海洋機械設備的防腐技術與應用

摘 要：本文簡要介紹了海洋環境腐蝕以及鋼結構腐蝕情況，介紹了海洋機械設備防腐技術及應用情況，具有什么重要的現實意義和經濟效益。

關鍵詞：海洋設備；鋼結構；防腐；應用

引 言

近年來深海開發中的油氣勘探和生產活動的大大增加，對海洋的開發利用規模不斷擴大，逐步從傳統走向深入，海洋環境中各類設備裝置的防腐蝕涂層及其技術的開發將成為研究的重點。

1.海洋環境腐蝕情況

海洋腐蝕環境一般分為海洋大氣區；飛濺區；潮差區；海水全浸區和海底泥土區 5個腐蝕區帶，影響海水腐蝕的有化學因素；物理因素和生物因素3類，而且其影響常常是相互關聯的，不但對不同的金屬影響不一樣，即使在同一海域對同一金屬的影響也因金屬在海水環境中的部位不同而不同。

處于不同海洋環境下的金屬構建物，特別是處于上述 5個不同海洋腐蝕區帶的鋼鐵設施，由于其所處工作介質的不同或工作狀態的不同，常常會遇到電偶腐蝕；點蝕；潰瘍腐蝕；溝狀腐蝕；縫隙腐蝕；應力腐蝕；腐蝕疲勞；沖刷腐蝕和空泡腐蝕等多種腐蝕形態。

2.鋼結構在海洋環境中的腐蝕情況

各種鋼結構在不同的海洋環境下，腐蝕行為和腐蝕特點有較大的差異。從腐蝕曲線看，有3個腐蝕峰值，第 1個峰值是在平均高潮線以上的飛濺區，是鋼結構腐蝕最嚴重的區域，也是最嚴峻的海洋腐蝕環境，原因是由于該區域經常成潮濕表面，表面供氧充足，無海生

物污損，長時間潤濕表面與短時間干燥表面的交替作用和浪花的沖刷，造成以物理與電化學為主的腐蝕破壞。第2個峰值通常發生在平均低潮線下0.5-1.0mm 區域，原因是鋼樁在海洋環境中，隨著潮位的漲落，在水線上方濕潤的鋼鐵表面供氧總量比水線下方浸在海水中的鋼結構表面要充分得多，且彼此構成一個回路，由此成為一個氧濃度差的宏觀腐蝕電池，加劇了其腐蝕程度。第 3峰值發生在與海水；海泥交界處下方，但較前 2個峰值相對要小得多。 3.海洋機械設備的防護及保護方法

針對海洋機械設備上金屬腐蝕的原因采取適當的方法防止金屬腐蝕，常用的方法有：

3.1. 改變金屬的內部組織結構

例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻；鎳等制成不銹鋼。

3.2. 保護層法

在金屬表面覆蓋保護層，使金屬制品與周圍腐蝕介質隔離，從而防止腐蝕。如：在鋼鐵制件表面涂上機油；凡士林；油漆或覆蓋搪瓷；塑料等耐腐蝕的非金屬材料<用電鍍；熱鍍；噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅；錫；鉻；鎳等。這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止水和空氣等對鋼鐵的腐蝕。用化學方法使鋼鐵表面生成一層細密穩定的氧化膜。如在機器零件；槍炮等鋼鐵制件表面形成一層細密的黑色四氧化三鐵薄膜等。

3.3.電化學保護法

利用原電池原理進行金屬的保護，設法消除引起電化腐蝕的原電池反應。電化學保護法分為陽極保護和陰極保護兩大類：應用較多的是陰極保護法。將被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極，使其不受到腐蝕，所以也叫陰極保護法。

3.4 .對腐蝕介質進行處理

消除腐蝕介質，如經常揩凈金屬器材；在精密儀器中放置干燥劑和在腐蝕介質中加入少量能減慢腐蝕速度的緩蝕劑等。

4.防腐蝕技術在海洋平臺的應用

4.1. 常用防腐蝕涂層技術

目前海洋平臺中各設備的防腐蝕涂層主要用在大氣區，其配套體系有如下幾種：環氧富鋅底2層+環氧中間漆 2層+環氧面漆3層；環氧富鋅底漆 2層+乙烯基中間漆3層+乙烯基丙烯涂層2層；無機富鋅底漆 3層+環氧中間漆2層+聚氨酯面漆3層。其中富鋅底漆要求含鋅粉比例高，且與基材附著力強；中間漆要求綜合防腐蝕能力強；面漆是為底漆；中間漆提供保護層，減少和限制水汽；氧及化學活性離子的滲入。

4.2. 鋅加防腐蝕保護技術

鋅加保護技術與傳統有機涂料相比，具有更強的陰極保護作用和涂層保護雙重作用，其耐腐蝕能力高于常規的富鋅底漆 5-6倍，防腐蝕保護年限可達到25-30年。

用于鋼結構防腐蝕保護的鋅加涂料是由電解鋅粉；有機樹脂和揮發性溶劑3部分配制而成的單組分系列產品。由于含鋅量高，鋅加干膜含有96%以上的純鋅，足以為鋼結構材料提供較好的陰極保護，當鋅加涂層被氧化時，會在鋅加涂層表面緩慢產生一層鋅鹽層來提供屏障保護，同時鋅加涂料中的黏結劑能提供一層附加的屏障保護，從而減緩鋅的氧化。鋅加涂層與鋼結構表面具有優良的機械結合和化學結合，即使受到磨損破壞，鋅加涂層也不會剝落。

經國內外海洋平臺的工程證明，鋅加保護涂層技術的防腐蝕性能十分優異。1988年，日本瀨戶大橋采用鋅加涂料作為底漆，使用至今未發現任何銹蝕。鋅加保護技術被應用在深圳蛇口海上鉆井平臺和東海平湖油田海上鉆井平臺的局部維修上，修復的鋅加涂層至今未發現銹蝕，防腐性能良好。

4.3. 聚氨酯重防腐涂料保護

100%固體含量的長效剛性聚氨酯防腐蝕涂料RPU不含溶劑；利于環保，RPU膜中除含有氨基甲酸酯鍵外，還含有部分脲鍵等，其它基本為惰性的碳鏈結構。基于以上特點，RPU具有多種優異的性能，如優良的物理機械性能，涂膜堅硬；柔韌；光亮，尤其是耐磨性；黏附力特別好；水解穩定性及耐生物污損性優異；耐溫性能好，可制成高溫涂料，也可制成低溫涂料；另有耐腐蝕；壽命長（可適應工程 50年），施工性能優良等優點。

5. 結 語：

隨著世界海洋工業的迅速發展和環境保護法對海洋涂料工業的影響，海洋防腐蝕涂層也向高性能及環保型方向發展。研究和推廣海洋防腐蝕涂層的新品種；新技術，提高其防腐蝕效果和質量，減輕有毒物質對海洋環境的污染，降低有害物質對海洋管道；平臺鋼結構等工程設施的腐蝕破壞，具有十分重要的現實意義和經濟意義。