海洋約覆蓋了71％的地球表面，航海和海洋產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。國(guó)際貿(mào)易中90％以上的運(yùn)力靠海洋運(yùn)輸。海洋平臺(tái)是油氣資源開(kāi)發(fā)的重要支柱，海上風(fēng)電是近年來(lái)大力發(fā)展的新能源。

    腐蝕是導(dǎo)致各種基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)設(shè)備破壞和報(bào)廢的主要原因。我國(guó)每年由于腐蝕造成的損失約為GDP的5％，遠(yuǎn)高于美國(guó)的3.4％和日本的不足3％。國(guó)際公認(rèn)，腐蝕損失超過(guò)所有自然災(zāi)害損失的總和。以2012年為例，按照GDP的5％估算，我國(guó)當(dāng)年的腐蝕損失高達(dá)2.6萬(wàn)億元，是所有自然災(zāi)害損失的6倍多。在2008年發(fā)生汶川大地震（損失為0.85萬(wàn)億元）的特殊自然災(zāi)害情況下，當(dāng)年的腐蝕損失（1.57萬(wàn)億元）也高于所有自然災(zāi)害損失之和（1.18萬(wàn)億元）。國(guó)內(nèi)外公認(rèn)，如累采取有效的腐蝕防護(hù)措施，25%~40%的腐蝕損失可以避免。

    在海洋環(huán)境中服役的基礎(chǔ)設(shè)施和重要工業(yè)設(shè)施的腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重，特別是船舶與海洋平臺(tái)的腐蝕問(wèn)題更加突出，腐蝕已經(jīng)成為影響船舶、近海工程、遠(yuǎn)洋設(shè)施服役安全、壽命、可靠性的最重要因素，引起世界各國(guó)政府禾鹺工業(yè)界的高度重視。因此，大力發(fā)展海洋工程防腐材料和技術(shù)，對(duì)于保障海洋工程和船舶的服役安全與可靠性，降低重大災(zāi)害性事故的發(fā)生，延長(zhǎng)海洋構(gòu)筑物的使用壽命具有重大意義。
 

    2015第二屆海洋材料腐蝕與防護(hù)大會(huì)

    海洋污損的危害

    海洋中約有2000～3000種污損海生物，其中物性的約有600種，動(dòng)物性的約有1300種，常見(jiàn)的海洋污損生物的約有50～100種，包括固著生物、黏附微生物和附著植物等。這些海洋生物附著在船底生長(zhǎng)和繁殖會(huì)使船底污損和發(fā)生腐蝕，造成船底粗糙，摩擦力增大，從而降低船舶航行的速度，增加燃耗。

    據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)分析，海洋生物污損每年給全球造成的經(jīng)濟(jì)損失為：船舶燃料增耗40％以上，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)75億美元；沿海發(fā)電廠的生物污損損失高達(dá)160億美元；海洋養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)10億美元。僅美國(guó)海軍每年為應(yīng)對(duì)海洋生物污損就要耗費(fèi)約10億美元。此外海洋生物污損還會(huì)對(duì)環(huán)境和健康造成嚴(yán)重的影響。據(jù)分析，其每年向海洋排放2000噸有毒固體污垢沉積物；每年污損船只的燃料將額外增耗約706萬(wàn)噸；每年產(chǎn)生CO2氣體21000萬(wàn)噸、SO2氣體560萬(wàn)噸；而中毒的牡蠣與發(fā)生性畸變的海洋生物對(duì)海洋生物鏈也會(huì)造成影響。

    海洋中耐腐蝕材料涉獵廣

    海洋中使用的耐腐蝕材料包括耐海水腐蝕鋼、耐腐蝕鋼筋、雙相不銹鋼、鈦合金、銅合金、復(fù)合材料、高分子材料、高性能混凝土。其中，金屬和鋼筋混凝土的使用量最大。

    耐腐蝕金屬材料是通過(guò)調(diào)整金屬材料中的化學(xué)元素成分、微觀結(jié)構(gòu)、腐蝕產(chǎn)物膜的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降低電化學(xué)腐蝕的反應(yīng)速率，從而可以顯著改善金屬材料的耐腐蝕性。

    美國(guó)從1936年開(kāi)始研制耐海水腐蝕鋼，到1951年研制成功了“Mariner”鋼。法國(guó)研制出Cr-Al系的耐海水腐蝕鋼APS系列。日本的幾大鋼廠研制出不同的系列，包括新日鐵Mariloy系列鋼、JFE海洋系列鋼、三菱制鋼NEP-TEN50與60、神戶制鋼所TAICOR M50 A.B.C。德國(guó)研發(fā)出HSB55C鋼（Ni-Cu-Mo系）。我國(guó)從1965年起就開(kāi)始研制耐海水腐蝕鋼，主要有Cu系、P-V系、P-Nb-Re系和Cr-A1系等類型，如08PV、08PVRe、10CrPV等，但與國(guó)外比較，我國(guó)的耐海水腐蝕鋼還有待進(jìn)一步研發(fā)。

    近年來(lái)日本已經(jīng)在船舶上使用免涂裝的耐蝕鋼，已有20多艘船采用了耐蝕鋼，日本在極力推薦使之成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)用鋼。此外，運(yùn)動(dòng)部件還需要考慮耐腐蝕性與耐磨損性能的相互協(xié)調(diào)，同時(shí)具有耐腐蝕磨損的能力。

    在眾多防腐材料中，鈦合金無(wú)疑是最佳的選擇之一。鈦合金強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，耐海水腐蝕性好。我國(guó)在鈦合金的研究、生產(chǎn)和加工制造方面也都有豐富的經(jīng)驗(yàn)。特別是近年來(lái)，鈦合金的價(jià)格趨于下降，日本已將鈦合金應(yīng)用于羽田機(jī)場(chǎng)跑道鋼樁的浪花飛濺區(qū)保護(hù)。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)鈦合金保護(hù)罩在材質(zhì)、模具和耐蝕性等方面的深入研究，發(fā)現(xiàn)其完全有可能應(yīng)用于復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)。此外，也初步研發(fā)了一種防污膠帶材料，這種防污膠帶可以直接貼到船舶等設(shè)施表面，替代防污涂料。

    我國(guó)海洋材料防腐能力面臨諸多問(wèn)題

    當(dāng)前，我國(guó)海洋工程材料防腐還處于初級(jí)階段。首先我國(guó)海洋涂料市場(chǎng)幾乎完全被國(guó)外占領(lǐng)，特別是遠(yuǎn)洋船只涂料、海洋平臺(tái)涂料、防污涂料等完全采用國(guó)外涂料。就技術(shù)水平而言，國(guó)內(nèi)的部分涂料技術(shù)已達(dá)到可應(yīng)用的水平，但缺少實(shí)際工程應(yīng)用的機(jī)會(huì)，這不僅影響國(guó)內(nèi)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也影響我國(guó)建造的海洋平臺(tái)在國(guó)外的應(yīng)用。海洋平臺(tái)的管節(jié)點(diǎn)防腐技術(shù)長(zhǎng)期采購(gòu)國(guó)外；海洋平臺(tái)立管飛濺區(qū)防腐采用國(guó)外的氯丁橡膠相當(dāng)昂貴，每平方米達(dá)萬(wàn)元以上。此外，傳統(tǒng)防腐涂料含有重金屬和一些難降解的有機(jī)物，無(wú)論在生產(chǎn)過(guò)程，還是使用過(guò)程中，都會(huì)危害環(huán)境。

    二是船舶與海洋平臺(tái)的電化學(xué)保護(hù)方法中，我國(guó)在常規(guī)犧牲陽(yáng)極中占世界份額的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但高檔穩(wěn)定化犧牲陽(yáng)極仍然在進(jìn)口，這對(duì)深海防護(hù)尤其重要。大電流陰極保護(hù)系統(tǒng)完全在進(jìn)口，我國(guó)目前沒(méi)有生產(chǎn)這類裝備的能力。

    三是海洋工程與船舶材料的表面改性等特殊防護(hù)技術(shù)，特別是關(guān)鍵重要部件的防護(hù)技術(shù)我國(guó)嚴(yán)重缺乏，從設(shè)備、材料到技術(shù)，幾乎全部依賴進(jìn)口，受到國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的制約。目前，國(guó)內(nèi)部分國(guó)產(chǎn)化技術(shù)只限于較低端的應(yīng)用，缺乏系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究和高端開(kāi)發(fā)，長(zhǎng)壽命表面改性技術(shù)被國(guó)外占領(lǐng)，特別是表面處理裝備幾乎大多是從國(guó)外進(jìn)口。我國(guó)在陸地和航空行業(yè)中取得很大成功的表面處理技術(shù)應(yīng)該在海洋工程中有推動(dòng)的潛力。

    四是我國(guó)海洋油氣田及船舶用緩蝕劑大多屬于國(guó)內(nèi)提供，但由于缺乏嚴(yán)格的評(píng)判體系，造成了巨大的腐蝕損失浪費(fèi)。

    五是我國(guó)海洋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與檢測(cè)系統(tǒng)主要依靠國(guó)外，國(guó)內(nèi)的相關(guān)系統(tǒng)只有在近海橋梁和海底隧道有初步應(yīng)用，使用量很低。

    六是我國(guó)海洋工程和船舶設(shè)計(jì)中關(guān)于材料選擇、防護(hù)方法選擇的評(píng)價(jià)系統(tǒng)和軟件幾乎完全依靠國(guó)外。在保障海洋平臺(tái)、海底管道等安全可靠工作的評(píng)價(jià)技術(shù)方面有不少研究結(jié)果，急需研究與應(yīng)用部門有機(jī)結(jié)合，加速其應(yīng)用以改變應(yīng)用方法也完全依靠國(guó)外的局面。

    七是我國(guó)許多海洋防護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺失。例如：目前海上風(fēng)電的防腐技術(shù)大多采用其他海洋環(huán)境下設(shè)備及設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)參考執(zhí)行，針對(duì)海上風(fēng)電的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，在我國(guó)首臺(tái)海上風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)的防腐蝕數(shù)據(jù)也未建立。

    八是國(guó)內(nèi)缺乏海洋防腐涂層的工業(yè)適應(yīng)性檢驗(yàn)權(quán)威機(jī)構(gòu)，目前應(yīng)用部門都送國(guó)外進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定，國(guó)外不僅收費(fèi)相當(dāng)昂貴，而且對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的應(yīng)用帶來(lái)很大隱患。

責(zé)任編輯：李玲珊

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