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海水腐蝕有多強？近海200米內(nèi)的陸地環(huán)境竟屬海洋腐蝕環(huán)境范疇！

2021-11-04 11:33:37 作者：腐蝕與防護來源：央廣網(wǎng)、中國科學(xué)院海洋研究所分享至：

海洋是人類的生命搖籃。在人類與海洋接觸的過程中，海水的腐蝕性對我們的工程設(shè)施造成了很大的影響，甚至引發(fā)安全風(fēng)險。如何在海水中做到防腐，就成為了一個棘手問題。

為什么海水會有腐蝕性？是如何發(fā)生的？目前海洋防腐的前沿技術(shù)正在聚焦哪些領(lǐng)域的難題？面對海水腐蝕，我們會用到哪些新技術(shù)？

為什么海水會有腐蝕性？

是如何發(fā)生的？

最近，2021世界海洋科技大會在山東青島落下帷幕。本次大會以“加快海洋科技創(chuàng)新，構(gòu)建海洋命運共同體”為主題，圍繞2021年十大海洋科學(xué)問題和工程技術(shù)難題展開。

海洋腐蝕是材料與海洋環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的材料破壞現(xiàn)象。

海水本身就是強腐蝕介質(zhì)，海水中高鹽、富氧等都是導(dǎo)致其高腐蝕性的重要因素。同時，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)物等都對腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。

在ISO標準中，腐蝕環(huán)境被分為6類，其中海洋環(huán)境的腐蝕等級最高。受海水飛沫中含有的氯化鈉顆粒的影響，近海200米以內(nèi)的陸地環(huán)境上的腐蝕也屬于海洋腐蝕環(huán)境的范疇。

海洋環(huán)境中的腐蝕主要有化學(xué)腐蝕、生物腐蝕、機械作用腐蝕和電化學(xué)腐蝕，這些腐蝕一般是同時進行的。其中，對材料影響最大的是電化學(xué)腐蝕。海水是良好的導(dǎo)電介質(zhì)，大多數(shù)金屬在海水中腐蝕速率很大。

除此之外，海洋腐蝕還包括海生物污損腐蝕，主要指海生物附著在金屬表面上影響氧擴散，造成細菌棲息，改變環(huán)境條件，破壞表面膜和涂層。這種腐蝕在船底及海水管道中尤為顯著。海洋生物污損腐蝕會導(dǎo)致船舶的航行阻力增大，負載增大，腐蝕加速。

相比之下，一般意義上的腐蝕，即我們通常所說的生銹，本質(zhì)上是金屬的原電池腐蝕反應(yīng)，進一步生成鐵銹。而科學(xué)研究上的腐蝕，是指材料在其周圍環(huán)境介質(zhì)的作用下引起的破壞或變質(zhì)現(xiàn)象。

海洋防腐的前沿技術(shù)

正在聚焦哪些領(lǐng)域的難題？

目前，國際公認的海洋腐蝕與防護技術(shù)領(lǐng)域的三大國際性科技難題是：浪花飛濺區(qū)腐蝕防控難題、海洋大氣區(qū)異型結(jié)構(gòu)腐蝕防控難題和海工鋼筋混凝土腐蝕防控難題。

首先，浪花飛濺區(qū)由于受海水周期性潤濕，長期處于干濕交替狀態(tài)，且氧供應(yīng)充分，加上陽光、風(fēng)吹和海水環(huán)境的協(xié)同作用，腐蝕最為嚴重。

其次是海洋大氣區(qū)異型鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防控難題。海洋大氣區(qū)的材料受環(huán)境中鹽分、溫度、濕度、輻射及其它酸性氣體的影響，也極易發(fā)生腐蝕。橋梁鋼索、焊接部位、螺栓螺母、球形節(jié)點等由于形狀結(jié)構(gòu)特異，極易發(fā)生應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕和縫隙腐蝕，是腐蝕防護的短板。

最后是海工鋼筋混凝土腐蝕防控難題。鋼筋混凝土是當前世界應(yīng)用最廣泛的建筑材料，而干濕交替、高海鹽粒子等典型海洋環(huán)境極大威脅著海工鋼筋混凝土材料的耐久性。混凝土的腐蝕，特別是結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕現(xiàn)狀非常嚴重，容易在短時間內(nèi)出現(xiàn)銹蝕、裂縫和材料失效，甚至導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的坍塌。

針對以上難題，

我國現(xiàn)有研究取得了哪些突破？

目前，國家海洋腐蝕防護工程技術(shù)研究中心主任侯保榮所帶領(lǐng)的團隊成功開發(fā)出了專門用于浪花飛濺區(qū)的復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)，已在國內(nèi)一些鋼樁碼頭獲得了良好的示范應(yīng)用。

這種技術(shù)包括礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和玻璃鋼防護外殼。可以達到與海水的完全阻隔，而且含有緩蝕劑成分，防止船舶等的撞擊，可以起到長效保護作用。

中國工程院院士侯保榮（左三）向山東省科協(xié)黨組書記、副主席王春秋（右三）和青島市政協(xié)副主席趙鐵軍（右一）介紹浪花飛濺區(qū)新型包覆防腐技術(shù)現(xiàn)場

針對異型鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護的難題，該團隊研發(fā)出了一種氧化聚合包覆防腐技術(shù)，被稱為可粘貼的防腐涂料，包括防蝕膏、防蝕帶和抗紫外防護劑，解決了涂料易剝落的難題，實現(xiàn)了異型結(jié)構(gòu)的長效防護。這項技術(shù)也在文昌衛(wèi)星發(fā)射基地、“中國天眼”FAST等國家重大設(shè)施的腐蝕防護中成功應(yīng)用。

針對海洋防腐技術(shù)未來的發(fā)展，侯保榮認為認為主要聚焦在三個方面：一是海洋污損生物腐蝕的關(guān)鍵過程、機理和防護技術(shù)研究；二是不同海洋環(huán)境因子對腐蝕作用的過程和機理研究；三是研制開發(fā)海洋腐蝕防護與監(jiān)檢測的主要技術(shù)研究。

侯保榮表示，在未來，將通過對這些問題的突破，解決海洋環(huán)境腐蝕與生物污損領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題，闡明海洋環(huán)境中工程材料的失效機制，明確并量化影響海洋污損生物附著的根本性因素。

在理論研究的基礎(chǔ)上，針對海洋環(huán)境腐蝕及生物污損特征，開發(fā)高效、集成化的防腐防污方法。爭取在海洋腐蝕與生物污損理論、海洋防腐防污關(guān)鍵技術(shù)等方面獲得突破性進展，為“開發(fā)海洋、經(jīng)略海洋”提供技術(shù)支撐和保障。

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