經濟快速發展對石油和天然氣等能源的巨大需求，海洋油氣資源的開發變得越來越重要。例如，2008年世界海洋石油的產量達到100億桶，占全球石油產量的34%，預計2015年海洋石油產量占比將提高到39%，而深海石油產量所占比例有可能從目前的7%提高到15%。我國近海海域具有豐富的油氣資源，海洋資源勘探開發潛力巨大。

　　海洋油氣資源的開發對海洋工程設施和裝備的需求也在不斷增加，因此海洋工程裝備市場將迎來快速發展的機會。

　　海洋環境復雜多變，海洋工程常要承受臺風（颶風）、波浪、潮汐、海流、冰凌等的強烈作用，同時海洋環境還具有極強的腐蝕性，這些環境和工況特點對海洋工程結構物的可靠性和耐久性會產生嚴重的影響。

　　海洋工程耗資巨大，提前失效不僅會帶來巨大的經濟損失，影響生產和生活，而且容易造成災難性事故，導致人員傷亡或者嚴重的環境污染。因此海洋工程的耐久性是海洋工程設計、建造和使用過程中必須高度關注的關鍵問題。

特點及影響因素

　　海洋環境

　　特點由于海洋涵括的范圍廣大遼闊，不同海域具有不同的海洋環境特點。

　　我國近海由北向南包括四個海區，分別為渤海、黃海、東海和南海，縱跨溫帶、亞熱帶和熱帶三個氣候帶。地理位置的不同，各個海區的水文特征、氣候條件和地質環境均有較大的差異。

　　海洋水文環境要素包括波浪、海流、潮汐、溫度、鹽度、密度等，以及風暴潮、海嘯等極端海況。海洋上空氣象條件包括海風、氣溫、氣壓、降水等因素。地質環境則包括海岸及海底的地形、地貌、地質結構和海底土壤特性等。

　　此外，海洋工程結構物還面臨海洋生物污損、海洋腐蝕、海冰、海平面上升以及地震等因素的影響。這些海洋環境條件是海洋工程結構物設計中必須考慮的環境載荷和影響耐久性的因素。

　　海洋工程結構物所處的自然環境從海面到海底通常可以劃分為5個不同的區帶，包括海洋大氣區、浪花飛濺區、海水潮差區、海水全浸區以及海底泥土區。

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