海洋環境結構材料腐蝕與防護新動態

　　報告人：陳光章

　　中國船舶重工集團公司第七二五研究所

　　海洋腐蝕與防護國家重點實驗室

　　個人簡介：

　　研究員，博士生導師。中國腐蝕與防護學會第七、八屆理事長，國防科工局自然環境試驗研究中心專家委員會委員，七二五所副總工程師，海洋腐蝕與防護國防科技重點實驗室學術委員會常務副主任。

　　長期從事腐蝕與防護研究，已獲得國家科技進步二等獎和三等獎各一項，省部級科技進步二等獎五項，發明專利多項。研究成果廣泛應用于海軍裝備和民用設施的防腐保護，產生了巨大的經濟、社會和軍事效益。

提綱

　　一、序

　　二、海洋環境結構材料腐蝕危害

　　三、艦艇的腐蝕與防護

　　四、近年我所腐蝕與防護研究的主要工作

　　五、急需儲備的艦船材料防蝕新技術

　　六、討論

序

　　十二五期間，我國將迎來海洋開發的黃金時代，與海洋相關的海洋資源、海上交通運輸、大洋科考、機械制造、對外貿易、海洋環保，海上防御以及海洋的腐蝕與防護等行業都將得到顯著的提升。現以艦船為重點介紹海洋結構的腐蝕與防護現狀。

　　2011年1~6月世界主要造船國家和地區三大指標

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　　海洋環境結構材料腐蝕危害

　　腐蝕原因：海洋環境的電化學腐蝕

　　海洋環境結構材料腐蝕危害

　　環境多樣、復雜、苛刻（高鹽 度、高溫度、高濕度）；

　　各種海洋環境區帶（海洋大氣、潮差、飛濺、全浸）；

　　不同海域、海況（渤海、東海、南海）；

　　不同系統或結構部位的環境（遭受到腐蝕性污染物、霉菌、沖擊、疲勞）

　　材料種類很多，結構復雜，部位空間狹小，不便于維護維修。

　　因腐蝕和污損問題造成的經濟和軍事損失：

　　世界各國腐蝕損失占各個國家的GDP的2-5%,腐蝕和污損造成的損失基本相當。

　　因腐蝕和污損貽誤戰機的事例很多。

　　美國海軍：維修費僅水面船高達8.6億美元/年

　　我國海軍：維修費超過15億人民幣/年

　　艦艇的腐蝕與防護

　　均勻腐蝕

　　在金屬表面上幾乎以相同的速度進行的腐蝕

　　其使用壽命易于預測，不會造成突然性的破壞

　　局部腐蝕

　　腐蝕破壞主要集中于局部區域，而其他部分幾乎未遭腐蝕的現象

　　常常給結構造成嚴重的損傷，引發災難性的事故

　　


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　　特殊腐蝕

　　腐蝕破壞需要在特定條件下發生

　　常常給結構造成嚴重的損傷，引發災難性的事故

　　腐蝕防護選材與設計

　　（1）選擇材料

　　（2）有效防腐蝕措施

　　（3）經濟性

　　（4）不同材料相容性

　　（5）設計問題

　　防護技術

　　最重要的手段是涂層保護加電化學陰極保護為主的綜合防護手段

　　防腐涂層保護技術

　　鋼殼：水下--純環氧+環氧云鐵+防污漆

　　水線以上--富鋅（有機、無機）+云鐵+聚氨酯

　　甲板上--富鋅（有機、無機）+防滑甲板漆

　　××**甲板的涂料：分三區，要求嚴、齊全

　　防腐、結合力強、耐油、防滑、耐火焰噴射、耐高溫、

　　耐候、可復涂

　　功能涂料：往往在最外表面。聲隱身；光學隱身；吸波涂料；

　　紅外輻射涂料

　　電化學保護技術

　　近年我所腐蝕與防護研究的主要工作

　　1、長效防污涂層各界面的機理研究

　　2、艦艇綜合防護機制研究

　　3、艦船水下腐蝕電磁場的研究

　　4、應對國際海事組織（IMO）新舉措

　　5、大潛深以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術

　　6、自然海洋環境試驗技術

　　長效防污涂層各界面的機理研究

　　開展了涂層表面和界面基礎研究。

　　掌握了涂層界面結合及損傷機制，獲得了實現涂層界面化學鍵合的新方法；突破了防污劑控釋技術和仿生防污技術，可為后續研制長壽命防腐涂層以及從根本上解決防污材料的長效和環保問題提供技術儲備。

　　船舶綜合防護機制研究

　　針對不同部位的工況環境特點，采用兩種防腐集成方法：

　　1.對于船體、壓載艙以及××上層建筑非耐壓殼體區域（全浸或間浸海水），采用涂層/陰極保護等多種措施，達到優化的保護效果。

　　2.對于海水管路系統，消除腐蝕“熱點”等短板效應，使整個管路系統獲得同樣的使用壽命。

　　艦艇綜合防護機制研究

　　先進防腐蝕材料與技術

　　·高性能鐵合金犧牲陽極；

　　· 高活化性能鋁合金犧牲陽極；

　　· 高性能防腐涂料

　　· 沖洗緩蝕劑

　　· ××海底門直接式電解防污裝置；

　　· 新一代艦艇外加電流陰極保護裝置；

　　· 腐蝕保護狀況檢測裝置；

　　艦船水下腐蝕電磁場的研究

　　可利用腐蝕和陰極保護產生的電磁場特征信號，進行艦艇的探測和水雷攻擊，腐蝕相關電磁場成為影響艦艇隱身性、威脅艦艇安全的重要信號源。

　　

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　　艦船水下腐蝕電磁場的研究

　　低電磁信號特征陰極保護技術

　　腐蝕電磁場信號可用作水中兵器引信源，已成為艦船安全的威脅之一。

　　應對國際海事組織（IMO）新舉措

　　·依托重點實驗室艦船電解海水防污技術成果

　　·具有完全自主知識產權

　　·是國際上15家通過IMO認可的國內唯一的單位

　　·處于國際領先水平

　　◆自主研發了智能化模擬壓載波浪艙及檢測技術

　　◆制定了壓載艙涂層國家標準  GB/T 6823-2008

　　◆完全符合IMO PSPC國際標準的要求，通過多國船級社認可

　　鑒定認為“達到國際先進水平，具有顯著創新性。”

　　近年我所腐蝕與防護研究的主要工作

　　大潛深以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術

　　針對大潛深以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術材料和環境的變化，突破了大潛深以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術陰極保護關鍵技術。

　　為大潛深以及承受交變壓力的材料及結構的保護技術實施安全的陰極保護提供了重要的基礎

　　自然海洋環境試驗技術

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　　研制了國內第一套、具有自主知識產權的深海腐蝕試驗裝置；建立了具有自身特色的深海腐蝕試驗方法。

　　除了常規暴露試驗外，還可完成深海原位腐蝕電位監測、電偶電流測試、應力腐蝕試驗等，目前在國內外尚未見報道，具有顯著創新性。

　　2011年成功回收了深度為600米和900米的試樣，取得了第一批數據

　　長期積累了我國典型海域（青島、廈門、三亞）大量材料腐蝕數據，建立了艦船材料腐蝕數據庫，是國防環境試驗中心數據庫的組成部分，實現國防單位內部的資源共享。在新型艦船的設計選材和裝備論證（ 701所、719所、海軍裝備研究院）中發揮了重要作用。

　　急需儲備的艦船材料防蝕新技術

　　新概念武器裝備

　　復合材料耐海水性能

　　討論

　　1、應提前儲備耐高速（~200節）、耐空泡腐蝕、耐深海和表層海水（交變壓力環境）、耐多相（氣相、液相）交替工作環境、以及高溫超導、永磁合金等新材料的耐海水腐蝕性能及其最新的防護技術。

　　2.堅定的建立起在海洋工程防護中防護技術的集成、優化、綜合應用的機制。單一的技術（含單一的檢驗方法）往往是行不通的。

　　3.加大復合材料、高分子材料的應用范圍，并提高其耐環境老化的性能；加大鈦合金的應用力度。

　　4.增加對海洋結構耐污損（防污漆等）的研究投入。

　　5.提前應對IM0組織的舉措，并加大在世界同行組織中（含WCO等）的話語權。

　　6.增強結構壽命評估和事故預警能力。